鋼包外裝式底吹氬磚漏鋼原因及防范措施

武計忠

（太鋼第二煉鋼廠修砌車間，山西 太原 030003）

隨著冶煉技術的不斷發展，爐外精煉技術已成為爐后生產不可缺少的工藝環節。在眾多的爐外精煉技術中，鋼包底吹氬是投資最少、操作簡便的爐外精煉技術。由于內裝式透氣磚的底吹氬技術存在包底冷修次數多、鋼包的周轉率低、冷修急冷急熱造成的內襯剝落嚴重、鋼包內襯壽命低等問題，所以，提高鋼包周轉率的熱更換外裝式透氣磚工藝技術，是當前鋼鐵行業高效生產的先進技術的主流。

太鋼二煉鋼在采用“轉爐→VOD→LF→連鑄”生產不銹鋼初期，橢圓鋼包采用技術，但由于鎂鈣磚冷熱蠕變性大、包底冷修次數多、鋼包周轉率低、內襯剝落嚴重等因素，又將包底改為雙外裝式透氣磚的底吹氬。采用雙外裝式透氣磚的底吹氬技術后，底吹氬磚事故頻繁發生，僅2004年10月—2005年5月期間就發生底吹氬磚漏鋼事故11次之多，因此，探討鋼包外裝式底吹氬磚漏鋼原因、優化包底底吹氬座磚砌筑方案、細化底吹氬磚熱更換操作、制定底吹氬磚防漏措施、提高底吹氬磚安全保障能力，具有重要意義。

圖1 外裝式底吹氬系統的剖面圖

圖1為外裝式底吹氬系統的剖面圖。結合圖1和太鋼二煉鋼廠發生底吹漏鋼的事故分析，發生底吹氬磚漏鋼的部位及原因主要有：縫隙漏鋼、透氣磚上浮漏鋼、透氣磚下沉漏鋼和底吹芯穿洞漏鋼4種形式。

1 縫隙漏鋼部位、原因及預防措施

1.1 縫隙漏鋼部位

縫隙漏鋼主要是指鋼水從底吹氬磚或其座磚與周轉耐火材料之間的縫隙流出，造成的鋼包漏鋼事故。其發生部位主要是：底吹氬座磚與鋼包包底耐火材料之間的縫隙、底吹氬磚與其座磚之間的縫隙、吹氬磚與其座磚之間的縫隙及底吹磚外殼和磚芯之間的縫隙。

1.2 縫隙漏鋼原因

由于底吹氬座磚是在砌筑包底時就預放在包底、包底磚與底吹氬座磚不能緊密配合，因此，通常在底吹氬磚和包底磚之間留70～80 mm的縫隙，最后用散料澆注或搗大。底吹氬座磚與鋼包包底耐火材料之間縫隙漏鋼的原因主要是：填充在座磚周圍的耐火材料在高溫環境下侵蝕快、包底磚受冷收縮產生縫隙或填充在座磚周圍的耐火材料不飽滿。

外裝式透氣磚是采用座磚控制透氣磚的方法，因此會在包底形成了兩條縫：一條是透氣磚與上座磚之間的縫隙，一條是座磚與墊磚之間的縫隙——這也將為鋼水的滲透留下空間。

底吹磚外殼和磚芯之間的縫隙漏鋼，主要是由底吹磚的質量引起，即外殼與芯之間泥料填充不飽滿。

1.3 縫隙漏鋼預防措施

為防止底吹氬座磚與鋼包包底耐火材料之間的縫隙漏鋼，太鋼二煉鋼主要從縫隙的形狀及選擇填充物進行了考慮：將座磚分為上下座磚兩塊（見圖1），使座磚與底磚之間的縫隙由直通形變為彎折形，降低了該處漏鋼的危險。長期觀察和分析總結，透氣磚下沉的原因主要為：①底吹磚鎖緊機構咬合部位小，當底吹芯受到向下的力時，容易使底吹磚瑣緊機構退出咬合部位，而使鎖緊機構失效；②底吹墊磚碎裂而使鎖緊機構失效；③包底變形或鎖緊機構受熱變形而導致底吹機構不能頂緊底吹芯。對底吹芯向下的作用力主要有：鋼水的靜壓力、出鋼時鋼水的沖擊力以及底吹芯受熱的膨脹力。其中，使底吹芯下沉的主要作用力為膨脹力。在熱更換底吹芯時，冷的底吹磚是緊緊安裝在熱的座磚內，當安好后底吹磚受熱膨脹系數遠遠大于底吹座磚的膨脹，由于底吹磚存在錐度，所以就可以將力方向改變為向下的力；咬合式底吹磚鎖緊機構主要是依靠坡度來頂緊底吹磚，因此，底吹磚膨脹力足以將咬合式底吹磚鎖緊機構退松。

為防止底吹磚下沉漏鋼，太鋼二煉鋼采取方法為：①瑣緊機構采用螺栓定位、螺旋頂緊。通過擰緊螺旋裝置頂緊墊鋼板，通過墊板將壓力傳遞給透氣磚，并在頂緊裝置前加一塊耐火材料墊板，其目的是起隔熱作用，防止墊鋼板因受長期高溫影響而變形。②對第一個底吹磚采取冷裝，以減少因為熱膨脹差異而產生的力。③對底吹墊磚烘烤，以防止底吹墊磚受潮而承壓能力減少。

2 底吹芯穿洞漏鋼原因及預防方法

在生產中，當透氣磚被侵蝕而發生漏鋼后，鋼液一般從透氣磚吹氬導氣孔先以小股流出，然后不斷蝕損流孔，越流越大，最后造成大的安全事故。其主要原因是：底吹磚質量不好、損耗快，底吹芯過度使用，底吹透氣芯狹縫過寬等。

氬氣是通過底吹磚透氣芯的狹縫流入鋼包中的。如果狹縫過窄則不能滿足透氣量的要求；如果狹縫過寬，則鋼水的表面張力不可以阻止鋼包中鋼水的滲透。由于底吹透氣芯狹縫寬度受熱膨脹、鋼包中受鋼水高度等因素的影響，所以在使用過程中必須摸索和調整。

為防止底吹芯過度使用，二鋼廠要求底吹磚在殘余長度達到180 mm時必須更換底吹磚，同時要求廠家在底吹芯距離底部180 mm部位用鎂碳質耐火材料加20 mm長的安全標志，以便使操作工能更好地判斷底吹磚殘余長度，防止過度使用。另外還要求底吹座磚不得底于160 mm。

為達到底吹座磚與鋼包磚的同步以底吹座磚能更好地保護底吹磚的目的，還采用了座磚修補技術和透氣磚類蘑菇頭生成技術。在熱態更換完透氣磚或清理完透氣磚表面后，用專用修補料進行修補。該料熱修補快（10 min）、修補操作簡單、烘烤不炸裂，抗鋼水侵蝕沖刷能力強，一次修補可提高套磚使用壽命3次以上，減少了因套磚侵蝕而不能熱換的次數。

3 結論

（1）在太鋼二煉鋼不銹鋼生產條件下，采用外裝式透氣磚能夠達到與內裝式透氣磚相同的冶金效果，滿足了生產的需要。

（2）通過優化包底底吹氬座磚砌筑方案、細化底吹氬磚熱更換操作和采用螺栓固定、螺旋頂緊裝置固定外裝透氣磚能夠在保障鋼包使用安全的前提下，使透氣磚吹成率達到100%。

（3）采用座磚修補技術和透氣磚類蘑菇頭生成技術，可以達到底吹座磚與鋼包壽命同步，也可以延長底吹芯使用壽命。

（4）外裝式透氣磚熱更換技術的成功，使鋼包冷修數量大幅度減少，為太鋼二鋼不銹鋼鋼包大修壽命的進一步提高及全連鑄生產順行創造了有利條件。