【精品】鋼包耐火材料的改善

1、蚪包耐火材料的改善www. cnnai. net200& 10. 20原來，口新制鋼公司吳制鐵所-煉鋼車間所用鋼包，在承受鋼流沖擊部位一直使用預(yù)制砌塊(p reastblock) o使用鋼包時，鋼流沖擊砌塊的剝離成了限制鋼包壽命提高的主耍障礙，從而使得 鋼包壽命近兒年來一直踏步不前。因此，対此砌塊耐材質(zhì)量進(jìn)行了以下改善：首先是為了提高砌塊的耐蝕性、耐熱沖擊性而使 之在澆注施工時進(jìn)行低水分化；進(jìn)而為了抑制低水含量引發(fā)的內(nèi)應(yīng)力，在耐材內(nèi)加入0. 4wt%的 木片，緩和了內(nèi)應(yīng)力而抑制了龜裂。從而將鋼包壽命提高了 5%。2 煉鋼車間鋼包使用狀況如表1所示，鋼包的使用條件苛刻：出鋼溫度偏高(&g

2、t; 1700c),每日的受鋼次數(shù)低(僅5ch), 從而使砌塊既要承受高溫鋼流的沖刷，還要承受急冷急熱可能造成的裂紋和剝離。表1 鋼包使川條件鋼包容量90t/爐次出鋼溫度1706°c開始出鋼-澆鑄終了92. 9minrii處理比率92%(t. fe)11.3%渣堿度(ca0/si02)3.5周轉(zhuǎn)鋼包4-9個每日鋼包受鋼爐次(ch)5爐次/day3鋼包內(nèi)襯縱剖而圖圖1為所用鋼包內(nèi)襯耐材的縱剖而圖：凈空、渣線、水口部位采用mgo-c質(zhì)耐材，在鋼液熔 池部位的側(cè)壁、包底、鋼流沖擊砌塊則采用了 al0：, mgo質(zhì)耐材；另外，抗鋼流沖擊砌塊設(shè)置 在包底的中央部位。凈空(mgo-c)澇復(fù)(mg

3、oy)制曼氏位廉(ajyoj-mnc)(alc'-mfo)"刊(meop圖1 鋼包內(nèi)襯斷面4鋼包維修圖表及維修部位表2為鋼包維修圖表：鋼包每使用5055ch即進(jìn)行一次中修，經(jīng)三次中修后，在壽命為210 ch左右時再進(jìn)行周期性整體維修（即大修）。對鋼流沖擊砌塊和水口磚，每次中修都要更換；而 對于包底、側(cè)壁、渣線部位耐材，則在第二次屮修時進(jìn)行增片或更換°表2 鋼包修理圖表新鋼包中修i屮修ii中修iii大修使用爐次數(shù)55爐次50爐次55爐次50爐次鋼流沖擊砌塊ooo四方磚ooo包底澆注塊0（接長）側(cè)壁澆注塊0（接長）渣線o圖2表示鋼包開始維修時需要維修的部位。山圖2中數(shù)據(jù)

4、可知：在需要維修的各個部位中,次數(shù)最多的是鋼流沖擊砌塊、46次、占了 64.8%；其次分別是渣線（占20%）、側(cè)壁和包底（占10%）、水口（占5.2%）。因此，為了延長鋼包壽命，首先就需要改善該砌塊的材質(zhì)。幟說沖洽a4h« h圖2 鋼包開始維修時的凹槽部位o5o5砌塊壽命的提高5. 1砌塊的損壞形態(tài)其損壞形態(tài)如圖3所示：鋼包在實(shí)際使用了 15ch后，由于出鋼時砌塊承受鋼流的沖擊大，故 使用z初就在其中央部產(chǎn)生了裂紋，龜裂的擴(kuò)展就造成了材料的剝落，從而縮短了使用壽命。因 此，提高耐材的耐剝離性i 分巫要。圖3 鋼流沖刷砌塊的損壞形態(tài)5.2砌塊用澆注塊的低水分化 5. 2. 1低水分施工

5、澆注塊的開發(fā)承受鋼流沖擊后，砌塊上產(chǎn)綸龜裂，主要是沖擊造成的機(jī)械剝離和熔渣引起的結(jié)構(gòu)性剝離。 為了抑制這種破壞，是實(shí)現(xiàn)澆注塊的低水分化、提高英強(qiáng)度，并將之致密化以抑制渣的浸潤。在 減少澆注塊的水分時，為了提高材料的流動性，將用作填充料的氧化鋁(asoj從電熔a14改為 燒結(jié)a1a；而且，還將加入的有機(jī)纖維量減少了 25%。表3為低水分材料與原來材料的質(zhì)量特性對比。市于改善了材料木身的流動性，可將施工時 的加水雖從原來的4.2%減至3.8%,從而降低了表觀氣孔率，提高了抗壓強(qiáng)度；另外，為了緩 和致密化造成材料膨脹量的增大，將氧化鎂(mgo)加入量從原來的8. 1%減至6. 2%。表3低水分材料的

6、質(zhì)量特性原來材料低水分材料化學(xué)成分(%)a12o388.590.9mgo& 16.2si021.00.8線脹系數(shù)110°cx24ll±0. 00±0. 001300°cx3h+0. 50+0. 691500°cx3h+1.69+2. 04抗壓強(qiáng)度110°cx24h27331300°cx3h70791500°cx3h8692表觀氣孔率110°cx24h16.714.51300°cx3h20.219.41500°cx3h22.821.9假比重110°cx24ii3. 08

7、3. 161300°cx3h2. 993. 051500°cx3h2. 892. 93沖擊裂紋值(価)115120加水量(%)4.23.8未加粗粒、sus纖維時5.2.2低水分施工澆注塊的使用效果圖4為低水分材料實(shí)際使用時的外觀照片：在使用12ch的初期，砌塊中央部產(chǎn)生了他裂；在 使用的中末期的43ch時，初期發(fā)生的中央部龜裂擴(kuò)展了，表而的凹凸也變大了；在其后的51c h時,部分材料完全剝離,露出了永久(permanent)層磚，故停用維修。圖4 實(shí)際使用時的低水分材的外觀圖片從使用時的狀態(tài)觀察而判斷低水分材的損壞不是熔損而是碎裂造成的，即因材料致密化而使 膨脹增人，所產(chǎn)生

8、的內(nèi)應(yīng)力未被吸收，從而造成了龜裂，當(dāng)裂紋擴(kuò)展至工作面時，材料就會產(chǎn)生 大的剝落。5.3加入木片的砌塊用澆注塊的開發(fā)5. 3. 1木片加入量的研究i人1材料的低水分化而導(dǎo)致其致密化時，弊端是因材料膨脹量和強(qiáng)度的増大而使其內(nèi)應(yīng)力增大, 從而引發(fā)了龜裂。因此，其對策是在材料的內(nèi)部加入木片，以吸收膨脹量和內(nèi)應(yīng)力，從而抑制龜 裂的發(fā)生。在添加了木片的研究屮，進(jìn)行了材料的殘余膨脹的對比試驗(yàn)。圖5為其試驗(yàn)條件；圖6為其試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)是在進(jìn)行了 1500°cx3h的3個周期反復(fù)加熱后，測定了材料的殘余膨脹。結(jié)果查明：材料的殘余膨脹暈，有隨木片加入量的增加而下降的傾向；然而，當(dāng)木片加入量0. 4wt%

9、時，此傾向就變小了。故將木片的實(shí)際加入量選定為0.4wt%o圖5殘余膨脹比較試驗(yàn)條件1.701*1 <osr w t * <0.2%0.4%0.608%1.0m未* %入量(f)圖6 殘余膨脹比較試驗(yàn)結(jié)果在添加木片時，為了使材料更低水分化、提高耐蝕性，并抑制過燒結(jié)，決定將a1q超微粉更 換為強(qiáng)酸洗的低氧化鈉鋁銳土(low soda),就可以在加水量3.6%的條件下施工。另外，為了實(shí) 現(xiàn)材料的低膨脹化，決定將材料中的mgo含量從低水分材的6. 2%減至5. 3%。表4為木片添加材料的質(zhì)雖特性：材料進(jìn)一步低水分化的結(jié)果，是可以提高其抗壓強(qiáng)度而降 低具表觀氣孔率。表4 木片添加材料的質(zhì)量

10、特性原來材料低水分材料加入木片材木片加入量(wt%/vol%)0. 4/3. 0化學(xué)成分(%)a12o388.590.991.6mgo8. 16.25. 3sio21.00.80.9線脹系數(shù)110°cx24h±0. 00±0. 00±0. 0()1300°cx3h+0. 50+0. 69+0. 561500°cx3h+1.69+2. 04+1.91抗壓強(qiáng)度(mpa)u0°cx24h2733451300°cx3h7079991500°cx3h8692127表觀氣孔率(%)110°cx24h16.7

11、14.513.01300°cx3h20.219.419. 11500°cx3h22.821.921.6假比重110°cx24ii3. 083. 163. 181300°cx3h2. 993.053. 051500°cx3il2. 892.932. 92沖擊裂紋值(mm)115120140加水量(%)未加粗粒、sus纖維、木片時圖7為添加木片的抗鋼流沖擊砌塊干燥片的施工體外周部與屮央部斷而照片；表5為該砌塊上、中、下部的物性值。表5 鋼流沖擊砌塊不同部位物性值部位表觀氣孔率綢)假比重上15.23.21中15.03.22下14.

12、33.26圖7中的黑色部分為木片所在位宜，干燥時燒損而成了孔隙，木片按縱、橫、斜方向不均勻地分散，即使外周和中央部也無明顯偏聚。然而，在距底面30 mm處沒有木片，如表6所示的表觀氣孔率也低，這是施工振動使木片上浮所致，但木片在整體結(jié)構(gòu)中還是分散的。圖7 加入了木片的鋼流沖擊砌塊的斷面照片5. 3.2加入木片的澆注塊的實(shí)用結(jié)果圖8表示實(shí)際使用木片添加材時的外觀照片：在使用中期（經(jīng)27ch后）砌塊發(fā)生的龜裂也小, 工作面上未見剝離而是保持了平滑狀態(tài)，充分說明添加的木片確實(shí)具有抑制材料表面產(chǎn)牛龜裂的 效果。圖8 實(shí)際使用加入木片材時的外觀照片即使是在使用末期（使用54ch后），砌塊屮央部的龜裂也較

13、細(xì)。未發(fā)現(xiàn)會導(dǎo)致材料人剝離的龜 裂產(chǎn)生，4其表而也很平滑。圖9表示原來材料與木片添加材料使用后的外觀照片對比：前者使用48ch后，最薄的殘余厚度僅30mm,表血凹凸也人，且產(chǎn)生了很多與工作面不平行的龜裂，從而造成砌塊的剝離損壞;而后者就是在使用了 59ch之后，最薄處仍厚達(dá)60mm,無人的龜裂，且可以確認(rèn)是木片所在位置阻止了龜裂擴(kuò)展。4 *仝介：w速久九me占蛉44迪戒hg.nd圖9材料用后的外觀照片圖10表示砌塊分別使用原來材、低水分材和木片添加材時的使用壽命対比：而者壽命的波動 大（范圍3362ch）,平均值低到46. lch；低水分材因致密化造成的膨脹大并引發(fā)了內(nèi)應(yīng)力，從 而出現(xiàn)了明顯剝離，壽命較原來材也沒提高，試驗(yàn)2次就中止了；后者的壽命高（平均53. 5ch）, 且波動?。?760ch） o圖11表示一 煉鋼車間鋼包壽命和成木的變化：因添加木片砌塊的開發(fā)和鋼包其它耐材的改善，使鋼包壽命從210ch提高至鏟了 220ch,即提高了大約5%,而且，還有進(jìn)一步提高的潛力;鋼包成木至2004年下半年也比原來大約下降了 8%左右。圖11-煉鋼車間鋼包壽命和成本的變化宕琛琲域起56結(jié)語h新制鋼公司吳制鐵所一煉鋼車間在提高本來就已經(jīng)處于200ch較先進(jìn)水平