钢包内衬用耐火浇注料和耐火砖哪个耐用？

发布时间：2022/2/21 16:34:37

钢包内衬用耐火材料目前逐渐采用耐火浇注料来替代耐火砖，可以有效的提升使用寿命。

钢包耐火浇注料是一种不定形耐火材料，以优质铝土矿、刚玉、优质镁砂为主要材料，采用复合微粉和部分添加剂制成。钢包耐火浇注料的主要特点是防爆性能好，高温强度高，耐渣蚀冲刷能力强。根据不同的使用条件，不同类型的钢包浇注料分为:一般铝镁浇注料、渣线及包装复合铝镁浇注料、高档铝镁浇注料、铝镁尖晶石浇注料等。

随着炼钢厂生产工艺的要求，连铸和炉外精炼的发展，钢水在钢包中的停留时间相对延长，加速了钢水对包衬的损坏，导致钢包使用寿命低，包装年龄缩短，需要高档高强度耐火浇注料。钢包耐火浇注料以高纯度电熔钢玉为主要材料，在基质中加入高纯度尖晶石，加入适量的粘合剂、外加剂（分散剂、减水剂）等。具有耐渣性好、抗剥离性好、体积稳定性高、强度高、烧结时间短等优点。有效提高包装年龄和使用寿命，传统80多炉可提高到134炉。

钢包是炼钢连铸过程中的重要配套设备。其工艺位置在炼钢炉与中间包之间。它从炼钢炉接受钢水，然后运输到中间包进行连铸。

钢包的工作衬砖按砌筑部分分为包砖、包底冲击区砖、熔池砖和渣线砖。渣线是钢包装中重要的部分，受碱性熔融的化学侵蚀和热冲刷。这部分砖是整个钢包装中档次高的产品；其次是底部冲击区，主要承受出钢时钢水的机械作用；熔池砖和底砖的热力学作用相对较小，腐蚀机理也不同。根据使用部位的不同，采用不同的配料工艺，钢包装耐火材料必须具备以下特点：

良好的常温、高温强度和高温下的防渣侵蚀和渗透性，在浇钢过程中，钢水表面逐渐降低，包墙耐火材料被钢液和钢渣冲刷侵蚀，钢渣线耐火材料特别严重，精炼过程损坏包墙耐火材料，钢包底耐火材料在使用过程中受到钢液的冲击和侵蚀。

钢包内衬耐火材料组合设计

钢包内衬可分为工作层和层，根据包底与包壁腐蚀机理的差异，采用不同的材料体系和施工方法。

在选择层材料时，应考虑保温和耐钢水渗透两个因素。高铝浇筑材料为层，高温强度高，热稳定性好，耐钢水渗透性强，保温性适中。为了提高其保温性能，在高铝浇筑材料和钢壳之间建造一层18mm的莫来石轻砖，外壳温度在220~400℃之间。这不仅降低了漏钢的概率，而且整个钢水精炼，浇筑过程中热损失小，有利于低温出钢，降低能耗。

底部工作层各部分的耐火材料有不同的损坏机制。底部承受钢水冲击和较大的静压，需要高柔软、低蠕变、热稳定性好的耐火材料，选用刚玉浇筑材料。为提高抗冲刷性能，在冲击区放置大型预制块；为方便拆除和维修，预留一定的膨胀缝，在透气砖和出口砖周围建造镁碳砖。

包墙工作层在精炼过程中受到钢水的吸碳作用、滚动冲刷和炉渣的侵蚀。该部分耐火材料应具有良好的耐冲刷、耐腐蚀和抗氧化性能，热膨胀率低，以保持包墙无裂缝。选用刚玉浇注料(整体浇注钢包)或预制块(砖砌钢包)。渣线部分砌筑镁碳砖渣线部分受炉渣侵蚀和电弧燃烧脱碳，要求耐火材料具有较强的抗氧化和耐腐蚀性。

结构特点:结构形式为塞杆式和滑动水口式，龙门架为轴承式，其中塞杆式钢包的升降机构设有滑杆奸细消除机构，保证塞杆中心与水口中心的一致性钢包多次使用后一般采用多种耐火材料。无论采用哪种耐火耐高温材料，都必须具备以下特点:

(1)材料耐高温，能承受高温钢水的长期作用而不熔融软化；

(2)材料耐热冲击，能反复承受钢水的安装，不开裂剥落；

(3)材料耐熔渣侵蚀，能承受熔渣对钢包内衬的侵蚀；

(4)安全系数高，要求钢包在使用过程中不红包，不漏钢，保证安全作业；

（5）钢包材料内衬具有一定的膨胀性，在高温钢水的作用下，内衬紧密接触，形成一个整体；

(6)具有足够的高温机械强度，能承受钢水的搅动和冲刷作用。

(7)耐火材料成本及其他要求。

钢袋的整体修复技术是先用浇注料浇注钢袋底部，然后将轮胎装置放入钢袋中，再将轮胎装置与钢袋壁之间的浇注料浇注，有的通过放置在轮胎装置中的振动器完成，有的通过专用振动工具完成。钢袋浇注料通过专用机械装置均匀搅拌，通过专用设施实现。钢袋容易被侵蚀的部分仍采用镁炭砖。浇筑结束后，自燃养护一段时间（一般在28小时左右），然后按照烘烤曲线烘烤，投入使用。对于采用整体修复技术的钢袋，保养和烘烤非常重要，其中烘烤时衬里开裂的机理（见图）。如果衬里加热干燥时加热温度突然升高，产生的水蒸气压力大于衬里中能容纳的水蒸气压力和衬里材料强度，衬里开裂。控制温度的合适方法一般为：前1~5h，加热速度小于90℃/h，后3~8h，加热速度小于200℃/h，加热耐火材料表面温度达到800~900℃，6h后，壳体温度大于60℃，加热表面温度，即烘烤温度提高虱j1040~1300℃。在北方的冬季，钢袋整体修复后，先对衬里进行低温预热重要。

整体浇筑钢包，浇筑材料不同，效果也不同，主要表现在：

（1）用氧化镁浇注料浇注的钢袋可用于冶炼清洁度高的钢种，但耐渣渗透性和耐渣性差，导热性好，增加了钢袋的热损失。

（2）高铝浇注料浇注的整体钢包的耐腐蚀性不如氧化镁浇注料，但耐渣的渗透性和耐挂渣性远优于氧化镁浇注料浇注的钢包。高铝浇注料浇注的整体钢包导热系数小，热损失减少。

（3）为了解决氧化镁浇注料的缺陷，主要指炉渣的渗透性和剥落性。使用三氧化二铝浇注料时，在高三氧化二铝浇注料中加入尖晶石，可降低侵蚀指数。据文献介绍，大型连铸钢袋采用Al2O3-MgO浇注料，当尖晶石含量为10%~30%时，炉渣的渗透指数低。为了提高防渣的渗透性和膨胀性，添加的尖晶石中三氧化二铝的含量较高。当氧化镁含量为5%~12%时，使用Al2O3-MgO浇注料具有良好的抗渣性。

（4）锆石浇注料具有优异的耐渣渗透性和耐挂渣性，导热率低，热损失小，适用于钢包的渣线和底部。锆石浇注料浇注整个钢包装，氧化锆含量越高，侵蚀指数越低。

整体砌筑钢包的侵蚀机制见前一章的内容。像大多数砖钢包一样，除了渣线外，整体钢包的底部也容易被侵蚀。侵蚀的原因和过程可分为以下几类:

(1)形成垂直裂纹。这与出钢时钢流的冲击时间、出钢口与包底的距离、钢流角度以及包内熔池的形成时间有关，要求包底浇注料膨胀系数低，抗断裂强度高。

（2）炉渣沿裂缝渗入底部。渗透程度与浇注料的岩相结构和化学成分有关。

(3)形成水平裂纹。这主要是由于温度变化引起的晶型变化引起的热应力，已经渗透到人包底透到人包底的炉渣。

（4）底部浇注料呈片状脱落，主要是垂直裂纹和水平裂纹相交，相交区域内的浇注料成为孤岛状态，从而从底部呈片状剥落。在包底侵蚀过程中，垂直裂纹的形成和炉渣沿垂直裂纹渗入人包底是整个钢包被侵蚀的主要原因。

使用技术中的套筒浇筑。浇筑钢衬使用一定次数后，停止清理附着的渣和渗透层，然后放入模具，再浇筑成新衬，烘烤后投入使用，与新钢衬相同。这种反复浇筑充分发挥了耐火材料的作用，避免了大量使用后放弃耐火材料造成的环境污染问题，大大降低了吨钢耐火材料的消耗。这是我国小钢包做得很好的地方，值得大钢包借鉴。

经过几年的实际运行，钢包层的整体浇筑工艺取得了良好的效果。遏制了钢包漏钢事故，特别是渣线砖漏钢事故，大大提高了钢包的安全性；钢包保温性能有所提高。钢包外壳的平均温度从原工艺渣线部分约270℃，熔池部分约230℃，降至新工艺渣线部分约240℃，熔池部分约210℃；层的平均使用寿命也从65次提高到400次。根据年产330万吨钢的计算，钢包层耐用材料的年成本节约（0.53-0.25）*330=92.4万元；同时，采用机械化设备代替人工施工，降低了劳动强度。