300 t钢包包沿浇注料材质的优化及砌筑结构的改进.pdf

22Aug.2023Vol.48 No.4REFRACTORIES&LIMEAbstract：Addingscrapsteelinrefiningprocessofladlefurnacewillleadtounstablecontrolofladleliquidlevel，slaggingandabnormalerosion，bytakingmeasuressuchasoptimizingthesizeofladleegdebrickpress，applyingL-shapedslaglinebrickandimprovingthequalityofcastable，theunplannedofflineratioofladleduetoabnormalerosionhasbeenreducedby70%，thesteel-piercingaccidentinladleedgeiseffectivelycontrolled.Key words：Ladle；Castable；Optimization；Improvement钢包除了盛运钢水外，其作为精炼容器的作用越来越显著，尤其是在“碳达峰，碳中和”的背景下，降低铁耗，提高废钢比成为目前转炉低碳冶金的发展方向，钢包炉工序加废钢成为目前降低铁耗的有效措施1。钢包炉在操作的过程中发现，加废钢时导致钢水液面控制不稳定，部分炉次钢水液面偏高导致包沿料侵蚀加快；另外，钢包包沿部位容易粘渣，通常用锚钩来处理，渣线砖部位被锚时容易产生环缝或渣线砖受损，在这种情况下，包沿部位或渣线砖穿钢事故时有发生，严重影响钢包安全运行。本文针对武钢有限公司炼钢厂300t钢包包沿的材料及砌筑结构改进过程，进行了分析与讨论，以解决钢包包沿异常侵蚀和漏钢问题。1钢包包沿结构及材质的现状与问题武钢有限公司炼钢厂三分厂有34个容量为300t的钢包，包体外观尺寸如图1所示。钢包下部直径4370mm，上部直径4770mm，高5100mm（含钢包脚500mm），呈圆柱倒锥形；透气砖距中轴线850mm对称分布，水口座砖距中轴线距离分别为750mm、1200mm，钢壳重约67t。钢包内衬组成：包底永久层、工作层均为刚玉浇注料；包壁永久层为100mm厚刚玉浇注料，包壁工作层112环为刚玉预制块，厚度200mm；渣线砖1323环为220mm厚镁碳砖，耐材总重量约63t。渣线砖顶部为高度200mm的包沿浇注料，浇注料内部有宽度150mm、厚度30mm的压砖板，压砖板焊接在钢包一整圈，其弧度与钢壳弧度保持一致。压砖板的上部间隔300400mm焊接加强筋300 t 钢包包沿浇注料材质的优化及砌筑结构的改进肖同达1李慕耘1徐国涛2胡波1徐之浩1（1.宝钢股份武钢有限公司炼钢厂，武汉 430080；2.宝钢股份中央研究院，武汉 430080）摘要：钢包炉精炼工序加废钢能导致钢包液面控制不稳定、包沿部位粘渣和异常侵蚀现象明显，通过采取优化钢包包沿压砖板尺寸、应用 L 型渣线砖、提升浇注料质量等措施，钢包包沿因异常侵蚀而导致的钢包非计划下线比例降低了 70%，有效控制了包沿部位穿钢事故的发生。关键词：钢包；浇注料；优化；改进中图分类号：TQ175.732文献标识码：A文章编号：1673-7792（2023）04-0022-03Optimization of 300 t steel ladle edge castable andimprovement of masonry structureXiaoTongda1LiMuyun1XuGuotao2HuBo1XuZhihao1（1.SteelmakingPlantofWuhanIronandSteelCo.，Ltd.，Wuhan430080，China;2.CentralResearchInstituteofBaosteel，Wuhan430080，China）收稿日期：2022-10-28作者简介：肖同达（1986-），男，工程师23耐火与石灰2023 年 8 月第 48 卷 第 4 期钢包包沿浇注料与内部钢结构形成一个整体作用于渣线砖，对钢包壁工作层达到整体施压作用，防止钢包倾翻过程中环缝的产生。然而，生产过程中钢包包沿处粘渣、渣线砖穿钢事故时有发生，影响了生产稳定顺行。使用初期，包口表面平整光滑，渣不容易粘附，使用中期，由于工作面的逐步侵蚀，出现裂缝、开裂，渣容易附着，熔钢和渣较容易从裂缝渗入2，最终导致包口整圈粘渣，如图3所示。钢水装入量大且在钢包炉精炼处理时，钢包包沿粘渣速率会进一步增加。钢包包口粘渣严重时会影响真空插入管升降，被迫用锚钩进行处理，影响生产节奏。钢包炉工序加废钢时导致钢包液面控制不稳定，部分炉次钢液面偏高，钢包炉精炼处理时钢渣界面达到包沿位置，钢包渣与包沿料发生化学反应，再加上物理冲刷，可导致包沿料异常侵蚀3，如图4（a）所示。由于钢厂钢包耐火材料的生产及砌筑均采用外包的方式，钢包不同部位使用的耐火材料和砌筑质量得不到保证，尤其是包沿部位选用品质相对较差的高铝浇注料，耐侵蚀程度大大降低，在精炼处理过程中在渣线部位容易发生穿漏现象，如图4（b）所示。板，加强筋板两侧焊接V型锚固钉。压砖板、加强筋板、V型锚固钉彼此之间牢固地焊接在钢壳上，通过包沿料浇注成为一个整体，其示意图如图2所示。4 770 4 37070804010020017023018030:57CF-301-1:CF-301-2SH-107/2:CF-303-17220250100370R180AAA617409300 t696282 t（40.8m-3）=6.9kg.dm-3=6.9kg.dm-3=6.9kg.dm-3305C:306C220P/15：220P/30CF-302:CF303（21-22 层）（13-20 层）（11-12 层）（2-10 层）（2-10 迎钢面）275t23222022/5-17:22/15-17A-A 剖面126:141310230A 组2005CF-302=CF-3034230370500SYG-4SYG-4200850850850850170SH003SH003WSKZ-Z1750SH00331001200图 1 钢包砌筑结构图1723456图 2 改进前包沿砌筑结构示意图图 3 钢包包口粘渣实物图图 4 钢包包沿部位侵蚀实物图1钢壳；2加强筋板；3包沿料；4渣线砖；5永久层浇注料；6渣线砖；7压砖板（a）钢包包沿异常侵蚀图（b）钢包包沿部位发生穿漏现象（a）（b）24Aug.2023Vol.48 No.4REFRACTORIES&LIME钢包周转过程中，包沿异常侵蚀导致内部钢质压砖板裸露，压砖板失去耐火材料的保护，不断被氧化、熔损4-5。钢包下线后压砖板维修量增大，人力、物力成本增加。2钢包包沿砌筑方式与材质的优化改进后的钢包包沿主要包括压砖板、L型渣线砖、加强筋板和锚固件四部分，其示意图如图5（a）所示。压砖板焊接在钢壳一整圈，距离包口80100mm，在压砖板的上部间隔300400mm焊接加强筋板，加强筋板两侧焊接V型锚固钉。压砖板、加强筋板、V型锚固钉相互之间牢固地焊接在钢壳上，L型渣线砖砌筑在最上层渣线砖上部，L型渣线砖最上部与压砖板平齐且保证L型渣线砖的内侧面与压砖板间距70mm，实物图如图5（b）所示。砌筑好的钢包静置8h后脱模，按烘烤制度进行烘烤。2022年2月，12#钢包开始了第一个包沿结构优化试验，之后陆续试用了8个钢包。试用发现，钢包包沿粘渣现象明显改善，因包沿异常侵蚀而导致的钢包下线次数明显降低，压砖板烧损现象得到控制，钢包周转过程稳定。因包沿侵蚀导致钢包非计划下线次数由原来的2.7次/月降低到0.8次/月，降低比例达70%，其统计数据列于表2。3结语钢包包沿结构改进前采用200mm高的浇注料，浇注料内部压砖板和加强筋板形成一个整体共同作用于渣线砖，钢包周转过程中，包沿粘渣、异常侵蚀现象明显，影响钢包生产顺行。通过采取优化钢包包沿压砖板尺寸、应用L型渣线砖、提升包沿浇注料质量等措施，钢包包沿因异常侵蚀而导致的钢包非计划下线比例降低了70%，有效控制了包沿部位穿钢事故的发生。参考文献杜金磊，陈虎，田贵昌，等.废钢比提升对炼钢工艺的影响J.河北冶金，2021，11（11）：60-65.赵科，邓长付.钢包顶渣改质生产实践J.南方金属，2019，41（1）：46-49.郭永波，胡家前，王刚.170t钢包包沿改造生产实践J.冶金管理，2020，25（9）：51-52.沈平，张立峰，王祎，等.钢包渣线镁碳砖侵蚀机理分析J.炼钢，2016，32（5）：54-60.王爱明，余西平，刘静轩，等.提高钢包渣线砖寿命的措施J.耐火材料，2011，45（5）：393-394.李连洲 编辑钢包包沿渣线砖砌筑完成后安装好模具进行 包 沿 料 浇 注，包 沿 料 通 过 压 砖 板 与 L 型 渣 线砖之间70mm间隙对压砖板下部空隙进行填充，最终形成钢包包沿整体，压砖板通过包沿料作用在L型渣线砖上，对钢包工作层砖达到整体施压作用，防止钢包倾翻过程中环缝的产生。对包沿浇注料的材质进行了优化，调整了部分技术指标的要求。以前所用的包沿浇注料耐侵蚀性能较差，钢包炉精炼处理时一次侵蚀深度可达2030mm，与厂家协商，对包沿浇注料的理化指标进行了优化，其各项指标对比列于表1。由表1可以看出，Al2O3含量增加了6.3%，SiO2含量降低了2.1%，显气孔率降低，体积密度增加，抗折强度增加明显，约9.6MPa，耐压强度增加2.4MPa。（a）改进后的包沿砌筑示意图（b）改进后的包沿砌筑实物图1723456图 5 改进后的钢包包沿砌筑结构示意图表 1 钢包包沿浇注料理化指标优化对比表 2 钢包包沿异常侵蚀数据统计表1钢包钢壳；2加强筋板；3包沿料；4L型渣线砖；5永久层浇注料；6渣线砖；7压砖板Al2O3/%MgO/%SiO2/%CaO/%体积密度/（g.cm-3)显气孔率/%线变化率/%抗折强度/MPa耐压强度/MPa改进前 79.868.287.342.182.722.8-0.16.547.2改进后86.23.765.21.772.8522.2316.149.6年份2020 年2021 年2022 年 1-10 月包沿异常侵蚀/次35308包沿穿钢/次641