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耐火材料行業知識

180t鋼包渣線鎂碳磚侵蝕原因分析

生產高附加值的品種鋼需要的新技術、新工藝對鋼包耐火材料的壽命也提出了更高要求。本鋼板材煉鋼廠管線鋼、矩形坯以及其它深脫硫鋼等經LF路徑的精煉鋼種的產量逐年提高,并且隨著2011年鋼包雙透氣磚改造完成,吹氬強度增加使得鋼包渣線部位熔渣攪動劇烈,對渣線鎂碳磚造成了極大的損壞,導致鋼包渣線磚使用壽命縮短,嚴重導致渣線部位漏鋼。因此,提高鋼包渣線磚使用壽命,減少渣線部位漏鋼是工程技術人員研究的一個重要方向。
生產現狀
本鋼板材煉鋼廠現有7臺連鑄機:1600mm厚板坯2臺(雙流)、1700mm薄板坯2臺(單流)、350mmx470mm矩形坯1臺(四流)1900mm寬板坯丨臺(雙流)、2200mm寬板坯1臺(單流)。11座精煉處理位:LF精煉爐5座、RH真空精煉爐5座、AHF化學升溫爐1座。
工藝路徑主要為BOF-LF-CCM、BOF-RH-CCM、BOF-AHF-CCM、BOF-LF-RH-CCM或BOF-RH-LF-CCM。
本鋼板材煉鋼廠現有65個180t鋼包周轉,渣線磚為Mg-C磚,渣線厚度為160mm。RH或AHF精煉處理位對鋼包渣線部位侵蝕較少,所以今天主要說說LF精煉爐渣線部位侵蝕的影響。
2.1Mg-C磚
180t鋼包渣線鎂碳磚侵蝕原因分析
2.2侵蝕機理
LF爐精煉渣主要為在一定堿度下的Ca、Si、Al、Mg、Mn、Fe的氧化物。Mg-C磚與高溫下的LF精煉渣反應形成鈣鎂橄欖石其中氧化鈣和二氧化硅及一部分氧化鎂來自于熔渣中。
反應式如下:
CaO+MgO+Si〇2→CaMg(Si04)
鈣鎂橄欖石熔點低,高溫下粘度小,在熔渣的攪動中容易流入渣中;另一方面,鎂碳材料中的石墨會被渣中的氧化物所氧化,甚至直接溶解到所接觸的鋼水中去。
(FeO)slag+C(s)→Fe(l)+CO(g)
(MnO)slag+C(s)→Mn(l)+CO(g)
石墨被氧化成CO(g)后在原位置留下氣孔成為熔渣向耐火材料內部滲透的通道。Mg-C磚的整體性受到破壞,鎂砂顆粒變得孤立,并隨后流入熔渣中,造成耐火材料的侵蝕。鎂砂原料中由于硅鈣等雜質存在,高溫下也會形成鈣鎂橄欖石低熔點相,它們也會成為熔渣侵入耐火材料的通道。
實際冶煉過程中,位于熔渣和鋼液界面的鎂碳磚中的石墨會融入鋼水中,由此對磚體的結構造成破壞是不可忽視的。
影響Mg-C磚侵蝕因素
渣線是鋼包耐材使用條件最惡劣的部位。在實際生產中,鋼包渣線的侵蝕情況受耐材質量,砌筑工藝質量和冶煉條件等因素影響。當這些影響因素發生改變,鋼包渣線就可能出現異常侵蝕甚至渣線漏鋼現象。
3.1耐材質量影響
Mg-C磚的抗侵蝕性能、高溫強度、抗熱震性受原材料的質量、鎂砂和石墨顆粒分布及添加劑的加入等因素影響。鎂砂和石墨粒度分布不合理,添加劑加入不合適,Mg-C磚在高溫使用時會產生較大的膨脹,導致過高的熱應力,使Mg-C磚的抗熱震性能降低,導致渣線結合處、磚縫等薄弱位置侵蝕過快,形成“饅頭狀侵蝕”。圖1為本鋼煉鋼廠35號鋼包某罐役“饅頭狀侵蝕”嚴重導致渣線漏鋼圖片。
3.2砌筑工藝對逋線異常侵蝕的影響
鋼包小修渣線時,新渣線與結合處錯臺大,達到50mm。鋼水在精煉吹氬攪拌過程中錯臺部位形成渦流,加劇了該部位的侵蝕,因此造成明顯凹坑,凹坑處底部與磚工作面深度最多能達到70mm。這種錯臺在砌筑時工作層與永久層間膠泥未清凈也會發生。渣線磚錯臺導致渣線侵蝕異常。
3.3冶煉條件對渣線侵蝕的影響
為滿足鋼種溫度、成分要求,精煉LF爐需電極升溫。電弧區的渣溫度能達到2000℃,且高溫時間長。在氬氣攪拌下,在渣堿度高,粘度低的倩況下對渣線有較強的腐蝕。通常情況下渣線侵蝕速率在3.0mm/次以下,侵蝕速率達到4.0mm/次。
由于品種鋼生產量較大,對鋼包罐況要求較嚴,不允許鋼包罐沿有“額頭”、“內漲”。本鋼煉鋼廠采用的是掛渣鉤勾以及用專門的鉤機勾,在勾“額頭”渣、“內漲”渣過程中極易對渣線磚本體進行破壞,使渣線磚形成凹坑或斷裂。渣線磚本體遭到破壞未及時交修或在后期使用過程中被渣覆蓋未能發現,在LF精煉爐升溫過程中易出現渣線漏鋼事故。圖3為32號鋼包在某次罐役中渣線本體遭到破壞,但由于工人判斷失誤繼續周轉使用,在LF爐處理過程中造成渣線漏鋼事故。
結  論
1.原材料的質量、鎂砂和石墨顆粒分布及添加劑的加入等因素影響了鎂碳渣線磚的質量,進而影響鎂碳渣線磚的侵蝕。
2.砌筑鋼包出現的錯臺現象加快Mg-C渣線磚的侵蝕。
3.LF精煉造渣工藝使用得Mg-C磚侵蝕急劇增加,鉤“額頭”渣、“內漲”渣等對渣線磚本體造成傷害。


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