轉(zhuǎn)爐出鋼過程中如何選擇擋渣耐火材料

  鋼水質(zhì)量直接影響鋼材的性能。減少轉(zhuǎn)爐出鋼過程中的下渣量是提高鋼水質(zhì)量的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中如何降低下渣量是長(zhǎng)期困擾鋼鐵企業(yè)的技術(shù)難題，已成為轉(zhuǎn)爐冶煉特殊鋼、優(yōu)質(zhì)鋼的制約因素。在轉(zhuǎn)爐出鋼后需要在鋼包內(nèi)進(jìn)行脫氧和合金化，通過加入與氧具有強(qiáng)的親和力的元素，來降低鋼液的氧含量。如果出鋼結(jié)束時(shí)，不采取擋渣措施，爐內(nèi)的含有(P2O5)的高氧化性渣就會(huì)進(jìn)入鋼包中。

  由于脫氧合金化操作，降低了鋼液的氧化性，破壞了揸、金屬間的反應(yīng)平衡，使渣中的磷和氧向鋼液轉(zhuǎn)移，造成回磷和過多消耗脫氧元素；同時(shí)下渣量過大，將會(huì)增加鋼液中的非金屬夾雜物，增加后續(xù)精煉工序的合成渣用量和后續(xù)工序的難度和處理時(shí)間，也會(huì)影響到鋼包耐火材料的使用壽命。因此為了防止鋼液回磷和提高合金的收得率，需要采用擋渣機(jī)構(gòu)在即將出完鋼前把擋渣球送入爐內(nèi)，防止?fàn)t內(nèi)的爐渣進(jìn)入鋼包中。

  在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中，由于轉(zhuǎn)爐渣的密度小于鋼水而浮于鋼面上，因此轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)的下渣包括三部分：前期渣，當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)至平均38°~ 50°時(shí)，由于渣路過出鋼口，造成轉(zhuǎn)爐內(nèi)的鋼渣流出，即前期渣，如圖1所示。過程渣，前期渣之后開始出鋼，可觀察到鋼水的 渦旋效應(yīng)而將鋼渣卷入流出，造成卷渣，即過程渣。后期渣，出鋼后期至出鋼結(jié)束階段，由于擋渣或搖爐不及時(shí)，造成鋼渣流出，即后期渣，如圖2所示。轉(zhuǎn)爐從出鋼到鋼包的下渣量中，前期渣量大體占30 %，渦旋效應(yīng)從鋼水表面帶下的渣量約為30 %，后期渣約40% ，如圖3所示。

  擋渣出鋼是在轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束時(shí)，向鋼包內(nèi)放入鋼水而把氧化性渣留在爐內(nèi)的操作。出鋼時(shí)隨著鋼水液面的下降，當(dāng)鋼水深度低于某一臨界值時(shí)，在出鋼口上方會(huì)形成漏斗狀的漩渦，部分爐渣在鋼水出完以前就由出鋼口流出，造成渣、鋼分離不清。擋渣出鋼技術(shù)主 要是針對(duì)匯流漩渦開發(fā)的。有擋渣球、擋渣塞、高壓氣擋渣、擋漁閥門、下渣信號(hào)檢測(cè)和 滑板法擋渣等各種方法。

  擋渣球：由耐火材料包裹在鐵芯外面制成，其密度在4.3~4.4g/cm3之間，大于爐渣的密度而小于鋼水的密度，因而能浮在渣鋼的界面處。出鋼時(shí)當(dāng)鋼水已傾出3/4~4/5時(shí)， 用特定的工具伸入爐內(nèi)將擋渣球放置在出鋼口的上方。出鋼臨近結(jié)束時(shí)，游渦將其推向出 鋼口，將出鋼口堵住而阻止?fàn)t渣流出。為了提高擋渣球的抗熱震性能，提高擋渣效率，研制有石灰質(zhì)擋渣球，制作過程為首先在鐵芯的外面包一層耐火纖維起緩沖作用，球的外殼 以白云石、石灰等作原料，用合成樹脂或?yàn)r青等作黏結(jié)劑。圖4為現(xiàn)場(chǎng)使用的擋渣球圖片，圖5為轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)擋渣球的使用示意圖。

  擋渣塞(鏢)：是將擋渣物制成上為倒錐體，下為塞棒的塞。由于形狀接近于漏斗形， 可配合出鋼時(shí)的鋼水流，故效率比擋渣球高。有的上部錐體增加小圓槽而下部改為六角錐形，以增加抑制鋼流漩渦的能力。出鋼時(shí)用專用的機(jī)械裝置將金屬掛鉤掛住金屬吊桿1， 伸進(jìn)轉(zhuǎn)爐，對(duì)準(zhǔn)出鋼口，把尾桿2插向出鋼口，在出鋼的抽力的作用下，擋渣塞就不會(huì)游 離出鋼口，浮標(biāo)3起到不被鋼水抽走和擋渣的作用，這樣就顯著提高了擋漁效率。圖6 為擋渣塞的實(shí)物圖和結(jié)構(gòu)示意圖。

由于上述兩種擋渣方法費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)便，因而目前被各鋼廠廣泛采用。表1為我國(guó)某企業(yè)生產(chǎn)的擋渣球和擋渣塞的典型理化指標(biāo)。

轉(zhuǎn)爐滑板法擋渣：是將滑動(dòng)水口耐火元件安裝到轉(zhuǎn)爐出鋼口部位，以機(jī)械或液壓方式開啟或關(guān)閉出鋼口，以達(dá)到擋渣目的。轉(zhuǎn)爐滑板擋渣自動(dòng)控制工藝過程是在煉鋼結(jié)束時(shí)，先人工啟動(dòng)液壓站，打開滑板；轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)35°角度時(shí)發(fā)出關(guān)閉滑板指令信號(hào)，此時(shí)滑板狀態(tài)是由開到閉；當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)到75°~80°時(shí)鋼渣已全部上浮。發(fā)出打開滑板指令信號(hào)，此時(shí)滑板再次打開。當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)到90°~110°時(shí)出鋼，出鋼結(jié)束控制系統(tǒng)見渣后向滑板發(fā)出關(guān)閉滑板指令信號(hào)，此時(shí)滑板狀態(tài)由開到閉。出鋼結(jié)束后轉(zhuǎn)爐反傾動(dòng)到垂直位置時(shí)發(fā)出打開滑板指令信號(hào)。

轉(zhuǎn)爐滑板裝置擋渣效果較好，但其裝置設(shè)備復(fù)雜，成本較高，設(shè)備操作復(fù)雜。另外，該裝置安裝在出鋼口所在的特定位置上，受吹煉期間噴濺的影響，安裝與拆卸均不方便。