滑板擋渣系統中耐火材料的組成

 

       轉爐出鋼采用滑板擋渣是當今國際***進的方法之一，也是難度最大的擋渣技術;采用轉爐滑板擋渣技術， 系統耐火材料主要由出鋼口磚、內水口磚、上滑板、下滑板、外水口磚等五大耐火元件構成，轉爐滑板是滑板擋渣技術應用的最關鍵部件之— 。 由出鋼口 、內水口、滑板磚及外水口磚內孔形成出鋼通道，而通過下滑板的移動開閉實現擋渣功能。 常規的滑板擋渣系 統耐火材料結構如圖1所示。

 

耐火材料應用存在的主要問題

 

       國內轉爐擋渣技術總體尚處于起步階段，相關應用的耐材和設備、更換操作技術還需不斷完善和優化，目前制約該技術發展的主要耐火材料問題及不足之處有以下幾個方面。

 

       2.1 滑板壽命相對偏低

       目前國內轉爐滑板的材質多選擇鋁鋯碳質，作為鋼包滑板材質而言，其強度高，抗熱震性好，抗沖刷和抗侵蝕性優良;但對于轉爐滑板擋渣技術而言,滑板使用壽命偏低，只能穩定在10~14爐之間，基本為每班更換1次，機構更換次數相對頻繁，在一定程度上不能適應轉爐快節奏煉鋼生產的需要，同時也增加了工人的勞動強度。

 

       2.2 出鋼口壽命有待進一步提升

       出鋼口壽命是轉爐滑板擋渣技術的重要指標之一，由于頻繁經受高溫鋼水和高氧化性爐渣的直接侵蝕和劇烈沖刷，加之急冷急熱的作用致使出鋼口極易損壞。其壽命的長短直接影響到轉爐冶煉周期、煉鋼生產率和擋渣效果，進而影響鋼質量。出鋼口的完好度直接控制著轉爐下渣量,并對合金收率及下步精煉處理(LF，RH等)工序帶來直接影響。

       目前使用壽命可穩定在90~110爐之間，但很難突破更高使用壽命的瓶頸，核心問題點主要在于出鋼口與內水口磚結合部位為通過火泥粘結的平面或子母口接觸形式，接觸部位為面面接觸,使用中空氣滲入接觸面的幾率較大。由于多次更換時造成的接觸面的氧化、疏松和剝落，尤其是出鋼口與內水口接觸部位(端頭C磚)因需配合多套內水口磚使用，接觸面氧化疏松的影響更加明顯，出鋼口端頭C磚的服役時間已成為直接決定出鋼口能否使用長壽的關鍵。

 

耐火材料應用問題的改善措施

 

       3.1 完善和優化滑板的材質及結構，促進使用壽命大幅度提高

       針對目前轉爐滑板材質普遍存在的問題，本公司立足于鋼廠實際生產條件，不斷優化滑板材質，改善滑板的抗氧化性、耐磨性、熱震穩定性、抗侵蝕性等綜合性能，先后研發了鎂碳質、鋁碳質、鋁鋯碳質、鋁鋯碳鑲嵌鋯質等材質，最終采用鋁鋯碳質本體復合鋯質鑲嵌環技術，使滑板的綜合使用壽命大幅度提升，平均壽命由原來的10~16爐穩定提升到23~25爐，最高壽命達27爐，處于國內***水平(具體數據列于表1)。實現了煉鋼廠一天更換一次滑板的目標，大大降低了工人的勞動強度，為鋼廠轉爐快節奏煉鋼工藝的實施提供了有力保證。

 

       3.2 出鋼口整體壽命的改善措施

       轉爐出鋼過程中鋼水經由出鋼口到鋼包，在高溫流動的鋼水沖刷下出鋼口耐火材料被逐漸熔損，使出鋼口內孔呈“倒喇叭(上口小下口大)”擴孔。由于出鋼口是由套磚和端頭磚(C磚)整體組裝而成，在實際使用過程中出鋼口C磚不能單獨更換，當使用90-110爐后，即使重新更換了內水口磚，由于出鋼口C磚“擴孔”大到不能確保與內水口磚的安全結合面積,在結合面將存在極高的滲漏鋼水風險，此時就必須立即更換整個出鋼口，而轉爐包壁出鋼口的其他套磚還可繼續使用。由此帶來的問題是出鋼口綜合壽命大大降低，不僅增加了出鋼口的更換頻率，影響正常的生產組織和產能的發揮,而且增加了出鋼口耐火材料的使用成本。

       新型設計將整體結構的C磚改為可組合結構，在“擴孔區域”采用可以單獨更換的更換體(碗磚)。采用新型結構的出鋼口C磚，出鋼口C磚“擴孔”大到不能確保與內水口磚的安全結合面積時,采用單獨更換出鋼口C磚的組合體一碗磚，由此確保出鋼口C磚與內水口磚安全結合面積，并實現出鋼口壽命的延續提升，提升幅度為20%~40%。此舉有效提高了出鋼口在線使用壽命，由原約90~110爐提升至120~140爐，并大幅提升了該部位的澆鋼安全系數。出鋼口C磚的具體設計說明示于圖2。

 

結論

 

       1)通過對轉爐擋渣滑板關鍵技術的持續創新,本公司滑板擋渣技術國內外市場競爭能力不斷增強，成功進入德國SLAZGITTER.A.G、首鋼(遷安)等國內外多家200t以上的大中型轉爐擋渣技術重點應用市場。 使用效果良好，出鋼時間穩定在6~8min，平均壽命達到23爐以上，最高壽命達27爐，處于國內***水平。

 

       2)優化出鋼口與內水口磚結合部位端頭C磚的結構設計。出鋼口端頭C磚由原單一整體設計變更為可更換碗磚的組合設計，有效提高出鋼口在線使用壽命，由原約90~110爐提升至120~140爐，降低工人更換出鋼口的頻次，降低勞動強度，并大大提升該部位的澆鋼安全系數，減少下渣量，降低煉鋼耐材綜合消耗。