彌散型透氣磚在100噸精煉鋼包的實(shí)踐應(yīng)用

王永強(qiáng), 龐小栓

（唐山不銹鋼有限責(zé)任公司，河北 063105）

0 引言

唐鋼不銹鋼公司原使用的精煉鋼包透氣磚為狹縫式透氣磚，透氣磚狹縫中容易夾鋼，如果狹縫中殘鋼未及時(shí)處理，鋼包再次上線使用，就會(huì)影響精煉鋼包吹通率和底吹效果，為滿足工藝透氣量需求，需要頻繁對(duì)透氣磚進(jìn)行燒氧處理作業(yè)。而造成狹縫型透氣磚夾鋼的主要原因是，在鋼包底吹作業(yè)中，快速關(guān)閉底吹氣體閥門時(shí)，破壞了底吹氣體與鋼水的壓力平衡，鋼水以正壓的狀態(tài)進(jìn)入狹縫中，造成狹縫中夾鋼。透氣磚夾鋼后需要進(jìn)行燒氧處理，通過氧管將狹縫磚表面的滲鋼進(jìn)行高溫熔化處理，由于熱應(yīng)力的作用，容易引發(fā)透氣磚非正常斷裂破損或燒偏，造成在線使用的周轉(zhuǎn)鋼包非計(jì)劃下線，影響鋼包的正常周轉(zhuǎn)使用。

為了消除精煉鋼包狹縫型透氣磚的不利影響，改善現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，唐山不銹鋼公司決定采用彌散型透氣磚替換狹縫型透氣磚。本文介紹了彌散型透氣磚的材料、結(jié)構(gòu)、工作原理和性能特點(diǎn)，結(jié)合彌散型透氣磚的使用跟蹤情況，對(duì)實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了總結(jié)，并提出了改進(jìn)建議。

1 彌散型透氣磚的特點(diǎn)

透氣磚彌散芯主要采用納米級(jí)的剛玉顆粒為骨料，通過其中貫通的顯氣孔為透氣通道，不會(huì)滲鋼堵塞，吹通率高；同時(shí)，彌散型透氣磚在使用過程中由于其特殊的構(gòu)造，鋼包底吹過程不易滲鋼，不需要頻繁對(duì)透氣磚進(jìn)行燒氧操作，從而可減少對(duì)座磚的燒損，座磚損耗遠(yuǎn)小于狹縫型透氣磚，保證座磚在透氣磚熱換時(shí)有足夠的有效高度，并可以實(shí)現(xiàn)多次熱換，保證了與鋼包其它部位耐材壽命的匹配，減少了修包次數(shù)，有利于鋼包的周轉(zhuǎn)和調(diào)度。

1.1 兩種透氣磚工作原理對(duì)比

狹縫型透氣磚工作原理：狹縫型透氣磚在成型過程中，與鑲嵌材料整體成型，在高溫?zé)七^程中，鑲嵌材料受熱熔化揮發(fā)形成狹縫，冷氣通過狹縫在鋼水中形成氣泡，因此，狹縫通道會(huì)有較大溫度梯度，在狹縫的局部形成熱應(yīng)力作用，特別是狹縫出氣口，直接接觸鋼水，受到的熱應(yīng)力作用更大，狹縫出氣口產(chǎn)生體積變化，造成鋼水滲入狹縫中。因此，狹縫型透氣磚在制作過程中，應(yīng)選擇合適狹縫氣道尺寸和熱穩(wěn)定性較好的材料。

彌散型透氣磚工作原理：彌散型透氣磚通道采用彌散在透氣磚內(nèi)部的大量連通顯氣孔，形成的納米級(jí)別的孔道對(duì)鋼水滲入產(chǎn)生了一定的阻力，因此，磚體基本不會(huì)滲鋼。同時(shí)，彌散型透氣磚的氣孔通道多，直徑小，所以形成的氣泡具備數(shù)量多，直徑小的特點(diǎn)。

綜上所述，彌散型透氣磚在精煉鋼包的應(yīng)用上更具有優(yōu)勢(shì)。

1.2 彌散型透氣磚內(nèi)部結(jié)構(gòu)

彌散型透氣磚采用彌散塊與高強(qiáng)度澆注料結(jié)合，底部為狹縫式底座，屬于復(fù)合型透氣磚,如圖1所示；在彌散塊周圍有澆筑料對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，在使用過程中不會(huì)出現(xiàn)斷磚情況；彌散塊在距離透氣磚尾部170mm 處預(yù)埋有40mm 長的警示棒，警示棒之后為高強(qiáng)度狹縫型底座，即使見到警示棒后，狹縫式底座同樣可以使用。彌散型透氣磚整體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖1 彌散型透氣磚設(shè)計(jì)圖

圖2 彌散型透氣磚結(jié)構(gòu)圖

1.3 彌散型透氣磚理化指標(biāo)

彌散型透氣磚材質(zhì)以Al2O3+MgO+Cr2O3為主，表1 為在1500℃重?zé)? 小時(shí)后獲得的彌散型透氣磚物理性能測量數(shù)據(jù)。

表1 彌散型透氣磚理化指標(biāo)（1500℃重?zé)?小時(shí)）

2 彌散型透氣磚現(xiàn)場使用情況

2.1 現(xiàn)場操作方法

狹縫型透氣磚使用過程中，工作表面易斷層，狹縫中易粘鋼，為了保證下一爐使用過程中，底吹流量滿足冶煉要求，需每爐對(duì)透氣磚進(jìn)行燒氧作業(yè)。彌散型透氣磚氣孔是納米級(jí)顯氣孔，透氣通道不會(huì)產(chǎn)生夾鋼，另外，唐山不銹鋼公司在鋼包使用過程中，鋼包帶有包蓋，因此，透氣磚表面殘鋼、殘?jiān)粫?huì)冷凝，出鋼過程中，殘鋼、殘?jiān)龅戒撘喝刍?，因此，不需要每爐鋼進(jìn)行燒氧作業(yè)。

2.2 遇到以下特殊情況需要對(duì)彌散磚燒燒氧處理

彌散型透氣磚采用20+20+15(第一塊透氣磚使用20次熱換，第二塊使用20次熱換，第三塊使用15次)的使用模式，達(dá)到與鋼包壽命匹配的效果。

（1）包底冷鋼、殘?jiān)^厚時(shí)需清掃，若磚芯工作面覆蓋物發(fā)亮則為冷鋼，無需清掃；

（2）鋼包計(jì)劃臨時(shí)停用2 小時(shí)以上需在停包前清掃，鋼包再次上線前需插反吹測試流量，若流量小于100L/min則需要再次燒氧清掃。

（3）若轉(zhuǎn)爐或精煉反饋本次透氣量無法滿足工藝要求，下來熱修時(shí)需燒氧清掃。

（4）熱換前需對(duì)透氣磚工作面徹底清掃。

2.3 彌散型透氣磚試驗(yàn)跟蹤情況

彌散型透氣磚試驗(yàn)安排在35 號(hào)精煉鋼包上，于1月13日白班上線使用，20日鋼包下線。第一次冷裝后使用過程中，觀察透氣磚西側(cè)，進(jìn)行燒氧一次；第二次熱裝后，使用過程中，停包三次，每次均≥2 小時(shí)，吹掃3 次；第三次熱裝后，鋼包停用兩小時(shí)，吹掃1 次，具體數(shù)據(jù)如表2 所示。彌散磚燒氧后流量數(shù)值如表3所示。

表2 彌散型透氣磚使用過程數(shù)據(jù)

表3 彌散型透氣磚燒氧后流量數(shù)值

（1）從彌散型透氣磚的使用情況來看，新?lián)Q的透氣磚的使用壽命可以達(dá)到20 次以上，能與唐山不銹鋼公司鋼包壽命匹配。

（2）從彌散型透氣磚的燒氧情況來看，透氣磚使用過程中，底吹流量滿足各工序?qū)α髁俊?00NL/min 要求，同時(shí)，在燒氧處理后，流量計(jì)顯示能夠達(dá)到最大值1000Nl/min，因此，彌散型透氣磚的流量能夠滿足各工序?qū)Φ状档囊蟆?/p>

（3）從彌散型透氣磚的下線測量判斷，透氣磚在使用20 爐后，殘厚未出現(xiàn)≤170mm 的異常侵蝕狀況。另外，觀察下線后的透氣磚，磚芯略低于透氣磚周圍的保護(hù)澆筑料（見圖3），澆注料對(duì)彌散磚芯有一定的保護(hù)作用，具有可靠的安全性。

圖3 用后的彌散磚工作面

3 應(yīng)用中出現(xiàn)的問題

3.1 轉(zhuǎn)爐出鋼前期透氣量小

在實(shí)際使用過程中，調(diào)查底吹流量數(shù)值，觀察到彌散型透氣磚在轉(zhuǎn)爐出鋼過程前期，底吹流量數(shù)值較小，不符合設(shè)定要求，合金料有結(jié)塊現(xiàn)象。通過分析轉(zhuǎn)爐出鋼過程，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐在出鋼前，底吹是提前20 秒鐘開啟的，會(huì)造成透氣磚表面結(jié)冷鋼；另外，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度波動(dòng)大，有些爐次溫度不符合控制要求，不能及時(shí)融化透氣磚表面結(jié)的冷鋼，造成前期底吹流量數(shù)值偏小。

3.2 處理過程容易出現(xiàn)過燒情況

崗位工處理彌散型透氣磚表面冷鋼過程中，燒氧過度，造成彌散型透氣磚異常下線，非計(jì)劃甩包。因此，在彌散型透氣磚使用前期，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)崗位工進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作培訓(xùn)，講解彌散型透氣磚與狹縫型透氣磚特點(diǎn)和不同，避免彌散型透氣磚過度燒氧的問題。

4 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)跟蹤數(shù)據(jù)表明，彌散型透氣磚使用中不滲鋼，不需要頻繁的燒氧作業(yè)，改善了現(xiàn)場操作人員工作環(huán)境，同時(shí)改善了透氣磚的吹通率和使用壽命，保障了煉鋼連鑄的安全生產(chǎn)。

（1）彌散型透氣磚基于免燒氧的使用過程中，鋼水未堵塞通氣道，保持較高的吹通率，具有良好的底吹量，滿足現(xiàn)場使用要求。

（2）彌散型透氣磚的免燒氧處理，降低了崗位操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境，同時(shí)，減少了燒透氣磚過程中使用的能源成本。

（3）彌散型透氣磚壽命均在20 次以上，與唐鋼不銹鋼的鋼包壽命達(dá)到了匹配，避免了因透氣磚壽命低造成的周轉(zhuǎn)鋼包異常下線問題，提高了鋼包的在線周轉(zhuǎn)率。