無碳鋼包磚在漢鋼公司的應用實踐

李金科， 曹振民

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司， 陜西 勉縣 724200）

陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司（全文簡稱“漢鋼公司”）煉鋼廠現有120 t轉爐2座、LF爐1座、八機八流方坯連鑄機2臺，具備年產300 t鋼的能力，冶煉鋼種主要為 HRB500E、HRB400E、HPB300、82B、65號、ER50-6等。為進一步降低鋼包耐材消耗、縮短鋼包周轉時間及降低烘烤包襯煤氣消耗，漢鋼公司煉鋼廠于2013年使用無碳鋼包磚，同使用的鎂碳磚相比，該無碳鋼包磚使用壽命提高了89%，鋼包運轉率提高了11%，鋼包外殼溫度降低了60℃，出鋼溫度平均降低5～10℃，有效降低了鋼鐵料消耗、合金消耗、耐材消耗、轉爐煤氣消耗及人員勞動力。

1 使用條件與理化指標

鋼包擔負著載運鋼水和進行爐外精煉的雙重任務，鋼包在現代煉鋼中發揮著巨大作用，而鋼包耐材質量顯得尤為重要。漢鋼公司鋼包公稱容量150 t，出鋼量約145 t，外徑3 400～3 800 mm，鋼包高度4 300 mm，平均出鋼溫度1 680℃，出鋼至澆鋼完畢時間普煉包約50 min，精煉包約80 min。生產初期鋼包耐材使用鎂碳磚，主要理化指標見表1。

表1 所用鎂碳磚理化指標

在生產中，鋼包包齡偏低（95爐次），期間中修1次，使得鋼包周轉率較低、烤包煤氣消耗高、頻繁上下線使得出鋼溫度高。為解決這一問題，生產技術部工藝科與煉鋼廠技術人員共同探討研究國內新型鋼包磚，以提高鋼包包齡。解決上述問題，經研究決定使用新型無碳鋼包磚，替代原鎂碳鋼包磚，其主要化學成分及理化指標見表2。

表2 所用無碳鋼包磚理化指標

2 砌筑方式

無碳鋼包磚在漢鋼公司150 t鋼包上應用，采用綜合砌筑方式，主要是包壁渣線部分仍使用鎂碳磚，其余部分使用無碳磚。包壁分為包沿、上渣線、包壁、下渣線四部分，其中渣線厚250 mm，其余部位厚220 mm。包底總厚400 mm，分兩層，先平砌一層100 mm，然后在上面立砌一層300 mm，沖擊區立砌350 mm。砌筑施工約1.5天，分別以不同烘烤溫度烘烤2天。運行過程中一般每隔60～70爐次小修一次，小修內容包括更換水口座磚、透氣磚及包底沖擊區等方面。

3 使用情況

3.1 使用效果

通過現場觀察無碳鋼包磚透氣的使用情況，以及分析使用后的蝕損數據（詳見下頁表3）可知，鎂碳磚鋼包包壁侵蝕及損壞較無碳鋼包磚鋼包蝕損速度高的多；透氣磚與水口座磚壽命嚴重低于鋼包使用壽命；鋼水沖擊區域的損毀比較嚴重；工作層表面平整，無開裂、局部剝落、局部蝕損等現象。

表3 無碳鋼包磚與鎂碳磚使用情況

3.2 渣線部分侵蝕

在使用過程中，鎂碳磚鋼包渣線和包壁的侵蝕基本同步。渣線部分平均侵蝕率0.8 mm/爐，而包壁部分為0.77 mm/爐。可以認為，在漢鋼公司生產情況鋼渣侵蝕并不是最主要的蝕損因素。

渣線部位開始使用無碳鋼包磚，該部分可見板狀剛玉、白剛玉顆粒與鋼水渣混在一起，說明無碳磚在堿性鋼渣基質部分還有待改進其抗侵蝕、機械沖刷性能。通過現場觀察與分析對比（見圖1），最終決定渣線部分仍使用鎂碳磚。

圖1 無碳鋼包磚和鎂碳磚的比較

從圖1可知，無碳鋼包磚的滲透層較厚，黏渣層也很厚，該磚氣孔較大，鋼渣容易滲入，抗渣滲透能力較差，易造成險肇事故，而鎂碳鋼包磚滲透層較薄。

3.3 使用后殘磚對比

在同樣條件下，鎂碳鋼包磚使用90爐后，鋼包殘襯厚度為60 mm以上。無碳鋼包磚使用90爐后，鋼包殘襯在110 mm以上。無碳鋼包磚磚使用效果好于鎂碳鋼包磚。結合3.2可推斷：鎂碳磚抗渣滲透較無碳磚效果好，不易和渣發生反應，且鎂碳磚熱震性較差，在使用過程中外層和內層產生橫斷裂紋，滲入裂縫的鋼水膨脹系數較大，是裂紋擴張，最終產生剝落。

3.4 鋼包運轉率

鎂碳磚鋼包，平均包齡95爐次，在線時間約9天，修砌烘烤時間約12.5天，運轉率42%；無碳磚鋼包，平均壽命180爐，在線時間約21天，修砌烘烤時間約15.5天，鋼包運轉率53%，提升了11%，優化了現場的生產節奏。

4 經濟效益

4.1 降低出鋼溫度

無碳鋼包磚在使用過程中鋼包殼溫度基本穩定在230℃，而鎂碳磚鋼包殼為290℃，鋼包外殼溫度降低了60℃，出鋼溫度平均降低5～10℃，降低出鋼溫度的同時降低了轉爐鋼鐵料消耗、合金消耗，經測算預計降低生產成本2.3元/t鋼。

4.2 降低烤包煤氣消耗

鎂碳磚鋼包包齡平均95爐次，中修一次；無碳鋼包磚鋼包平均包齡180爐次，在提高座磚與透氣轉壽命的后，中修只需2次，按照鋼包烘烤曲線，經計算無碳鋼包磚增加一次中修增加轉爐煤氣消耗16 800 m3，而無碳鋼包磚鋼包包役較鎂碳鋼包產鋼量增加12 325 t，綜合計算無碳鋼包磚較鎂碳質鋼包磚轉爐煤氣消耗降低1.7 m3/t，降低成本 0.32 元 /t。

4.3 降低耐材消耗

使用無碳鋼包磚，平均包齡由原來平均95爐次升高至180爐次，包齡的提升使得鋼包耐材消耗降低，（除耐材材料成本高外，其他加工成本、運輸成本均有所降低），使得耐材成本大幅降低，截至目前鋼包包襯耐材成本平均降低2.89元/t。

4.4 降低人員勞動力

無碳鋼包磚的使用，大幅度降低了人員勞動力，原鎂碳質鋼包磚所需9人進行修包。無碳鋼包磚在漢鋼公司應用之后，鋼包修砌只需5人即可，月降低人員工資12 000元。

5 結語

無碳鋼包磚在漢鋼公司150 t鋼包上應用結果顯示，與鎂碳磚相比，具有大幅提高鋼包使用壽命、運轉率；提升包襯的保溫效果，節能降耗；降低噸鋼耐材消耗，減少了二氧化碳氣體排放；穩定鋼水碳含量，提高鋼坯性能等優點，可大力推廣應用。

[1]張興業，李宗英.我國鋼包用耐火材料的品種及應用[J].山東冶金，2007，29（2）：57.

[2]姚金甫，田守信.鋼包粘結與包襯耐火材料[J].耐火材料，2003，37（2）：108-110.

[3]陳敏，王楠，于景坤.鋼包工作襯用無碳預制塊的研究與應用[J].東北大學學報（自然科學版），2006，27（11）：1 244-1 246.

[4]黃家凱，李雪冬，羅三峰，等.兩種無碳鋼包磚的應用對比分析[G]//第八屆（2011）中國鋼鐵年會論文集，北京：中國金屬學會，2011：1-4.