鋼包透氣磚損毀原因分析及改進

蘇有權， 劉少芹， 張 波， 朱長栓

（1.河鋼集團唐鋼公司， 河北 唐山 063016；2.鄭州振東科技有限公司， 河南 鄭州 452370）

唐鋼一鋼軋廠精煉鋼包采用整體式透氣磚，使用過程中存在剝落、狹縫夾鋼、吹不開等現象，測量殘磚磚芯的長度基本在180 mm左右，每月的透氣率在99.2%。通過對透氣磚損毀原因進行分析，制定相應措施，從而提高透氣磚的磚芯長度，提高透氣率。

1 透氣磚損毀原因分析

1.1 透氣磚磚芯剝層

鋼包熱修后給轉爐擺包時包內溫度大約900℃，轉爐終點溫度基本在1630℃，溫度差造成的激冷激熱使透氣磚的磚芯剝層，一般剝層的厚度在10～20 mm。而且磚芯剝層后由于有錐度剝層的部分不會掉落，影響本包鋼水的透氣性。

1.2 透氣磚座磚斷裂

溫度差造成的激冷激熱還能造成透氣磚座磚斷裂，斷層的高度在100～200 mm。磚芯因為沒有座磚的保護受鋼水的侵蝕也會斷裂。這種斷層的危害極大，尤其在透氣磚使用的后期由于殘磚較短，易發生包底漏鋼的事故。

1.3 強度低抗侵蝕性差

熱修用氧槍清理透氣磚時，正常的速率在9～12 mm/爐，如果強度不夠每次清理時磚芯高度明顯下降，透氣磚使用不到規定正常的壽命提前下線，影響鋼包的正常周轉，造成生產的不穩定性。

1.4 鋼液沖刷侵蝕損毀

通過透氣磚噴吹惰性氣體時，氣流回擊對裸露的透氣磚四周產生一定的沖擊力，高速流動的鋼水和氣流相互作用形成卷流，透氣磚高于透氣座磚時，其突出部位受到卷流的沖刷和剪切，形成環狀帶溝。

1.5 過度燒氧損毀

連鑄澆注結束鋼包回澆余不及時，包底結冷鋼，需要用氧槍頂著透氣磚磚芯部位進行燒氧清理，頂著燒氧對透氣磚芯的燒損較快。

1.6 透氣磚磚芯燒偏

清理透氣磚時用氧槍頂著磚芯，此時燒氧集中在一點，容易磚芯燒偏，造成磚芯表面不是平面而是斜面，高度差在50mm以上。燒偏時透氣磚透氣不好，而且每次清理時會加劇偏的程度，造成提前下線。

1.7 反吹氣體壓力低

反吹氣體為氮氣，壓力0.5 MPa，燒氧槍氧壓0.8 MPa，燒氧清理時融化的鋼液會吹入透氣磚狹縫，冷卻后堵塞狹縫造成透氣不好。再次熱修清理時會加劇透氣磚芯的燒損。

1.8 透氣磚周圍剛玉料和包底磚脫落

包底砌筑時，透氣磚座磚周圍澆注寬度50～100 mm的剛玉自流料，用于保護透氣座磚。由于剛玉自流料的強度不夠或施工的問題，透氣磚座磚周圍的剛玉料脫落，鋼水滲入造成透氣座磚斷裂；又或透氣座磚周圍的包底磚斷裂，鋼水的滲入造成周圍剛玉料和透氣座磚斷裂。

2 提高透氣磚質量的措施

2.1 加入鋯基材料和板狀剛玉提高透氣磚的耐剝落性

向透氣磚中加入預合成鋯基材料，對鋁鉻質透氣磚可以起到改性作用。利用ZrO2的增韌作用，可以顯著提高透氣磚的熱震穩定性。板狀剛玉強度較高，使透氣磚具有極好的熱體積穩定性和良好的抗熱震能力[1]。

2.2 提高透氣磚的抗侵蝕能力和強度

要盡可能減少原材料中的雜質含量，提高透氣磚的耐高溫性能。添加α-Al2O3微粉，尖晶石以1～0 mm顆粒加入量控制在16%～20%，能夠提高透氣磚強度，有利于增強抗氧氣清吹能力。

3 規范現場操作

3.1 及時回澆余

連鑄澆完鋼若不及時回澆余，包底會結冷鋼，同時鋼渣會結殼，給透氣磚的清理工作造成困難，使透氣性受到影響，而長時間的燒氧清理也會造成透氣磚的加速損毀。所以要規定連鑄澆完鋼到回澆余的時間，經現場統計在不超過10 min的情況下，澆余不會凝固，但也與精煉出站溫度、鋼種、鋼包狀況有關系。

3.2 嚴禁燒氧槍頂著透氣磚操作

用燒氧槍清理透氣磚時不能用氧管頂著磚芯燒氧操作，這樣會加速透氣磚的損毀，還易燒偏。因此燒氧槍前端要與磚芯有一定的距離，通常在50 mm左右[2]。

3.3 安裝流量計

過度燒氧清理透氣磚還有一個因素就是操作人員憑經驗判斷，透氣磚芯發黑并伴隨有氣體的噪音證明透氣磚透氣良好。為防止過度燒損，解決憑經驗操作的問題，在鋼包熱修位安裝流量計，并設定一定的報警值，報警值為透氣磚的透氣量能夠滿足精煉吹氬要求的數值，采用聲光報警。這樣操作者在透氣磚達到流量報警之后即停止操作，既減少了人為對透氣磚的燒損，同時也避免了人為判斷透氣磚的透氣性帶來的偏差。圖1為流量計的流量曲線。

圖1 透氣流量曲線

3.4 提高反吹氣體壓力

將反吹氣體低壓氮氣改為高壓氮氣，壓力由壓力0.5 MPa提高到1.2 MPa，避免了鋼水進入狹縫的現象。同時調整了反吹氣體的反吹時間，由鋼包放翻包機就開始反吹改為清理完水口即將清理透氣磚時再反吹，縮短了反吹時間，避免了反吹時間長磚芯溫降大易剝層的危害。

3.5 控渣

鋼包熱修加入引流砂之前，操作翻包機使包口向下到大約45°，進行鋼包控渣操作，避免鋼包豎起后稀渣回流堵塞透氣磚，造成透氣性差影響生產。

3.6 包底砌筑

首先用風鎬拆除松散的包底磚，如遇包底各層次之間有夾鋼或包底磚有裂紋時必須拆除耐材直至無隱患為止。其次座磚周圍的永久層因機械振動或損傷在拆除作業中脫落，必須將懸空的包底磚全部拆除，直至見到燒結完好的永久層為止。最后測量殘磚厚度，透氣磚和水口座磚周圍包底磚殘厚不低于200 mm，不足200 mm的包底磚用風鎬全部拆除。

3.7 剛玉料施工

用攪拌機和料，剛玉料與水的重量配比為1:0.05～0.08（冬季 1：0.05～0.07），使用專用量桶盛水，濕混時間5～10 min，用干凈水不能用污水。和好后水、料不分層，有流動性。將和好的剛玉自流料倒入包底透氣座磚與包底磚的縫隙，用振動棒繞透氣座磚周圍振動2周，振動1.5～2 min。

通過透氣磚質量的提高和現場操作的進一步規范，透氣磚的侵蝕速率顯著下降，壽命、殘磚長度都有提高。詳見表1。

表1 透氣磚侵蝕速率、殘磚長度前后對比

4 結語

通過各項措施的實施，使鋼包的透氣率提高到99.9%，確保了鋼水的品質和生產的穩定。同時，殘磚的磚芯長度達到196 mm，為下一步提高透氣磚的壽命，提高包齡打下基礎。