弥散式透气砖在精炼钢包中的应用

吕永贵（天津天铁冶金集团有限公司炼钢厂，河北涉县056404）



弥散式透气砖在精炼钢包中的应用

吕永贵
（天津天铁冶金集团有限公司炼钢厂，河北涉县056404）

［摘要］针对狭缝式透气砖在精炼钢包中引起的夹钢问题，将弥散式透气砖应用于精炼钢包中，解决了狭缝夹钢问题，改善了圆坯内部及表面质量，透气性良好，保证了精炼钢包底吹效果，能够满足生产工艺要求。

［关键词］精炼钢包；弥散式；透气砖；底吹

1　引言

天铁集团炼钢厂精炼钢包原使用狭缝式透气砖，因其狭缝结构的热应力作用，导致钢液容易侵入狭缝中，造成夹钢。快速关闭底吹阀门时，钢水会以正压进入狭缝造成夹钢；狭缝式透气砖砖芯表面热应力作用造成表面横断，狭缝移位；以上情况都易造成狭缝式透气砖底吹不透或不良现象，无法保证狭缝式透气砖底吹搅拌效果。精炼过程中钢水夹杂物排除不净，易聚集到圆坯中包上水口碗部结砣，使上水口碗部承接的塞棒棒头被顶高，即塞棒棒位上涨，使圆坯产生内部及表面质量问题。而弥散式透气砖因弥散块的特殊结构，避免了狭缝式透气砖的狭缝夹钢问题，能保证绝对透气性；同时产生气泡小而多且均匀，底吹搅拌效果好。

2　弥散式透气砖特点

2.1内部结构

如图1所示，弥散式透气砖需要先制作底部圆台及弥散块，再像普通狭缝式透气砖一样成型砖芯，制作过程比较复杂。

2.2理化指标

弥散式透气砖为了保证弥散块的高寿命，选用高强度、高耐火度和抗侵蚀性优良的高档合成原料，采用透气内芯和致密高强材料组合结构，其理化指标如表1所示。

2.3显微结构

透气内芯的显微结构及吹气水模拟现象如图2所示。新型弥散式透气砖因其显微结构特点，不会发生原狭缝式透气砖最常出现的狭缝夹钢，造成底吹不透或不良现象。狭缝式透气砖在工作透气时，冷气在狭缝中流动产生较大的温度梯度，产生的局部热应力集中在狭缝附近，尤其狭缝出气口处热应力更大，使狭缝在使用过程中尺寸发生变化，导致钢液容易侵入狭缝中造成底吹不透或不良现象。精炼结束若快速关闭底吹阀门，钢水会以正压进入狭缝，故需在吹氩管路上安装反渗透单向截止阀。故狭缝式透气砖必须有合适稳定的狭缝气道尺寸和热稳定性较好的原材料，才能减少狭缝夹钢。弥散式透气砖的透气通道为弥散在砖体内部的大量连通显气孔（如图2所示），这些微米级的弯曲通道造成了钢水渗透的较大阻力，在实际使用时基本不渗钢。如图3所示，该弥散式透气砖吹气产生的气泡小、均匀而密集，更容易搅拌钢液均匀温度，更容易促成夹杂物上浮，而达到较好的精炼效果。

图1　新型弥散式透气砖内部结构图

表1　弥散式透气砖理化指标

图2　弥散块显微结构及吹气水模拟试验图

图3　49#精炼钢包弥散式透气砖现场跟踪图

2.4热稳定性

新型弥散式透气砖不易发生砖芯表面横断。普通的狭缝式透气砖在吹氩时狭缝出气口处因与高温钢水直接接触，同时冷气流不断流出，产生很大的温度梯度，造成狭缝出气口处热应力尤其大，再加上使用过程中急冷急热作用，靠近狭缝出气口处容易发生横断，使狭缝移位，底吹不透。降温体积收缩，其它部位升温体积膨胀造成的热应力，易造成狭缝式透气砖发生横断，对耐材的抗热震稳定性提出了比较高的要求。而弥散式透气砖整个弥散块工作面上都存在微米级气体通道，工作面温度梯度较小，从而新型弥散式透气砖不易发生砖芯表面横断。

2.5安全显示

如图1产品的外形图所示，该透气砖的安全显示为狭缝设计，这种设计在使用后期出现狭缝现象比较明显容易观察，露出狭缝可以立即考虑钢包下线，安全性高。在连续使用过程中不需要进行烧氧维护，可降低热修工人的劳动强度及氧气氧管的消耗。

3　现场应用

3.1初期应用情况

弥散式透气砖安装在49#精炼钢包上，于2月3日白班上线使用，整体寿命38次，精炼37次。过程中，第10、19次根据周转情况备烤，第21次包口掉砖甩包进行修补。烧氧情况，除备烤前及后期为测量透气砖残长进行轻烧，其它次数基本未烧氧。透气情况，除第38次前3 min出现透气不良高压强顶10 min外（后透气正常，棒位未上涨），其它次数透气均良好，在精炼站实际流量接近设定流量，且从钢水翻开效果看，完全能满足精炼需要。

在不影响精炼站操作工人的正常操作情况下，本次试验对透气流量、透气压力进行跟踪。流量大小与精炼站设定压力和设定流量有关，当实际流量与设定流量相接近，即透气正常。

3.2初期应用跟踪

热修处对试验砖基本未烧氧，第34次测量侵蚀深度，第38次甩包进行了轻微烧氧吹扫。49#精炼钢包弥散式透气砖中修残砖如图4所示。

注：2月12日拆包，残砖残厚130 mm图4　49#精炼钢包弥散式透气砖残砖图

3.3应用中出现的问题

3.3.1安装情况

新型弥散式透气砖在运输安装过程中要确保尾部钢管螺纹不得损坏，以免造成管道连接不严、漏气，影响吹氩流量和吹成率。透气砖在安装过程中要确保尾部钢管等不进入灰尘杂物等，透气砖工作面不被火泥或其它材料覆盖，以免造成底吹不成功。透气砖在安装或使用过程中要确保管道连接严密、不漏气，要经常检查。如果存在气体泄漏现象，气体由泄漏处以较大的分压逸出，而通过透气砖吹向钢水内部的氩气压力不足以将钢水吹起，影响搅拌效果，导致吹通率下降。

3.3.2气源情况

新型弥散式透气砖吹气搅拌所用氩气纯度应≥99.99％，其含氧量应严格控制在8×10-6以下，一般可控制在3×10-6左右。含氧量严重超标的氩气在通过透气砖工作面时，由于氧气在透气砖工作面助熔将加速透气砖高温熔损，轻则造成透气砖寿命普遍降低，重则将导致透气砖穿钢事故。特别是在制氧厂维修期间，氧气与氩气管道不准接错，使用瓶装氩气应严格检查其纯度。

3.3.3砖芯维护

新型弥散式透气砖砖芯是最易侵蚀的部位，砖芯侵蚀后中间呈凹下坑状，易积钢凝固底吹不透，在修包位需吹氧处理凝钢，处理后期易烧氧侵蚀砖芯，降低砖芯寿命，故规定浇完钢后在钢包回转台立即接通气源（压缩空气），吹出透气砖中心凹下部位的积钢，钢包翻包倒渣后，在热修区放倒，接上氮气检测透气砖流量，达到使用流量要求，则不作处理。若流量不能满足要求，则采用烧氧反吹措施，具体做法是：接通气源，在钢包正面用氧枪清除透气砖表面凹下部位冷钢冷渣，烧氧时，氧枪前端与透气砖工作面保持50 mm，尽量缩短烧氧时间，避免透气砖砖芯熔损，人为降低透气砖使用寿命。

3.3.4安全显示问题

在透气砖使用中后期，按照钢包使用次数（建议到35～40次左右）可以间歇性对弥散式透气砖轻微烧氧，以观测透气砖安全显示圆台狭缝有无露出，要求热修工人有较高的责任心，露出狭缝可以立即考虑钢包下线，安全性高。

4　结束语

结合新型弥散式透气砖的实际使用经验，对于连续在线周转的钢包35次以前全程免烧。如果有备烤的情况，进行轻吹，吹掉弥散块表面的残钢残渣，但是切忌氧枪离砖面太近及将氧气开太大。对热修工人进行了新型弥散式透气砖热修培训，加强认识和理解弥散式透气砖原理，从而更好地进行热修维护使用。由于新型弥散式透气砖从使用效果和寿命方面都能满足我厂的生产工艺要求，已在45 t精炼钢包新包中修前大规模推广使用。

Application of Diffuse Type Purging Plug to Refining Ladle Furnace

LV Yong-gui
（Steel-making Plant，Tianjin Tiantie Metallurgy Group Co.，Ltd.，She County，Heibei Province，China 056404）

AbstractThe problem of steel-entrainment at the gap of slit type purging plug in refining ladle furnace was solved by adopting diffuse type purging plug in refining ladle furnace. The internal and surface quality of round billet was improved and good permeability showed. The bottom blowing effect at refining ladle furnace was ensured and production process requirement met.

Key wordsrefining ladle furnace；diffuse type；purging plug；bottom blowing

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2016.03.005

收稿日期：2016- 02- 08修回日期：2016- 02- 25

作者简介：吕永贵（1972—），男，工程师，主要从事耐火材料技术管理工作。