钢包外装式底吹氩砖漏钢原因及防范措施

2011-08-23武计忠

科学之友 2011年8期

武计忠

（太钢第二炼钢厂修砌车间，山西太原 030003）

随着冶炼技术的不断发展，炉外精炼技术已成为炉后生产不可缺少的工艺环节。在众多的炉外精炼技术中，钢包底吹氩是投资最少、操作简便的炉外精炼技术。由于内装式透气砖的底吹氩技术存在包底冷修次数多、钢包的周转率低、冷修急冷急热造成的内衬剥落严重、钢包内衬寿命低等问题，所以，提高钢包周转率的热更换外装式透气砖工艺技术，是当前钢铁行业高效生产的先进技术的主流。

太钢二炼钢在采用“转炉→VOD→LF→连铸”生产不锈钢初期，椭圆钢包采用技术，但由于镁钙砖冷热蠕变性大、包底冷修次数多、钢包周转率低、内衬剥落严重等因素，又将包底改为双外装式透气砖的底吹氩。采用双外装式透气砖的底吹氩技术后，底吹氩砖事故频繁发生，仅2004年10月—2005年5月期间就发生底吹氩砖漏钢事故11次之多，因此，探讨钢包外装式底吹氩砖漏钢原因、优化包底底吹氩座砖砌筑方案、细化底吹氩砖热更换操作、制定底吹氩砖防漏措施、提高底吹氩砖安全保障能力，具有重要意义。

图1 外装式底吹氩系统的剖面图

图1为外装式底吹氩系统的剖面图。结合图1和太钢二炼钢厂发生底吹漏钢的事故分析，发生底吹氩砖漏钢的部位及原因主要有：缝隙漏钢、透气砖上浮漏钢、透气砖下沉漏钢和底吹芯穿洞漏钢4种形式。

1 缝隙漏钢部位、原因及预防措施

1.1 缝隙漏钢部位

缝隙漏钢主要是指钢水从底吹氩砖或其座砖与周转耐火材料之间的缝隙流出，造成的钢包漏钢事故。其发生部位主要是：底吹氩座砖与钢包包底耐火材料之间的缝隙、底吹氩砖与其座砖之间的缝隙、吹氩砖与其座砖之间的缝隙及底吹砖外壳和砖芯之间的缝隙。

1.2 缝隙漏钢原因

由于底吹氩座砖是在砌筑包底时就预放在包底、包底砖与底吹氩座砖不能紧密配合，因此，通常在底吹氩砖和包底砖之间留70～80 mm的缝隙，最后用散料浇注或捣大。底吹氩座砖与钢包包底耐火材料之间缝隙漏钢的原因主要是：填充在座砖周围的耐火材料在高温环境下侵蚀快、包底砖受冷收缩产生缝隙或填充在座砖周围的耐火材料不饱满。

外装式透气砖是采用座砖控制透气砖的方法，因此会在包底形成了两条缝：一条是透气砖与上座砖之间的缝隙，一条是座砖与垫砖之间的缝隙——这也将为钢水的渗透留下空间。

底吹砖外壳和砖芯之间的缝隙漏钢，主要是由底吹砖的质量引起，即外壳与芯之间泥料填充不饱满。

1.3 缝隙漏钢预防措施

为防止底吹氩座砖与钢包包底耐火材料之间的缝隙漏钢，太钢二炼钢主要从缝隙的形状及选择填充物进行了考虑：将座砖分为上下座砖两块（见图1），使座砖与底砖之间的缝隙由直通形变为弯折形，降低了该处漏钢的危险。长期观察和分析总结，透气砖下沉的原因主要为：①底吹砖锁紧机构咬合部位小，当底吹芯受到向下的力时，容易使底吹砖琐紧机构退出咬合部位，而使锁紧机构失效；②底吹垫砖碎裂而使锁紧机构失效；③包底变形或锁紧机构受热变形而导致底吹机构不能顶紧底吹芯。对底吹芯向下的作用力主要有：钢水的静压力、出钢时钢水的冲击力以及底吹芯受热的膨胀力。其中，使底吹芯下沉的主要作用力为膨胀力。在热更换底吹芯时，冷的底吹砖是紧紧安装在热的座砖内，当安好后底吹砖受热膨胀系数远远大于底吹座砖的膨胀，由于底吹砖存在锥度，所以就可以将力方向改变为向下的力；咬合式底吹砖锁紧机构主要是依靠坡度来顶紧底吹砖，因此，底吹砖膨胀力足以将咬合式底吹砖锁紧机构退松。

为防止底吹砖下沉漏钢，太钢二炼钢采取方法为：①琐紧机构采用螺栓定位、螺旋顶紧。通过拧紧螺旋装置顶紧垫钢板，通过垫板将压力传递给透气砖，并在顶紧装置前加一块耐火材料垫板，其目的是起隔热作用，防止垫钢板因受长期高温影响而变形。②对第一个底吹砖采取冷装，以减少因为热膨胀差异而产生的力。③对底吹垫砖烘烤，以防止底吹垫砖受潮而承压能力减少。

2 底吹芯穿洞漏钢原因及预防方法

在生产中，当透气砖被侵蚀而发生漏钢后，钢液一般从透气砖吹氩导气孔先以小股流出，然后不断蚀损流孔，越流越大，最后造成大的安全事故。其主要原因是：底吹砖质量不好、损耗快，底吹芯过度使用，底吹透气芯狭缝过宽等。

氩气是通过底吹砖透气芯的狭缝流入钢包中的。如果狭缝过窄则不能满足透气量的要求；如果狭缝过宽，则钢水的表面张力不可以阻止钢包中钢水的渗透。由于底吹透气芯狭缝宽度受热膨胀、钢包中受钢水高度等因素的影响，所以在使用过程中必须摸索和调整。

为防止底吹芯过度使用，二钢厂要求底吹砖在残余长度达到180 mm时必须更换底吹砖，同时要求厂家在底吹芯距离底部180 mm部位用镁碳质耐火材料加20 mm长的安全标志，以便使操作工能更好地判断底吹砖残余长度，防止过度使用。另外还要求底吹座砖不得底于160 mm。

为达到底吹座砖与钢包砖的同步以底吹座砖能更好地保护底吹砖的目的，还采用了座砖修补技术和透气砖类蘑菇头生成技术。在热态更换完透气砖或清理完透气砖表面后，用专用修补料进行修补。该料热修补快（10 min）、修补操作简单、烘烤不炸裂，抗钢水侵蚀冲刷能力强，一次修补可提高套砖使用寿命3次以上，减少了因套砖侵蚀而不能热换的次数。