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轉爐出鋼口發生穿爐的主要原因

發布日期: 2020-01-09 10:03:20    閱讀量(409)    作者:張紅

轉爐出鋼口是轉爐的一個耐材通道,出鋼時,鋼水通過出鋼口注入鋼包,示意圖見圖1。出鋼口磚部分損壞時,鋼水穿過出鋼口磚到達爐殼區域,發生法蘭盤與爐殼連接處的爐殼鋼板熔穿,使渣、鋼流出。發生穿鋼后,需要將剩余鋼水加入大批量的石灰調渣后,將爐內剩余鋼水從大爐口倒入鋼包中,防止爐殼大面積燒損。由于大爐口出鋼沒有擋渣措施,渣鋼共出,下渣回磷嚴重,易產生成品磷高改判、爐口燒爛的現象。

圖1轉爐出鋼口示意圖

轉爐發生出鋼口穿鋼后,檢查轉爐的出鋼口通道,可看見出鋼口磚有明顯的熔損,穿鋼(或漏鋼)發生位置見圖2。

圖2出鋼口穿孔漏鋼位置

由圖2可見,發生穿鋼的具體位置在距出鋼口內側靠西面200mm處左右,出鋼口整體耐材磚有部分開裂,鋼水從裂縫處穿出導致漏鋼。穿鋼的出鋼口次數發生在49~105次之間。

根據轉爐上述出鋼口穿鋼事故的分析發現,轉爐出鋼口穿鋼的主要原因有以下幾種:

1、出鋼口角度

轉爐的出鋼口角度通常采用0°~15°設計。國內大部分鋼廠使用0°出鋼口設計,西昌200噸轉爐采用10°出鋼口設計,10°夾角設計的出鋼口有利于縮短鋼包車在出鋼過程中的行程,提高出鋼效率。但在轉爐出鋼過程中,鋼水不能在垂直方向進行自由落體運動,鋼水在10°夾角的通道內傾斜運動,受到一個朝爐后方向的力,出鋼摩擦力明顯增大,造成出鋼口受力增加。出鋼過程中鋼流旋轉形成的旋渦會加劇耐材的侵蝕,容易在出鋼口通道內局部侵蝕產生坑洞。出鋼口的角度設計較難改進,只能通過其它措施來彌補該缺陷。

2、座磚損壞

出鋼口座磚靠近爐內部分,耐材厚度呈現出“下薄上厚”的趨勢,轉爐內側的部分成為一個薄弱環節。隨著冶煉爐次的增加,轉爐的爐體耐材逐步被侵蝕,轉爐后大面的侵蝕會造成座磚的厚度逐漸減薄。在轉爐的爐役中后期,由于長期受到鋼水沖刷,轉爐后大面耐材最薄的地方厚度僅有300~400mm。此時,出鋼口內座磚厚度僅有100mm左右。在受到出鋼口更換的外力沖擊時,座磚容易產生裂紋,座磚的抗侵蝕能力變差。為實現爐齡的長壽,依靠濺渣、掛渣、噴補等手段,使出鋼口和后大面厚度重新增加至700~800mm,此時轉爐出鋼口的座磚為粘接的濺渣層和修補料填充層,抗侵蝕能力明顯低于座磚。

座磚的損壞是造成出鋼口穿鋼的根本原因。受損的出鋼口的套磚存在外形不完整,內部有裂縫的高風險狀態。當維護跟不上時,高溫的鋼水從座磚縫隙中向外滲透,再遇上鋼水過氧化,在縫隙中過氧化的鋼水和鎂碳磚發生反應,侵蝕速度會更快,造成座磚酥松、穿孔、損壞,如圖3所示。

圖3座磚與出鋼口的配合情況

3、空隙水錘作用

鋼水在出鋼過程中,粗糙的耐材表面吸附的氣泡在出鋼時上浮,從而引起鋼水向氣泡上浮相反的地方進行填充,產生沖擊作用,沖刷耐火材料,這種現象稱為空隙水錘作用。鋼水的水錘作用對出鋼口的穿鋼影響較大,一旦發生出鋼口穿鋼,座磚基本上處于損壞狀況,繼續發生穿鋼的風險會顯著增加。

出鋼口套磚的損壞示意圖見圖4。從拆爐后出鋼口區域的解剖情況來看,法蘭盤與爐殼連接處至出鋼通道之間已形成空隙貫穿通道。穿鋼后重新鏜孔后塞滿打結料,用噴補料夯實,最后采用噴補填泥漿濕潤,使原本燒漏的出鋼通道在此形成致密的打結層。但打結層不及鎂碳磚,座磚實際上仍然是千瘡百孔,當出鋼口爐內部分套磚維護不好或出鋼口與座磚之間產生縫隙時,縫隙部位水錘作用顯著,極容易再次發生漏鋼。

4、噴灌工藝及修補料質量

出鋼口更換完畢后,爐襯磚、出鋼口外座磚與出鋼口套磚之間的縫隙需要用修補料填充,耐火材料與水通過噴槍混合噴出,一起填充在縫隙中,噴灌的工藝如稀稠程度、噴射角度等對縫隙填充的致密程度有較大影響,從而對出鋼口的使用次數影響明顯。

圖4出鋼口穿鋼示意圖

填縫使用的修補料在在煉鋼轉爐的余溫下(>1000℃左右),經水分的沸騰、蒸發,經過一段時間的燒結,形成致密的燒結層以滿足鋼水冶煉和沖刷的需要。耐材中MgO含量,燒結料的抗沖刷性能等質量指標對出鋼口的使用次數影響也較明顯。

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