透气砖生产厂家-公司新闻-浇注料,耐火浇注料,高铝砖,刚玉砖,耐火砖-{宏泰耐材}-河南宏泰窑炉耐火材料有限公司

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透气砖生产厂家

发布日期:2021-03-27 06:24:45

吹氩通常是在浇注钢包或砖砌钢包底部砌一块或数块透气砖,出钢后通过透气砖吹入氩气造成钢包中钢液的搅动。吹氩可促进乳化渣滴、钢中夹杂的上浮,可以部分去除溶解在钢中的气体和均匀成份,在配合连铸场合,钢包吹氩可起到调整钢液温度的作用。钢包吹氩是一种重要炼钢工艺,而透气砖是该工艺重要的功能元件。
1、透气砖的类型、结构
按气体通道形式分透气砖主要有三种类型,即弥散型、直通定向型、狭缝定向型。弥散型结构气孔细小贯通,气孔率高,密度及强度低,耐用性差;直通定向型由数量不等的细钢管埋入砖中而制成,也有采用特殊成孔技术而不带细钢管的定向型透气砖,孔径一般在0.6mm~1.0mm之间,直通定向透气砖中气体的流动和分布合理,底吹效果较好,使用寿命高,但在后期易堵塞,影响吹成率;狭缝定向型透气砖在成型过程中,与镶嵌材料整体成型,在高温烧成过程中镶嵌材料受热熔化挥发而形成狭缝,气体通过狭缝进入钢包熔池。合适的狭缝宽度既可保证低吹氩强度,控制调节流量,又不致出现渗透堵塞危险。马钢一钢轧厂LF-VD精炼钢包透气砖狭缝宽度选在0.18mm左右,透气砖能较好的满足精炼的生产要求。
按安装方式分有整体式透气砖和外装式透气砖。整体式透气砖安全系数高,寿命较长,安装方便;但更换困难。整体式透气砖适用于吹氩时间低、透气砖寿命能与钢包寿命同步的工艺条件。外装式透气砖更换方便但由于附有安装设备,结构相对较复杂,对砖芯的现场安装质量要求较高,容易造成人为操作事故。外装式透气砖由于能快速更换砖芯,对钢包的周转及包龄提高有益,适用于吹氩时间长、透气砖更换频繁的工艺状况,特别是精炼钢包。目前狭缝定向型透气砖在钢包上使用较广泛。
2、透气砖的材质、性能
透气砖的材质主要有烧结镁质、镁铬质、高铝质和刚玉质。有资料表明,在高温和真空下,几种耐火材料氧化物的稳定性次序如下:Al2O3>CaO>MgO>Cr2O3,钢水润湿角大小次序如下:Cr2O3>Al2O3>MgO。综合以上两点考虑,用刚玉作为透气砖的主晶相是较好的选择。同时,Cr2O3的熔点为2275℃,高于Al2O3的熔点(2050℃),氧化铝与氧化铬能形成连续固熔体,Al2O3-Cr2O3形成的固熔体对氧化铁或炉渣的侵蚀抵抗性显著增强。加入少量Cr2O3能抑制氧化铝晶体过分增长,从而减小了晶体内部应力,可提高材料的物理性能。但如果Cr2O3加入过多,刚玉晶粒成长速度受到严重影响,从而降低材料的物理性能。所以适量引入Cr2O3可以提高材料的热震稳定性、抗冲刷性及耐侵蚀性。
实现吹氩工艺,透气砖必须具备较好的抗高温、耐侵蚀性、抗热震性、高温体积稳定性及高强度、操作稳定、透气性好、外形尺寸准确、钢水渗透少等特点。
也有很多研究者对非氧化物结合刚玉质透气砖进行研究和实验,非氧化物具有高温强度高、抗热震性好以及难以被金属熔体和溶渣润湿等优点,比如Si3N4、β-Si AION等。在实际现场使用结果中发现,非氧化物结合的刚玉质透气砖具有抗热震性好,与钢水不润湿等特性,在使用过程中吹通率高,吹氧清洗容易,蚀损率低,同时呢使用寿命也有明显的提高。
3、透气砖安装位置的选择
选择钢包底吹气元件的位置时,应根据钢包处理的目的来决定。透气砖安装在包底中心位置和偏离钢包中心位置(吹气点在距包底中心1/2-1/3半径处)吹气对钢水的搅拌效果不同,钢包中心底吹氩有利于钢包渣金之间的反应,有利于顶渣的脱硫反应;而偏心底吹氩有利于钢包内部的混合和温度的均匀化以及夹杂物上浮。
4、透气砖的使用工艺要求
(1)良好的透气性。透气性是衡量透气砖质量的重要参数之一。研究表明:钢水的搅拌能与吹入气体的流量成正比;搅拌能直接影响钢水的搅拌效率,只有足够的搅拌能才能使得钢水得良好的搅拌效果。当吹氩量一定时,吹出的氩气泡越多,对钢水的脱气和搅拌越有利。
(2)高温耐侵蚀性。精炼钢包在温度和时间方面都要求非常严格,最高温度往往达到1750℃以上,精炼时间有时达到数十分钟。在精炼操作过程中,熔渣碱度对透气砖的寿命影响很大。所以,透气砖会受到在高温下渗透性很强的碱性渣的侵蚀,损毁速度快。
(3)高温耐磨性。精炼钢包底吹氩时,由于底吹氩的进行,钢水在钢包中的流动速度很快,钢水对炉衬材料和底部透气砖和座砖的冲刷磨损明显加大。钢包热修时,为了清除透气砖表面的残钢和残渣,恢复透气砖的透气功能,需要对透气砖表面进行吹氧清洗,使透气砖表面黏附的钢渣熔化;同时向透气砖吹入喷吹气体,吹走熔渣。在清理过程中,透气砖受到高速气流的冲刷作用,所以要求透气砖具有良好的高温耐磨性。
(4)抗热震性好。由于是钢包间歇操作,钢包倒入钢水时,透气砖的端部受到高温钢水的作用,温度陡然上升,吹氩气时,受冷气流冷却,材料内部产生很大的热应力。同时,钢包空包内注入钢水时,也会产生很大的温度变化,所以透气砖的使用条件非常苛刻,极易产生热剥落和结构剥落。
(5)要求安装简便,安全可靠。透气砖安装在钢包底部座砖的内部,工作条件极为苛刻,钢包透气砖的寿命无法与整个钢包寿命同步,因此需要对透气砖进行更换。所以要求安装操作简单,使用安全可靠,避免有渗钢和漏钢事件的发生。
5、透气砖损毁机理
透气砖损毁的原因主要有4个方面:热应力,机械磨损,机械应力,化学侵蚀。在使用过程中透气砖所受的外部作用见图2。
在实际生产中,钢包的烘包温度为1000℃,钢水温度达到1600℃,两者接触时的温度差会产生较大的热应力,进而造成非常大的热震冲击。钢包处于一个周而复始的工作环境中,透气砖在接触钢水和烘包时的温度频繁变化而产生的热应力是造成透气砖损毁的一个原因。透气砖产生热应力的关键因素是温度的变化,并且透气砖的不同部位温度变化存在着差异。
当透气砖受到较强的热震作用时,导致工作面附近层状剥落造成透气砖损毁。
卷流对透气砖的冲刷大致分三种情况:(1)透气砖高于座砖时,透气砖主要损毁的原因是钢包内钢水形成卷流对透气砖的侧面产生巨大的剪切效应和冲刷效应。因此,冲刷力是透气砖的座砖产生极大的损毁的原因之一,正常工作环境中,透气座砖使用次数也就一次,一次之后高于座砖的部分即被冲刷掉。(2)透气砖与座砖持平时,座砖对透气砖起到了保护的作用,钢水形成的卷流首先冲刷座砖致使透气砖的剪切力相应减小。(3)透气砖低于座砖时,在正常工作中该工作面上易积压冷钢,由于存留下来的冷钢的粘度相对较大,对吹气产生一定的阻碍作用,所以要满足精炼要求就需要加大吹气的压力。这样,气流对透气砖的冲刷作用力就相应加大,受到剪切、冲击强度大,更易损毁。
在使用过程中,钢包底部透气砖工作面和高温钢水直接接触,在循环使用条件下,钢包中的温度一直处于变化状态,包底耐火材料使用中由高温到低温会产生温度差,耐火材料的原质层和变质层的膨胀系数存在差异,使透气砖受到剪切应力作用,导致透气砖出现横向裂缝,甚至断裂。
在正常生产过程中,透气砖的工作层与钢渣、钢水相互接触的时间比较长,熔渣持续向透气砖中侵蚀、渗透。钢水、渣中的MnO,MgO,SiO2,FeO,Fe2O3等氧化物与透气砖中的耐火材料发生反应,钢水对透气砖工作层进行的熔损和剥落引起的物理蚀损,冶炼过程中钢渣和钢水对透气砖持续的渗透所产生的化学侵蚀,是透气砖损毁的最主要原因。
6、常见的透气砖损毁状态
(1)透气砖砖芯剥层
钢包热修后给转炉摆包时包内温度大约900℃,转炉终点温度基本在1630℃,温度差造成的激冷激热使透气砖的砖芯剥层,一般剥层的厚度在10~20mm。而且砖芯剥层后由于有锥度剥层的部分不会掉落,影响本包钢水的透气性。
(2)透气砖座砖断裂
温度差造成的激冷激热还能造成透气砖座砖断裂,断层的高度在100~200mm。砖芯因为没有座砖的保护受钢水的侵蚀也会断裂。这种断层的危害极大,尤其在透气砖使用的后期由于残砖较短,易发生包底漏钢的事故。
(3)强度低抗侵蚀性差
热修用氧枪清理透气砖时,正常的速率在9~12mm/炉,如果强度不够每次清理时砖芯高度明显下降,透气砖使用不到规定正常的寿命提前下线,影响钢包的正常周转,造成生产的不稳定性。
(4)钢液冲刷侵蚀损毁
通过透气砖喷吹惰性气体时,气流回击对裸露的透气砖四周产生一定的冲击力,高速流动的钢水和气流相互作用形成卷流,透气砖高于透气座砖时,其突出部位受到卷流的冲刷和剪切,形成环状带沟。
(5)过度烧氧损毁
连铸浇注结束钢包回浇余不及时,包底结冷钢,需要用氧枪顶着透气砖砖芯部位进行烧氧清理,顶着烧氧对透气砖芯的烧损较快。
(6)透气砖砖芯烧偏
清理透气砖时用氧枪顶着砖芯,此时烧氧集中在一点,容易砖芯烧偏,造成砖芯表面不是平面而是斜面,高度差在50mm以上。烧偏时透气砖透气不好,而且每次清理时会加剧偏的程度,造成提前下线。
(7)反吹气体压力低
反吹气体为氮气,压力0.5MPa,烧氧枪氧压0.8MPa,烧氧清理时融化的钢液会吹入透气砖狭缝,冷却后堵塞狭缝造成透气不好。再次热修清理时会加剧透气砖芯的烧损。
(8)透气砖周围刚玉料和包底脱砖
包底砌筑时,透气砖座砖周围浇注宽度50~100mm的刚玉自流料,用于保护透气座砖。由于刚玉自流料的强度不够或施工的问题,透气砖座砖周围的刚玉料脱落,钢水渗入造成透气座砖断裂;又或透气座砖周围的包底砖断裂,钢水的渗入造成周围刚玉料和透气座砖断裂。
根据以上的这些损毁原因分析,我们总结出,透气砖的损坏不仅与耐火材料本身的材质、形状结构有关系,同时也与使用环境、操作和精炼工艺密切相关。而在耐火材料方面,国内外的学者都在不断的进行研究和实验,包括去选择不同的添加剂、骨料、微粉等,使耐火材料在高温环境下形成固溶相,增加和提高材料有抗热震性、抗渣性等等。在去年的一次线下学术会议上,也有单位进行了刚玉-尖晶石质不烧透气砖的研究和试用,明天对这个不烧透气砖的试验进行分享。
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