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转炉炼钢工艺发展与耐火砖消耗和演变

编辑:耐火砖   浏览:   时间:2020-07-29


 
转炉是迄今用铁水炼钢比较经济高效的方法,转炉钢占总钢产量的一大半以上。目前,转炉炼钢主要发展纯氧顶底复合吹炼、全铁水预处理、全炉次分渣出钢、全二次冶金和全连铸,进一步提高产量、质量,增加冶炼钢种,提高转炉寿命。铁水预处理技术的应用,使钢液中Si含量由10年前的1.0%降至0.68%或更低,渣量减少了20%~25%,石灰熔剂用量也由每吨钢55kg洚到35kg,对炉衬耐火砖的侵蚀速度明显减小;控制渣的成分,即增加白云石用量(由每吨钢21Kg提高至23kg),使MgO含量由6%增至8%,降低厂MgO—C耐火砖中MgO溶解速度。溅渣护炉技术(Slag spalshing)对保护炉衬有十分有效的作用,这种技术在北美国家已经普及。通过向渣中添加白云石、废旧耐火砖等调整渣的成分,增加渣层的厚度和粘度,而后采用氧枪吹氩或单独的吹渣枪将渣溅到炉衬表面,使其附着一层高粘度并且有一定耐火性的渣保护层,此渣层对中和初期酸性渣,防止其对炉衬材料的侵蚀,提高炉衬的使用寿命,效果十分显著。采用的激光测厚技术使转炉炉衬的喷补时间、喷补区域实现准确的控制。当前可达到工作衬残厚20~30cm时开始喷补,有的甚至在13cm时才开始喷补,火焰喷补技术和激光测厚技术结合,可获得佳的喷补效果和低的喷补料消耗。转炉炉衬寿命的大幅度提高,所用耐火材料MgO—C耐火砖质量的改进也起了重要作用,主要包括镁砂的纯度、结晶大小、密度、石墨的纯度、结合剂性能的改进、添加剂的优选、制做耐火砖工艺的改进等。在抗氧化剂的选择上,采用Al—Mg合金作为抗氧化添加剂,可使MgO—C耐火砖高温强度提高45%,抗渣侵蚀能力提高1倍。由于转炉炼钢工艺的发展和各种护炉方法的利用,转炉寿命大幅度提高,美国LTV公司的转炉寿命已超过1.5万炉,日本的转炉炉龄达到6000炉未采用溅渣技术,而我国转炉寿命好的在3000~4000炉,1995年平均达到1053炉,1996年平均达到1200炉以上。我国现有转炉202余座,目前已经有近70座采用了溅渣技术。生产实验表明,溅渣技术的应用使转炉寿命提高显著,耐火砖消耗降低60%,补炉料消耗降低40%。
转炉炉衬用耐火砖的演变
自氧气转炉问世以来,其炉衬的工作层都是用碱性耐火材料砌筑。曾经用过白云石质耐火材料,制成焦油结合砖,在高温条件下砖内的焦油受热分解,残留在砖体内的碳石墨化,形成碳素骨架。它可以支撑和固定白云石材料的颗粒,增强砖体的强度,同时还能填充耐火材料颗粒间的空隙,提高了砖体的抗渣性能。为了进一步提高炉衬砖的耐化学侵蚀性和高温强度,也曾使用过高镁白云石砖和轻烧油浸砖,炉衬寿命均有提高,炉龄一般为几百炉。直到20世纪70年代,兴起了以过烧或电熔镁砂和碳素材料为原料,用各种碳质结合剂制成的镁碳砖。
镁碳砖兼备了镁质和碳质耐火材料的优点,克服了传统碱性耐火材料的缺点。镁碳砖的抗渣性强、导热性能好,避免了镁砂颗粒产生热裂;同时由于有结合剂固化后形成的碳网络,将氧化镁颗粒紧密牢固地连接在一起。用镁碳砖砌筑转炉炉衬,大幅度提高了炉衬使用寿命,再配合适当维护方式,炉衬寿命可达到万炉以上。
转炉炉底耐砖预砌技术介绍 
一、转炉及炉型、炉底分类转炉是一种不需外加热源,主要以液态生铁为原料进行炼钢的直立式圆筒形冶炼炉。根据炉衬耐火材料的性质,分为酸性转炉和碱性转炉两种。根据气体吹入炉内的部位,分为底吹、顶吹、侧吹和顶底复合吹炼转炉。底吹、顶底复合吹炼转炉炉底设计透气砖,砌筑时,需要定位透气砖位置。顶吹、侧吹吹炼转炉炉底不设计透气砖,炉底砌筑相对简单。转炉由炉帽、炉身、炉底三部分组成,由于炉帽(截锥形)和炉身(圆柱形)的形状没有变化。把炉型分为筒球型、锥球型和截锥型等三种。(1)筒球型,熔池由球体和圆柱体两部分组成。炉型形状简单,砌砖方便,炉壳容易制造,被国内外大、中型转炉普遍使用。(2)锥球型,熔池由球缺体和倒截锥体两部分组成。与相同容量的筒球型比较,锥球型熔池较深,有利于保护炉底。在同样的熔池深度的情况下,熔池直径可以比筒球型大,增加了熔池反应面积,有利于去磷、硫。我国中小型转炉普遍采用这种炉型。(3)截锥型,熔池为一个倒截锥体。炉型构造较为简单,平的熔池较球型底容易砌筑。在装入量和熔池直径相同的情况下,其熔池深,因此不适用于大型容量炉。我国30t以下的转炉采用较多。转炉炉底常见的基本分为两种,即平底型炉底和截球型炉底(通常所说的弧形炉底)平底转炉炉底砖为标准砖型,砌筑简单,此文主要介绍截球型炉底用耐火砖预砌。二、炉底预砌前期准备根据转炉炉底图纸,安排生产炉底用镁碳砖,每种砖型加余量进行生产,炉底中心砖为加工砖,根据设计材质的理化指标,选择合适的镁碳砖进行粘接加工,加工后须在中心砖上口平面刻划十字基准线,为后续预砌时定位透气砖、确定出钢侧、迎钢侧的位置提供基准。透气砖需要预先制作模型,模型一般材质为木质,如果尺寸偏小,可用镁碳砖等其他材质代替。透气砖加工时需特殊注意稍度、对角线尺差、扭曲度等技术指标。透气砖的尺寸偏差,直接影响钢厂砌筑。在制作透气砖模具时,尺寸公差尽量控制为负尺,如果为正尺超差,钢厂砌筑时很可能会出现透气砖周围出现较大缝隙的现象。除上诉材料外,还需准备炉底垫沙(垫沙粒度为3mm-1mm为佳)、打磨工具、切床、橡皮锤等辅材。三、中心砖的准确性定位炉底预砌时,中心砖定位尤为重要,中心砖定位的准确性直接影响后续炉底砖、透气砖、乃至反平区的砌筑。采用十字交叉法定位确定中心点,其偏心度不大于10mm。由于不同钢厂的转炉炉底弧度不同,炉底工作层设计的砌筑弧度也是不相同的,但耐火公司内部预砌时用的假炉底尺寸固定不变,这就需要根据具体炉底弧度,做出相应调整,即中心砖底部是否需要被垫起。如果钢厂炉底弧度大于预砌用假炉底的弧度则中心砖需要被垫起,垫起高度通过计算得出,反之,则不用。四、环形砖砌筑中心砖定位后,按照砌筑表砌筑环形砖,砌筑环形砖时要严格控制砖缝,环峰≤1mm,三角缝≤1.5mm,由于炉底砖预砌拆卸后再到钢厂砌筑时砖缝会有些许变化,所以预砌时砖缝控制要求必须要比钢厂砌筑要求严。每环合门砖厚度不小于原砖的2/3,特殊情况其厚度不小于原砖的1/2,不允许出现连续三环同缝现象。单环砌筑后,根据具体情况进行打磨处理,然后砌筑下一环。砌筑前,应事先计算统计出炉底设计时的每环理论直径尺寸,即每环砌筑后上口的理论直径尺寸,砌筑后测量实际上口直径尺寸,二者做对比,根据差值做出下一环砌筑的作业方法,确保后炉底的准确性。如果转炉工作层反平区的设计为U型砌筑,则炉底预砌时还需提前测量工作层的倾斜角度,具体方法这里就不在详细说明。五、透气砖定位此工序为底吹、顶底复吹转炉炉底预砌特有的工序,目的是在预砌时能够准确定位透气砖,减少钢厂现场施工作业的复杂程度。首先根据图纸,绘制炉底透气砖的分布角度图纸(带基准十字线),然后将其打印出来,定位透气砖时将图纸的基准线与预先在中心砖上面刻划好的基准线吻合,即保证图纸的出钢侧、迎钢侧与中心砖上的吻合。然后按照角度线方向采用激光定位器(或细线)定位透气砖的位置。位置确定后,先砌筑透气砖模型,然后砌筑透气砖周围保护砖,以透气砖为中心向两侧砌筑。透气砖周围保护砖不允许打磨,也不许做合门砖。六、炉底砌筑结束后,将炉底清理干净,喷防滑剂,然后依照中心砖基准线绘制炉底十字线。每块砖需要进行编号,编号方式按照1-1、1-2···2-1、2-2这样的形式。透气砖保护砖的砖标颜色应与其他砖标颜色区别开来。每环编号起始位置应相同,建议以十字线中的一条为起点,局部位置用箭头标记砌筑方向。如图所示。砌筑后效果图如下七、包装拆炉底时,从外环向里环,从大号向小号依次拆砖、搬运时注意切勿损坏砖,拆后的砖喷防滑剂。摆放时,小号在上,大号在下。托盘不许出现开裂等现象,打包时,严禁出现上大下小倒梯形现象。唛头粘贴在拉伸膜里面的固定位置,防止出现脱落和褶皱,严禁出现明显歪斜。唛头须注明本包砖的砖标号的区间范围。包装填充物全部采用热切割泡沫作填充物,根据需要尺寸适当放大切割,以保证打包紧固和密实。泡沫要求强度大,不掉屑;包装后有泡沫屑残留的必须清理干净。八、总结炉底预砌环节可谓转炉内衬砌筑工程中的重中之重,准确的预砌才能给钢厂作业带来便捷,反之,将给钢厂现场作业带来极大的工作负担。炉底预砌需要经过生产、辅材准备、定位、砌筑、标记、包装等过程,抓住细节,准确的砌筑容不得半点马虎,只有这样,才能将炉底预砌达到预计的目的。所以,转炉炉底预砌是一项看似简单实则困难的一个工作。
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