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电弧炉出钢口用耐材的要求与发展趋势

发布日期：2023-05-09 18:26:49 浏览次数：244次

普通的电弧炉出钢方式是槽式出钢。这种出钢由于电弧炉倾斜角度大，对耐火材料的侵蚀快，使电弧炉衬寿命短，影响了炼钢效率；对钢包的冲刷严重，也影响了钢包的寿命；容易导致钢水散流而被氧化，严重影响了钢的质量；难以做到留钢渣出钢。因留钢渣出钢可更充分利用热量使电耗下降，无渣进入钢包，可减少渣对耐火材料的侵蚀，而槽式出钢不利于减少耐火材料的损耗和降低电耗
　　为克服槽式出钢的这些缺点，20世纪70年代末偏心炉底出钢技术被开发出来。中国在20世纪80年代开始使用电弧炉偏心底出钢技术。偏心炉底出钢有下列特点：一、水冷壁面积可加大，从而降低耐火材料消耗和费用；二、出钢快，不散流，减少空气氧化，可提高钢的质量；三、易做到留钢无渣出钢，减少热损失和对耐火材料的侵蚀，可降低电耗、延长炉衬寿命。
　　这种出钢方式，当闸板关上时，从上边向出钢口里加满填料，然后可以装炉料炼钢。当闸板打开时，填料和钢水从出钢口流下来。闸板是机械机构，填料一般是镁质、硅质和橄榄石质耐火材料。尾砖是镁质、碳化硅质，刚玉－碳化硅－碳质和镁碳质耐火材料。袖砖多采用镁质和镁碳质耐火材料。座砖一般是油浸再结合镁砖。在袖砖和座砖之间的缝隙一般用镁质填缝料。在使用过程中，影响其使用寿命的主要是尾砖和袖砖的损坏，它们的寿命也代表着出钢口的寿命或更换次数。
　　分析出钢口用耐材损耗机理
　　从偏心底出钢口的袖砖和尾砖损耗过程可以看出，对烧成镁质袖砖和尾砖，热震剥落和钢水冲刷是主要的损耗原因。而对于MgO-C质袖砖和座砖，主要是因镁碳砖内碳的氧化形成较松散的脱碳层。然后，钢水冲刷掉脱碳层。由于某种原因，如供给功率低，未配精炼炉和某部分设备部件出故障，延误了操作，使钢在电弧炉里停留时间较长，或炼钢温度较高，或填料性能不好。在这种情况下，会使填料烧结，打开出钢口闸板时，出钢口被堵住而无法出钢。这时，就要用吹氧管吹氧烧开出钢口，但这会产生局部高温和过热，使烧成镁质袖砖热震剥落和机械磨蚀，使镁碳质袖砖产生高温化学腐蚀和机械磨损。这局部损坏是严重的，因此应选择优质碱性填料，采用尽量低的出钢温度和较短的炼钢时间。
　　由于出钢槽暴露在炉子外边，因此受到更强的抗热震的冲击和氧化。同时，在出钢时出渣，导致出钢槽被渣的侵蚀更严重。这就说明在炼钢过程中，出钢槽既受到了空气的氧化而形成松散的脱碳层，同时也受到冷空气的急冷造成出钢槽内部热应力，严重时产生裂纹。在出钢过程中，受到钢水的冲刷和炉渣的熔蚀，同时也受到钢水的急热造成出钢槽内部热应力，严重时产生裂纹和剥落。
　　出钢口用耐材的性能对比
　　出钢槽的制造形式分为砖砌筑、现场捣打或浇注成预制件。在材质方面，有用镁碳质、铝碳质捣打料、铝碳化硅碳质、沥青镁砖、高铝砖和高铝浇注料。部分出钢口用耐材的性能见下表。
　　经对比可知，在使用效果方面，含碳耐材的寿命较长。而通过提升性能，镁碳砖的寿命可超过150次。从国外有关信息了解到，欧洲使用镁质捣打料、镁铬质捣打料、沥青油浸镁砖、Al2O3-SiC预制件，而在出钢口部分多提供沥青浸渍镁砖或镁碳砖。由此看来，出钢槽使用含碳材料效果更佳。由于含碳材料易修补，则用Al2O3-SiC-C质浇主料会取得良好的使用效果。
　　偏心炉底出钢口最初是用一般镁砖砌筑，也有中间用一钢管浇注成的，有时也用厚25mm的薄壁陶瓷管或用2块~3块电熔砖组成。不过，其通常每经过50炉次~70炉次之后，放一个钢管在中心，并在周围用高MgO含量捣打料或浇注料制成新的出钢口。这种材料的使用寿命较短，并且维护也较麻烦。
　　随着耐火材料技术的发展，管砖使用镁碳砖较普遍，管砖之外主要使用出钢口座砖，这样使用寿命一般为140次~250次。当管砖损耗完毕后，可很快安上新的袖砖，并在周围缝隙填充接缝料。接缝料一般使用镁质捣打料或浇注料，有化学结合的，也有沥青结合的。在正常的情况下，出钢口座砖是不容易损坏的，主要使用的材质有沥青镁砂砖、烧成镁砖和镁碳砖。需要指出的是，因尾砖受到的热震和氧化较强烈，有钢厂选用抗热震性更好的铝碳化硅碳砖。笔者建议，在延长尾砖使用寿命方面，应更重视抗氧化性的增强。
　　为了延长出钢口的使用寿命，应对出钢口进行维护和修补。修补方法是：当出钢口侵蚀扩径大到一定程度时，在出钢口中间穿入镁碳砖管(比钢管好)或钢管，然后放入热沸腾浇注料，以填入插入管和残余出钢口砖面之间的间隙。这样修补的出钢口用时约1小时，寿命可达30~60次(镁碳管)或5次~15次(钢管)。
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