鋼包外裝式底吹氬磚漏鋼原因及防范措施

武計(jì)忠

（太鋼第二煉鋼廠修砌車間，山西 太原 030003）

隨著冶煉技術(shù)的不斷發(fā)展，爐外精煉技術(shù)已成為爐后生產(chǎn)不可缺少的工藝環(huán)節(jié)。在眾多的爐外精煉技術(shù)中，鋼包底吹氬是投資最少、操作簡(jiǎn)便的爐外精煉技術(shù)。由于內(nèi)裝式透氣磚的底吹氬技術(shù)存在包底冷修次數(shù)多、鋼包的周轉(zhuǎn)率低、冷修急冷急熱造成的內(nèi)襯剝落嚴(yán)重、鋼包內(nèi)襯壽命低等問題，所以，提高鋼包周轉(zhuǎn)率的熱更換外裝式透氣磚工藝技術(shù)，是當(dāng)前鋼鐵行業(yè)高效生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)的主流。

太鋼二煉鋼在采用“轉(zhuǎn)爐→VOD→LF→連鑄”生產(chǎn)不銹鋼初期，橢圓鋼包采用技術(shù)，但由于鎂鈣磚冷熱蠕變性大、包底冷修次數(shù)多、鋼包周轉(zhuǎn)率低、內(nèi)襯剝落嚴(yán)重等因素，又將包底改為雙外裝式透氣磚的底吹氬。采用雙外裝式透氣磚的底吹氬技術(shù)后，底吹氬磚事故頻繁發(fā)生，僅2004年10月—2005年5月期間就發(fā)生底吹氬磚漏鋼事故11次之多，因此，探討鋼包外裝式底吹氬磚漏鋼原因、優(yōu)化包底底吹氬座磚砌筑方案、細(xì)化底吹氬磚熱更換操作、制定底吹氬磚防漏措施、提高底吹氬磚安全保障能力，具有重要意義。

圖1 外裝式底吹氬系統(tǒng)的剖面圖

圖1為外裝式底吹氬系統(tǒng)的剖面圖。結(jié)合圖1和太鋼二煉鋼廠發(fā)生底吹漏鋼的事故分析，發(fā)生底吹氬磚漏鋼的部位及原因主要有：縫隙漏鋼、透氣磚上浮漏鋼、透氣磚下沉漏鋼和底吹芯穿洞漏鋼4種形式。

1 縫隙漏鋼部位、原因及預(yù)防措施

1.1 縫隙漏鋼部位

縫隙漏鋼主要是指鋼水從底吹氬磚或其座磚與周轉(zhuǎn)耐火材料之間的縫隙流出，造成的鋼包漏鋼事故。其發(fā)生部位主要是：底吹氬座磚與鋼包包底耐火材料之間的縫隙、底吹氬磚與其座磚之間的縫隙、吹氬磚與其座磚之間的縫隙及底吹磚外殼和磚芯之間的縫隙。

1.2 縫隙漏鋼原因

由于底吹氬座磚是在砌筑包底時(shí)就預(yù)放在包底、包底磚與底吹氬座磚不能緊密配合，因此，通常在底吹氬磚和包底磚之間留70～80 mm的縫隙，最后用散料澆注或搗大。底吹氬座磚與鋼包包底耐火材料之間縫隙漏鋼的原因主要是：填充在座磚周圍的耐火材料在高溫環(huán)境下侵蝕快、包底磚受冷收縮產(chǎn)生縫隙或填充在座磚周圍的耐火材料不飽滿。

外裝式透氣磚是采用座磚控制透氣磚的方法，因此會(huì)在包底形成了兩條縫：一條是透氣磚與上座磚之間的縫隙，一條是座磚與墊磚之間的縫隙——這也將為鋼水的滲透留下空間。

底吹磚外殼和磚芯之間的縫隙漏鋼，主要是由底吹磚的質(zhì)量引起，即外殼與芯之間泥料填充不飽滿。

1.3 縫隙漏鋼預(yù)防措施

為防止底吹氬座磚與鋼包包底耐火材料之間的縫隙漏鋼，太鋼二煉鋼主要從縫隙的形狀及選擇填充物進(jìn)行了考慮：將座磚分為上下座磚兩塊（見圖1），使座磚與底磚之間的縫隙由直通形變?yōu)閺澱坌?，降低了該處漏鋼的危險(xiǎn)。長(zhǎng)期觀察和分析總結(jié)，透氣磚下沉的原因主要為：①底吹磚鎖緊機(jī)構(gòu)咬合部位小，當(dāng)?shù)状敌臼艿较蛳碌牧r(shí)，容易使底吹磚瑣緊機(jī)構(gòu)退出咬合部位，而使鎖緊機(jī)構(gòu)失效；②底吹墊磚碎裂而使鎖緊機(jī)構(gòu)失效；③包底變形或鎖緊機(jī)構(gòu)受熱變形而導(dǎo)致底吹機(jī)構(gòu)不能頂緊底吹芯。對(duì)底吹芯向下的作用力主要有：鋼水的靜壓力、出鋼時(shí)鋼水的沖擊力以及底吹芯受熱的膨脹力。其中，使底吹芯下沉的主要作用力為膨脹力。在熱更換底吹芯時(shí)，冷的底吹磚是緊緊安裝在熱的座磚內(nèi)，當(dāng)安好后底吹磚受熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于底吹座磚的膨脹，由于底吹磚存在錐度，所以就可以將力方向改變?yōu)橄蛳碌牧?；咬合式底吹磚鎖緊機(jī)構(gòu)主要是依靠坡度來頂緊底吹磚，因此，底吹磚膨脹力足以將咬合式底吹磚鎖緊機(jī)構(gòu)退松。

為防止底吹磚下沉漏鋼，太鋼二煉鋼采取方法為：①瑣緊機(jī)構(gòu)采用螺栓定位、螺旋頂緊。通過擰緊螺旋裝置頂緊墊鋼板，通過墊板將壓力傳遞給透氣磚，并在頂緊裝置前加一塊耐火材料墊板，其目的是起隔熱作用，防止墊鋼板因受長(zhǎng)期高溫影響而變形。②對(duì)第一個(gè)底吹磚采取冷裝，以減少因?yàn)闊崤蛎洸町惗a(chǎn)生的力。③對(duì)底吹墊磚烘烤，以防止底吹墊磚受潮而承壓能力減少。

2 底吹芯穿洞漏鋼原因及預(yù)防方法

在生產(chǎn)中，當(dāng)透氣磚被侵蝕而發(fā)生漏鋼后，鋼液一般從透氣磚吹氬導(dǎo)氣孔先以小股流出，然后不斷蝕損流孔，越流越大，最后造成大的安全事故。其主要原因是：底吹磚質(zhì)量不好、損耗快，底吹芯過度使用，底吹透氣芯狹縫過寬等。

氬氣是通過底吹磚透氣芯的狹縫流入鋼包中的。如果狹縫過窄則不能滿足透氣量的要求；如果狹縫過寬，則鋼水的表面張力不可以阻止鋼包中鋼水的滲透。由于底吹透氣芯狹縫寬度受熱膨脹、鋼包中受鋼水高度等因素的影響，所以在使用過程中必須摸索和調(diào)整。

為防止底吹芯過度使用，二鋼廠要求底吹磚在殘余長(zhǎng)度達(dá)到180 mm時(shí)必須更換底吹磚，同時(shí)要求廠家在底吹芯距離底部180 mm部位用鎂碳質(zhì)耐火材料加20 mm長(zhǎng)的安全標(biāo)志，以便使操作工能更好地判斷底吹磚殘余長(zhǎng)度，防止過度使用。另外還要求底吹座磚不得底于160 mm。

為達(dá)到底吹座磚與鋼包磚的同步以底吹座磚能更好地保護(hù)底吹磚的目的，還采用了座磚修補(bǔ)技術(shù)和透氣磚類蘑菇頭生成技術(shù)。在熱態(tài)更換完透氣磚或清理完透氣磚表面后，用專用修補(bǔ)料進(jìn)行修補(bǔ)。該料熱修補(bǔ)快（10 min）、修補(bǔ)操作簡(jiǎn)單、烘烤不炸裂，抗鋼水侵蝕沖刷能力強(qiáng)，一次修補(bǔ)可提高套磚使用壽命3次以上，減少了因套磚侵蝕而不能熱換的次數(shù)。

3 結(jié)論

（1）在太鋼二煉鋼不銹鋼生產(chǎn)條件下，采用外裝式透氣磚能夠達(dá)到與內(nèi)裝式透氣磚相同的冶金效果，滿足了生產(chǎn)的需要。

（2）通過優(yōu)化包底底吹氬座磚砌筑方案、細(xì)化底吹氬磚熱更換操作和采用螺栓固定、螺旋頂緊裝置固定外裝透氣磚能夠在保障鋼包使用安全的前提下，使透氣磚吹成率達(dá)到100%。

（3）采用座磚修補(bǔ)技術(shù)和透氣磚類蘑菇頭生成技術(shù)，可以達(dá)到底吹座磚與鋼包壽命同步，也可以延長(zhǎng)底吹芯使用壽命。

（4）外裝式透氣磚熱更換技術(shù)的成功，使鋼包冷修數(shù)量大幅度減少，為太鋼二鋼不銹鋼鋼包大修壽命的進(jìn)一步提高及全連鑄生產(chǎn)順行創(chuàng)造了有利條件。