钢包在LF炉使用中的改进

2018-04-13张巨鹏

大型铸锻件 2018年3期

付鑫高阳张巨鹏

(沈阳铸锻工业有限公司铸钢分公司，辽宁110000)

1971年，日本特殊钢公司(现大同特殊钢)大森厂研究出LF法钢水精炼。它是在ASEA-SKF法和VAD的基础上改进研究发明出来的。它的工作原理主要是采用钢包底部吹氩气进行钢水搅拌，采用石墨电极进行埋弧加热。具有良好的冶金精炼功能，LF法主要是通过还原精炼，白渣操作的工艺来达到合金化、去夹杂、脱气的目的[1-2]。

我公司目前的冶炼工艺流程为电炉→LF钢包精炼炉→VOD炉→钢锭模注，LF炉在生产过程中起到关键的作用，然而在LF精炼过程中钢包是确保冶炼能够正常进行的关键因素，我公司钢包在LF炉使用过程中常出现氩气吹不通，渣线侵蚀严重，透气砖更换频率较高等问题，因此需要改进钢包，以达到降低成本，优化冶炼过程的目的。

1 钢包使用过程常见问题及影响因素分析

1.1 钢包的主要结构和使用过程常见问题

1.1.1 LF钢包的主要结构

钢包主要结构包括3部分，一是由钢板焊接而成的金属外壳和耳轴；二是吹氩气的透气位置和出钢口位置；三是钢包内部的3层耐火砖组成的耐火层。

1.1.2 钢包使用过程中的常见问题

我公司在钢包使用过程中出现的常见问题有：

(1)常常会遇到氩气吹不通导致的更换钢包，更换钢包不仅会耽误冶炼时间，更换钢包的过程也会带来安全问题，同时也会导致钢水在倒包过程吸气并且带入一部分夹杂物，加大了冶炼难度，增加了一定的冶炼成本。

(2)渣线侵蚀严重，渣线的使用率低，频繁的更换渣线会导致冶炼成本增加，同时也不利于冶炼的正常进行，易发生漏钢水事故，为生产带来一定的隐患。

(3)钢包包龄较短，需要经常性的更换耐火砖。

1.2 影响钢包正常使用因素分析

通过查阅相关文献以及结合我公司钢包的实际情况可以分析得出导致氩气吹通率低以及钢包渣线侵蚀严重的问题的原因就是透气砖的使用不当。

透气砖的工作原理是氩气通过透气砖的狭缝进入到钢水中，并且以气泡的形式上浮到钢水中，然后到达钢液顶部时候，向水平方向转向，然后沿钢包壁处向下返流，使钢水在钢包内部形成内循环[3]。这样的往复循环搅拌钢水，气泡带着部分夹杂上浮到钢水表面，达到精炼的目的。透气砖工作环境是非常苛刻的，长时间处于高速高压气流的工作环境中，而且长期受到钢水静压力影响[4]。通过对吹不通氩气的钢包分析可以发现，有的是钢包透气砖狭缝钻进了钢水，长时间情况下钢水凝结堵住了狭缝，导致吹通率下降；同时也发现有部分钢包是由于钢水浇注之后剩余的熔渣的侵蚀影响(主要是渣中的CaO、SiO2和Fe2O3等氧化物与砖反应使砖侵蚀)，随着钢渣黏度不断的增加，导致狭缝堵塞，吹入的氩气量减少，影响了吹通率。

针对渣线侵蚀严重，更换次数多的问题，通过对渣线侵蚀严重的钢包进行分析可以看出，渣线侵蚀部位多集中在同一区域，根据相关文献和研究分析可以得出，我公司目前的透气砖位置是距离钢包中心位置较近的区域[5- 6]，而国内相关研究表明钢包透气砖的合理供气位置应该在底部中心距1/2R处。由于我公司的供气位置不佳，在钢液搅拌过程中导致钢水没有均匀的散开，而是过于集中的冲刷渣线的某一部位，相同部位的多次冲刷，导致了渣线侵蚀严重，不得不重新更换渣线。

针对钢包包龄过短的这一现象，通过对相关部位的检查发现原来是采用螺旋砌筑方法，这样的砌筑方法导致了钢包寿命短的缺陷，同时这种方法不利于挖补。

2 LF钢包精炼炉改进

透气砖供气位置由原来的靠近中心位置，改为现在的距钢包底面中心1/2R处位置，合理选择透气砖的狭缝宽度，经过多次实践证明狭缝宽度为0.15 mm时最为合理，当小于0.13 mm时不容易吹通，大于0.17 mm时钢渣易于渗入工作面，同时适当的增加狭缝长度以及狭缝数量，增加钢包热运转，钢水浇注后及时回掉浇余，处理钢包剩余的钢渣，加强监管，对钢包透气砖修理安装前进行检查，不允许使用不合格透气砖。

钢包壁首先用5 mm厚的石棉板铺2层，然后用黏土砖和黏土粉湿砌筑一层，并烘烤8 h，冷却后用1～3级镁碳砖或其它抗渣性较好的耐火砖和镁砂粉平面干砌，立面湿砌一层，要求精细砌筑，砖缝≤2 mm，最后渣线下可用1～3级镁碳砖或其它抗渣性比较好的耐火砖。渣线和渣线以上用1级镁碳砖或其它抗渣性较好的1级耐火砖和特制耐火泥平面干砌、立面湿砌一层，要求特精细砌筑，砖缝≤1 mm。