鋼包在LF爐使用中的改進

付 鑫 高 陽 張巨鵬

(沈陽鑄鍛工業有限公司鑄鋼分公司，遼寧110000)

1971年，日本特殊鋼公司(現大同特殊鋼)大森廠研究出LF法鋼水精煉。它是在ASEA-SKF法和VAD的基礎上改進研究發明出來的。它的工作原理主要是采用鋼包底部吹氬氣進行鋼水攪拌，采用石墨電極進行埋弧加熱。具有良好的冶金精煉功能，LF法主要是通過還原精煉，白渣操作的工藝來達到合金化、去夾雜、脫氣的目的[1-2]。

我公司目前的冶煉工藝流程為電爐→LF鋼包精煉爐→VOD爐→鋼錠模注，LF爐在生產過程中起到關鍵的作用，然而在LF精煉過程中鋼包是確保冶煉能夠正常進行的關鍵因素，我公司鋼包在LF爐使用過程中常出現氬氣吹不通，渣線侵蝕嚴重，透氣磚更換頻率較高等問題，因此需要改進鋼包，以達到降低成本，優化冶煉過程的目的。

1 鋼包使用過程常見問題及影響因素分析

1.1 鋼包的主要結構和使用過程常見問題

1.1.1 LF鋼包的主要結構

鋼包主要結構包括3部分，一是由鋼板焊接而成的金屬外殼和耳軸；二是吹氬氣的透氣位置和出鋼口位置；三是鋼包內部的3層耐火磚組成的耐火層。

1.1.2 鋼包使用過程中的常見問題

我公司在鋼包使用過程中出現的常見問題有：

(1)常常會遇到氬氣吹不通導致的更換鋼包，更換鋼包不僅會耽誤冶煉時間，更換鋼包的過程也會帶來安全問題，同時也會導致鋼水在倒包過程吸氣并且帶入一部分夾雜物，加大了冶煉難度，增加了一定的冶煉成本。

(2)渣線侵蝕嚴重，渣線的使用率低，頻繁的更換渣線會導致冶煉成本增加，同時也不利于冶煉的正常進行，易發生漏鋼水事故，為生產帶來一定的隱患。

(3)鋼包包齡較短，需要經常性的更換耐火磚。

1.2 影響鋼包正常使用因素分析

通過查閱相關文獻以及結合我公司鋼包的實際情況可以分析得出導致氬氣吹通率低以及鋼包渣線侵蝕嚴重的問題的原因就是透氣磚的使用不當。

透氣磚的工作原理是氬氣通過透氣磚的狹縫進入到鋼水中，并且以氣泡的形式上浮到鋼水中，然后到達鋼液頂部時候，向水平方向轉向，然后沿鋼包壁處向下返流，使鋼水在鋼包內部形成內循環[3]。這樣的往復循環攪拌鋼水，氣泡帶著部分夾雜上浮到鋼水表面，達到精煉的目的。透氣磚工作環境是非常苛刻的，長時間處于高速高壓氣流的工作環境中，而且長期受到鋼水靜壓力影響[4]。通過對吹不通氬氣的鋼包分析可以發現，有的是鋼包透氣磚狹縫鉆進了鋼水，長時間情況下鋼水凝結堵住了狹縫，導致吹通率下降；同時也發現有部分鋼包是由于鋼水澆注之后剩余的熔渣的侵蝕影響(主要是渣中的CaO、SiO2和Fe2O3等氧化物與磚反應使磚侵蝕)，隨著鋼渣黏度不斷的增加，導致狹縫堵塞，吹入的氬氣量減少，影響了吹通率。

針對渣線侵蝕嚴重，更換次數多的問題，通過對渣線侵蝕嚴重的鋼包進行分析可以看出，渣線侵蝕部位多集中在同一區域，根據相關文獻和研究分析可以得出，我公司目前的透氣磚位置是距離鋼包中心位置較近的區域[5- 6]，而國內相關研究表明鋼包透氣磚的合理供氣位置應該在底部中心距1/2R處。由于我公司的供氣位置不佳，在鋼液攪拌過程中導致鋼水沒有均勻的散開，而是過于集中的沖刷渣線的某一部位，相同部位的多次沖刷，導致了渣線侵蝕嚴重，不得不重新更換渣線。

針對鋼包包齡過短的這一現象，通過對相關部位的檢查發現原來是采用螺旋砌筑方法，這樣的砌筑方法導致了鋼包壽命短的缺陷，同時這種方法不利于挖補。

2 LF鋼包精煉爐改進

透氣磚供氣位置由原來的靠近中心位置，改為現在的距鋼包底面中心1/2R處位置，合理選擇透氣磚的狹縫寬度，經過多次實踐證明狹縫寬度為0.15 mm時最為合理，當小于0.13 mm時不容易吹通，大于0.17 mm時鋼渣易于滲入工作面，同時適當的增加狹縫長度以及狹縫數量，增加鋼包熱運轉，鋼水澆注后及時回掉澆余，處理鋼包剩余的鋼渣，加強監管，對鋼包透氣磚修理安裝前進行檢查，不允許使用不合格透氣磚。

鋼包壁首先用5 mm厚的石棉板鋪2層，然后用黏土磚和黏土粉濕砌筑一層，并烘烤8 h，冷卻后用1～3級鎂碳磚或其它抗渣性較好的耐火磚和鎂砂粉平面干砌，立面濕砌一層，要求精細砌筑，磚縫≤2 mm，最后渣線下可用1～3級鎂碳磚或其它抗渣性比較好的耐火磚。渣線和渣線以上用1級鎂碳磚或其它抗渣性較好的1級耐火磚和特制耐火泥平面干砌、立面濕砌一層，要求特精細砌筑，磚縫≤1 mm。

3 結論

將透氣磚的位置改為距離鋼包底部中心1/2R處的位置，透氣磚狹縫寬度改為0.15 mm后，鋼包氬氣的吹通率得到了提高，吹通率達到95%以上，渣線由原來的3～4次更換，改為8～10次更換。

改變鋼包的砌筑方式之后，鋼包使用壽命延長了20～25次，提高了使用壽命，減少了砌筑次數，保證了鋼的質量。

參考文獻

[1] 劉川漢.我國鋼包(LF)的發展現狀[J].冶金設備，2001，22(2)：31-33.

[2] 劉瀏.爐外精煉工藝技術的發展[J].煉鋼，2001，17(4)：1-7.

[3] 劉少芹.鋼包底吹氬透氣磚[J].金屬世界，2011(3)：39-41.

[4] 李學佳.狹縫式透氣磚在110噸鋼包上的應用[J].鞍鋼技術1996(3)：41-42.

[5] 張魯芳.鋼包底吹氬水模型研究[J].河南冶金，2006，14(2)：11-14.

[6] 李碧霞，高文芳，顏正國，等.鋼包包底吹氬水模實驗研究[J].煉鋼，2001，17(4)：44-46.