短
长
长 长 长 中等
小 中等 大 大 中等 中等
低
低
高 高 低 中等
高
低
低 低低 高
表 2 钢包用耐 火浇注料的特性
浇注料材质
耐磨性 抗渣渗透性 抗粘渣性 钢包寿命 热导率/ [ W#( m#K) - 1] (800e ) 比热容/ [ J#( kg#K) - 1] (800e ) 热损失 需要量/ ( kg#m- 3) 耐火材料成本 钢包综合成本
钢包浇注料, 使用时粘渣较轻。
对刚玉- 尖晶石浇注料试样在 1600 e 3 h 处理 后, 用坩埚法进行抗连铸钢包渣的侵蚀试验[ 4] , 渣的
化学组成( w ) 为: Al2O3 23. 79% , CaO 39. 50% , SiO2 11.
41% , MgO 6. 78% , MnO 6. 26% , TFe 9. 32% 。结果表
钢包的粘渣现象, 与转炉从出钢至连铸的长时 间内钢水热量损失而产生温降有关。当然, 出钢前 钢包实施高温烘烤, 加快钢包周转以及在周转钢包 过程中采用保温盖等都有助于减少温降, 从而减轻 粘渣。另一方面, 降低包衬的热导率, 减少钢包衬 从铁壳向外散失热量是减少温降的重要措施。
比较普遍采取的办法, 是在永久衬和铁壳之间 设置保温板[ 2] , 另外是采 用热导率 较低的永 久衬 ( 如粘土砖、蜡石砖、轻质浇注料) 和工作衬( 如蜡石 砖、锆英石砖、低密度浇注料) 。
4
抗熔损, 抗渣渗透性好
铝尖晶石浇注料, 铝 镁浇 注料
5
抗热震性及抗剥落性好
刚玉 - 锆英石 浇注料, 刚 玉- 锆莫来石浇注料
4 结语
( 1) 钢包 粘渣与 包衬 耐火 材料 存在 一定的 关 系, 抗渣渗透性差, 容易出现裂纹 的包衬耐火材料 容易粘渣。因此, 提高包衬耐火材料的抗渣渗透性 或提高抗热震性和抗剥落性, 有助于减轻粘渣。
综述
耐火材料 / NAIHUO CAILIAO 2003 , 37 ( 2 ) 108 ~ 110
钢包粘渣与包衬耐火材料
t 姚金甫 田守信
宝山钢铁股份有限公司技术中心 上海 201900
摘 要 阐明了钢包粘渣与 包衬耐火材料存在一 定的关系, 抗渣渗透性差、容 易出现开裂的包衬耐 火材料容易粘渣。为防止钢包粘渣, 适于采用抗侵 蚀性和抗渣渗透性优良的尖 晶石砖、铝尖晶石( 或 铝镁) 浇注料、低密度浇注料 以及抗剥落性好的刚 玉- 锆英石浇注料作包衬耐火材料。 关键词 耐火材料, 钢包, 包衬, 粘渣, 抗渣性
镁质 高铝质
极好 等 极好
极好
中等
尖晶 石质
极好 中等/ 好
中等
长
4. 40 1. 70 1. 20 2. 90
1. 21 1. 09 0. 67 1. 13
大 中等 小 中等
2800 2850 3050 3100
低低
低 中等
高 中等 中等 低
2 宝钢转炉钢包包衬的粘渣情况及改进
成为全包壁为浇注料的整体钢包。而镁碳浇注料
当属抗粘渣性较好之列。
表 1 钢包 衬砖的特性
材质
抗侵蚀性 抗渣渗透性 抗粘渣性 钢包寿命 热损失 耐火材料价格 钢包综合成本
蜡石砖 高铝砖 镁碳砖
铝镁 碳砖
尖晶 石砖
镁钙砖
差
好 极好 好 好 好
极好 差 极好 极好 中等/ 好 好
极好 差
好 好 中等 极好
且存在砖缝, 砖缝首先受到侵蚀, 砖缝处凹陷, 渣容易 度控制不好, 会造成不利的影响, 并且, 不烧铝镁砖
粘附。大修时, 发现残砖的变质层很厚, 说明砖的抗 往往中温强度较低, 这样, 使用过 程中由于热面和
渗透性较差。整体浇注料均为高档刚玉- 尖晶石或 冷面的温度差, 造成砖的冷热面强度差异很大, 形
18
64
100
100
73
25
日本[ 5] 钢包侧壁采用刚玉- 尖晶石浇注料后, 由于浇注料热导率大, 造成钢水温度下降, 包壁粘 渣严重, 钢包容积减小, 受钢量下降。因此, 对原来 的浇注料进行了改进。包壁 采用低热导率的刚玉
- 尖晶石浇注 料, 包底采用铝镁浇注料, 渣线仍用 镁碳砖。使用表明, 钢水温度下降得到了控制, 渣 渗透很少, 造成粘渣的 CA 6、CA2等高熔点物质显著 减少, 减轻了包壁粘渣。
众所周知, 镁碳砖、蜡石砖不易粘渣。然而, 含 碳耐火材料 会使钢 水增碳, 而蜡 石砖抗 侵蚀 性不 佳。近年来, 人们开始研究不含碳, 抗侵蚀性好, 粘 渣较少的包壁耐火材料。 3. 1 防粘渣包衬砖
为适应低碳钢冶炼的需要, 武钢炼钢厂[ 3] 试验 采用无碳铝镁尖晶石砖替代铝镁碳砖, 该砖的理化 指标为: w ( Al2O3) \68% , w ( MgO ) \5. 0% , 体积密 度 \2. 85 g#cm- 3, 显气孔率 [ 7. 0% , 常温耐压强 度 \55 MPa。使用结果表明, 用无碳包衬砖砌筑的 钢包比铝镁碳砖平均降碳 5 @ 10- 6, 且使用时表面 挂渣较少, 寿命达到了铝镁碳砖的水平。 3. 2 防粘渣钢包浇注料
粘度液相, 可防止渣渗透, 从而减轻粘渣。 综上所述, 防粘渣耐火材料的种类及其作用机
理可归纳于表 5, 其中第 3、4 和 5 类的防粘渣耐火 材料具有好的发展前景。需要指出的是, 防粘渣耐 火材料只是相对其他材质而言粘渣较轻, 并不是采
用了防粘渣耐火材料就一定不粘渣。本文前面已经讲
过, 造成粘渣的原因很多。如果在使用防粘渣耐火材
不烧铝镁砖 残样
残样基本表现为渣铁渗入, 与砖反应。反应产物的主晶 相为自形尖晶石, 基质形成 C2AS 与 CT 共 生的相组 合。砖 基质中渗入的液相冷凝生成 CAS2, 颗粒侵蚀变化生成 CA 6, 主晶相 MA 的晶间结 合相为 CAS2。残样 原砖层的 形貌 结构显示, 基质疏松多孔。
整体浇注料 残样
编辑: 柴俊兰
开始粘渣, 有些包使用 100 次以后才开始粘渣超重。 分析原因, 这与包衬材料的材质及其抗侵蚀性
砖是靠使用过程中的反应烧结而 进一步提高强度 和致 密程度 以形成 足够的 抗侵蚀 性。但 是, 由 于
不同有关。砖砌包的抗侵蚀性比整体浇注料的差, 并 Al2O3 和 MgO 生成尖晶石是膨胀反应, 如果反应程
宝钢的钢包, 在铁壳和永久衬之间采用轻质保 温板, 永久衬使用蜡石砖, 这对减少钢水散热, 防止 钢包铁壳变形起到了有效的作用, 同时也有利于减 轻粘渣。宝钢目前正在研究 开发工作衬用低密度 浇注料, 有望在确保抗侵蚀性的同时减轻粘 渣, 取
得较好的综合效果, 并且使用量减少。
3 防粘渣钢包耐火材料的研究和使用实践
铝镁浇注料, 抗侵蚀性好, 并且没有缝隙, 抗渗透性明 成热应力容易使砖发生断裂和剥落。宝钢的不烧
显好于砖砌钢包。浇注料残样的变质层很薄, 但残样 铝镁砖一度存在着中温强度偏低 和基质疏松的问
中常常夹着冷钢, 主要是由于在钢包频繁的冷热交替 题, 渣容易渗透, 使用到一定程度又容易发生剥落。
使用中, 浇注料出现裂纹, 导致钢液和熔渣向里渗透。 因此, 如果解决好不烧铝镁砖的中温强度偏低和高
明( 表 4) , 不同水泥含量浇注料的抗渣渗透性相差很
大。虽然 S3 的抗侵蚀性相对较差, 但它的抗渗透性
最好。因此, 为减轻钢包粘渣, 针对本试验采用的钢
包渣成分, 适于采用较高水泥含量的浇注料。
表 4 不同水泥含量浇注料的抗侵蚀性
编号 水泥含量/ % 抗熔损指数 抗渗透指数
S1
S2
S3
3
7
11
料的同时, 采用保温板和热导率较低的永久衬, 并且加
快钢包周转, 这样会取得较好的防粘渣效果。
表 5 防粘渣耐火材 料的种类和作用机理
种类
防粘渣机理
材质举例
1 与渣不浸润
镁碳砖, 铝镁碳砖
高温下工作面形成
2
高粘度液相
蜡石砖, 锆英石浇注料
3
密度低, 热导率低, 保温性能好
低热导 率 的铝 尖晶 石 浇 注料
日本公开了一项专利[ 6] , 认为刚玉浇注料中加 入一定量的锆英石或锆莫来石, 在确保浇注料抗剥 落性和抗侵蚀性的同 时, 可防止粘渣。这 是因为, 含锆英石或锆莫来石( 粒度 \0. 3 mm, 含量为 10% ~ 80% ) 的刚玉浇注料, 在使用过程中, ZrO2#SiO2和 ZrO2- 3Al2O3#2SiO2 分解生成的 SiO2 在高温下为高
( 2) 为防止粘渣, 适于采用抗 侵蚀性和抗渣渗 透性优良的尖晶石砖、铝尖晶石( 或铝镁) 浇注料、 低密度浇注料以及抗剥落性好的刚玉 - 锆英石或 刚玉- 锆莫来石浇注料。
参考文献
1 彭西高译. 铝尖晶石浇注料整体钢 包内衬的砌筑与 修补. 国外耐 火材料, 1996, 21( 10) : 14~ 18
2. 1 钢包粘渣和包衬所用耐火材料 宝钢钢包包壁使用的是高铝砖、不烧铝镁砖和
整体浇注料, 使用过程中都会产生粘渣现象, 但粘 渣的情形有所不同。高铝砖和不烧铝镁砖使用 25 ~ 35 次开始粘渣, 70~ 80 次粘渣达到高峰, 以后钢 包质量有所回落; 整体浇注料一般在使用 50 次以后
X ¹ 姚金甫: 男, 1964 年生, 高级工程师。 收稿日期: 2002- 05- 27 修回日期: 2002- 12- 15
近年来, 连铸钢包普遍出现包壁粘渣现象。钢 包粘渣后, 会引 起以下问 题: ( 1) 造成 钢包容 积减 小, 钢液面上升, 并且精炼时钢渣会上浮至包口, 使 包口结渣、结冷钢, 甚至会发 生钢水溢出而烧坏电 缆和钢包台车的事故; ( 2) 造成钢包质量增加, 直接 影响起吊行车的运行安全; ( 3) 粘渣严重的钢包只 好提前拆除, 造成包龄降低, 拆包和砌包工作量增 大, 耐火材料消耗增加; ( 4) 造成钢包周转紧张; ( 5) 粘渣还给包衬残厚的准确判断带来了困难, 残厚判 断不准确, 严重时会发生漏钢事故。为此, 对粘渣 与耐火材料的关系以及防粘 渣耐火材料的特点等 进行了分析讨论。