鋼鐵業(yè)新要求！對耐火材料要求日益提高

　　近年來，隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，鋼鐵企業(yè)對耐火材料的要求也日益提高，不但要求價格低，而且要求有更長的使用壽命和更潔凈的鋼液。為滿足用戶的這些要求、實現(xiàn)共贏，近年來部分國內(nèi)耐火材料供應(yīng)商采取了耐火材料承包制，將耐火材料的供應(yīng)、施工和維護等交給承包者負責(zé)，以噸鋼價格來結(jié)算。這樣能夠調(diào)動起耐火材料供應(yīng)商的積極性，把降低消耗與自身的經(jīng)濟效益聯(lián)系起來，同時也有效改善了用戶的經(jīng)濟環(huán)境，將有利于加速降低我國冶金耐火材料單耗。

　　要完成由以前消耗越多盈利越多向消耗越少盈利越少的承包模式轉(zhuǎn)變，不單是管理模式的轉(zhuǎn)變，更重要的是技術(shù)上的提升，特別是應(yīng)用技術(shù)的提升，即要使所用耐火材料盡可能與操作條件相適應(yīng)。而我國耐火材料使用技術(shù)相對落后，同時，耐火材料供應(yīng)商也缺少使用經(jīng)驗。這導(dǎo)致了不少承包商承包了耐火材料之后出現(xiàn)虧損，怨聲載道。

　　其實，要降低耐火材料消耗，有很多方法。近期，某鋼鐵企業(yè)通過一系列措施，使其60噸LF鋼包的使用壽命由原來的40次~50次延長到88次，耐材單耗由噸鋼9.3千克下降到噸鋼5.6千克，成效顯著。我們對其經(jīng)驗進行了如下總結(jié)。

　　渣線鎂碳磚侵蝕制約鋼包壽命

　　該電爐出鋼溫度一般為1620℃~1650℃。正常周轉(zhuǎn)的鋼包溫度為1590℃~1620℃，鋼包容量約為59噸。鋼包精煉時間為40分鐘~50分鐘，共盛鋼時間約為110分鐘。氬氣壓力0.2兆帕~0.4兆帕，LF精煉比例100%，一般每爐加脫氧劑SiC為40千克~50千克。

　　該鋼包渣的化學(xué)組成為：Fe2O31.44%，Al2O35.6%，CaO40.42%，CaF29%，MgO9.97%，SiO229.84%。這表明該鋼包渣為含螢石的低堿度渣。

　　電爐下渣量較大，并且電爐末期渣氧化性較強，F(xiàn)eO含量時常達到45%。

　　改進前，該企業(yè)60噸LF鋼包渣線曾采用MT-14A鎂碳磚，熔池采用AMC磚。采用這種磚的理化性能是可以的。尤其是渣線，采用鎂碳磚具有良好的致密度。這種渣線鎂碳磚的使用情況是：第一條渣線磚使用到15次~19次時，渣線已經(jīng)侵蝕到50毫米以下。這種情況，鋼包就要下線，更換鋼包渣線磚。而第二條渣線鎂碳磚使用壽命只有15次左右，然后再次更換第三條渣線鎂碳磚，其使用壽命只能達到12次~14次，三條渣線的總使用壽命只有40次~50次，甚至只有到40爐次左右。研究人員觀察使用后鋼包的表面形貌發(fā)現(xiàn)，該磚侵蝕均勻，磚縫沒有增大現(xiàn)象，磚沒有出現(xiàn)饅頭狀、槍眼、剝落和斷裂等異?，F(xiàn)象，渣線侵蝕速度達到了每次7毫米~10毫米，包壁侵蝕速度也達到了每次2.5毫米~3.5毫米。由此可見，渣線鎂碳磚侵蝕較快是影響該鋼包使用壽命的主要原因。

　　根據(jù)操作條件設(shè)計鎂碳磚

　　該鋼包侵蝕速度快的主要原因是渣的堿度較低，其CaO與SiO2的含量比值越低，渣對MgO的溶解度就越大，即渣對鎂碳磚內(nèi)MgO的溶解能力越強，因此該低堿度渣對鎂碳磚的侵蝕是比較嚴重的。根據(jù)分析，他們采取了提高磚中CaO含量的方法，使之提高與渣接觸反應(yīng)后體系的CaO與SiO2的含量比值，提高了與渣反應(yīng)后體系的熔點和黏度，從而達到降低侵蝕速度的目的。

　　因為電爐出鋼時下渣量較大，且電爐末期渣的氧化性較強，這導(dǎo)致鋼包前期渣具有較高的FeO含量，造成鎂碳磚中的碳容易被氧化，因而加快了渣線鎂碳磚的損毀速度。根據(jù)這種情況，渣線鎂碳磚的抗氧化性需要更多的關(guān)注。改進后渣線鎂碳磚在1000℃經(jīng)3小時抗氧化試驗后，氧化脫碳層只有1毫米，而改進前的MT-14A渣線鎂碳磚氧化脫碳層厚度達到了5毫米~7毫米。因此，改進后渣線鎂碳磚具有良好的抗氧化性。

　　在鋼廠的煉鋼工藝中，每爐鋼要添加螢石50千克~60千克，這使得渣黏度降低，因為爐渣的滲透深度與黏度的平方根成反比。同時，這也加快了爐渣對耐火材料的滲透，并導(dǎo)致對渣線鎂碳磚的氧化和熔蝕程度明顯提高。因此，在設(shè)計制作鎂碳磚時，應(yīng)該選擇能提高含螢石渣黏度的添加劑，這有利于提高抗渣侵蝕性，也有利于延長鋼包使用壽命。

　　作為鎂碳磚的共性技術(shù)，提高產(chǎn)品的致密度、原料的結(jié)晶度和純度可以顯著提高鎂碳磚的抗侵蝕性。單就提高性能來說，應(yīng)該采用大結(jié)晶高純度電熔鎂砂、高純度的天然石墨和采用合適的抗氧化劑和增強劑。但是，考慮到企業(yè)的經(jīng)濟效益，在選材時也要特別關(guān)注性價比。這家企業(yè)就在滿足使用壽命基本要求的情況下，選用了一定量的用后鎂碳磚的再生料，并采用了部分價格低廉的MP結(jié)合劑。對于再生鎂碳料，假顆粒和雜質(zhì)越少，越能提高再生鎂碳磚的使用效果。因此，應(yīng)該盡可能地對再生鎂碳磚料進行除雜，解除假顆粒，以提高再生鎂碳磚的質(zhì)量。MP系結(jié)合劑屬于瀝青改性的樹脂結(jié)合劑，它的殘留碳具有一定的石墨化結(jié)構(gòu)，具有較高的抗氧化性、熱態(tài)結(jié)合性能和抗熱震性。因此，選擇既具有抗氧化性又有增強作用的復(fù)合添加劑，將有利于提高鎂碳磚的使用性能。

　　根據(jù)上述分析，該企業(yè)在滿足使用要求的基本條件下，根據(jù)性價比最優(yōu)的原則，采用優(yōu)質(zhì)再生鎂碳料為主要原料，適當(dāng)配合MgO含量為97%的電熔鎂砂、少量的-195牌號的石墨、復(fù)合添加劑和改性樹脂結(jié)合劑，進行配料，在630噸摩擦壓力機上成型，經(jīng)過固化而制得再生鎂碳磚。再生鎂碳磚的理化指標良好，完全達到了國家鎂碳磚標準中相應(yīng)的MT-12A和MT-14A優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的水平。

　　改進后的鎂碳磚應(yīng)用于60噸LF鋼包，表現(xiàn)出了優(yōu)良的抗侵蝕、抗氧化和抗熱震性。鋼包渣線壽命由改進前使用MT-14A鎂碳磚的15次~19次增加到24次~28次，侵蝕速度由每次7毫米~10毫米降低到每次4.5毫米~6.8毫米；包壁由40次~50次提高到45次~55次，侵蝕速度由每次2.5毫米~3.5毫米降低到每次1.2毫米~2.4毫米。這一產(chǎn)品的應(yīng)用，減少了鋼包的維修量，得到了用戶很好的評價。

　　改善操作條件同樣重要

　　出鋼留渣操作。因為電爐末期渣FeO含量高，不但影響了原料的收得率，增加了煉鋼成本，同時也導(dǎo)致了精煉鋼包襯使用壽命的縮短。該公司通過調(diào)整氧槍、碳槍的角度和深度，強化電爐后期噴碳，改善泡沫渣等方法，減少電爐渣內(nèi)FeO含量和降低渣中的氧活度，使渣鋼分離，以減少下渣量。實踐證明，通過控制下渣量和渣中的FeO含量，精煉鋼包的使用壽命由50次延長到60次，精煉鋼包的使用壽命延長了20%。

　　添加鋼包改質(zhì)劑。該鋼廠采用了SiC脫氧劑，隨著電爐下渣量和渣中FeO含量增高，根據(jù)脫氧反應(yīng)：SiC+4FeO＝4Fe＋SiO2＋CO2就需要用更多的SiC質(zhì)脫氧劑，不但導(dǎo)致煉鋼成本增加，而且導(dǎo)致鋼包渣中CaO與SiO2含量比值降低，顯著加快了對包襯的侵蝕。為了降低鋼包渣對爐襯的侵蝕，脫氧劑不用SiC質(zhì)，而用碳含量為15%的鎂鈣碳質(zhì)鋼包改質(zhì)劑，其加入量與碳化硅脫氧劑基本相同，即每噸鋼中加入1千克。改質(zhì)劑中的CaO提高了鋼包渣的堿度，使之對鎂碳磚中的MgO的熔蝕減弱低，改質(zhì)劑中的MgO能提高渣中MgO的濃度，因而降低鎂碳磚中MgO的溶解速度。通過鎂鈣碳質(zhì)改質(zhì)劑的試用，渣線鎂碳磚的一次性使用壽命由26次延長到30次，延長了15%。

　　改善維護制度。渣線侵蝕快，開始兩個渣線對應(yīng)一個熔池。后來用二級高鋁磚對熔池進行了貼補，即用厚度為40毫米的二級高鋁磚貼補到熔池，貼補磚與原襯層之間用可塑結(jié)合劑填塞和黏結(jié)。熔池的使用壽命由60次延長到88次，延長了45%以上。

來源: 中國鋼管門戶網(wǎng)

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