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    氧氣轉爐爐襯壽命及操作因素的影響

    作者:超級管理員 發布時間:2022-09-01 09:37:58 點擊量: 72

    氧氣轉爐爐襯壽命及操作因素的影響,爐襯壽命與爐型種類、幾何形狀、襯磚的材質和性能、砌筑技術、冶煉鋼種及操作水平等因素有關,因而是一項綜合指標。

    氧氣轉爐爐襯壽命是逐年提高的,大致經歷三個階段;五、六年代,即發展初期階段,一般采用普通白云石磚或鎂磚砌筑爐襯,使用壽命較低,耐火材料消耗較高。以日本為例,爐齡為100~1000爐次,耐火材料消耗為3~12公斤/噸鋼;六十年代術和七一年代初,出現了高純致密堿性磚,采用綜合爐襯技術及噴補手段,提高了冶煉操作水平,使爐襯壽命得到普遍的提高,可稱為爐齡單項競賽階段。例如,197611月,日本君津廠氧氣轉爐爐齡突破萬爐大關,創造了10110爐次的世界紀錄。1975年和1976年,奧地利和美國的最高爐齡分別為4253爐次和2857爐次。1977年蘇聯和西德的氧氣轉爐最高爐齡分別為2500爐次和1810爐次;七十年代末期和進入八十年代以來,許多產鋼國家不是覺一的追求氧氣轉爐的高爐齡,而是更加注重降低耐火材料的消耗,力求達到最佳的技術經濟效果,即可稱為經濟爐齡階段。

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    上表為國內外頂吹轉爐爐齡和耐火材料的單耗。從表中看出,日本的爐齡最高,除其它技術措施外,主要是采用噴補技術維護爐體,以達到蝕損均衡,因此耐火噴涂料的消耗量較大,約為襯磚的1~5;美、蘇和西歐一些國家的轉爐最高爐齡一般米超過3000爐次,消耗的噴涂料也較少;我國頂吹轉爐爐齡和耐火材料的消耗與世界先進國家的相比,差距較大,雖與英國蘭韋恩廠的轉爐爐容和爐齡類似,但耐火材料消耗多1.4公斤/噸鋼。

    美國頂吹氧氣轉爐開始階段使用過鎂磚、鎂鉻磚和白云石磚等,后來基木上不用鎂鉻磚;當采用MgO含量為95%左右的瀝青浸漬燒成鎂磚作爐襯時,全國平均爐齡達到800~1000爐次,耐火材料單耗為2~3公斤/噸鋼。1974年美國頂吹氧氣轉爐全國均爐齡為820爐次,美國鋼鐵公司的平均爐齡為1500爐次;1979年尤右,美國轉爐爐襯采用雜質含量小于1%的輕燒瀝青結合或動青浸漬的燒成鎂磚砌筑,最近又采用瀝青浸漬方鎂石磚和鎂碳磚作爐襯,因此爐齡有較明顯的提高。

    日本氧氣轉爐主要采用鎂白云石磚作爐襯,并從焦油結合磚向高溫燒成磚方向發展,而且原料較純,燒結較好,磚的質量有較大提高。下表為日本全國轉爐爐齡和耐火材料消耗的情況。從表中看出,爐齡是逐年提高的,而耐火材料消耗卻不斷降低。

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    西德氧氣轉爐全國平均爐齡為500~550爐次,耐火材料消耗為2.5~3.0公斤/噸鋼;英國氧氣轉爐用耐火材料,鎂磚占20%,白云石磚占80%,全國轉爐爐襯耐火材料的平均消耗約為4.5公斤/噸鋼;法國氧氣轉爐爐襯采用焦油白云石磚、鎂白云石磚和焦油鎂磚砌筑,全國平均爐齡為350~550爐次;蘇聯轉爐采用焦油白云石磚和鎂磚作爐襯,爐齡普遍偏低,耐火材料消耗較高。最近,采用高純致密鎂磚制造轉爐磚,在諾沃利彼茨克鋼廠300噸轉爐的耳軸部位試用,冶煉597爐次,還有殘襯150~300毫米厚,仍能繼續使用。

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    底吹氧氣轉爐爐襯壽命比頂吹轉爐的低,特別是爐底襯體的壽命更短,因此一般采用可拆式爐底,以便于更換。上圖為日本川崎鋼鐵公司千葉廠第三煉鋼車間230噸底吹氧氣轉爐示意圖。從圖中看出,爐底由固定部分和可拆部分組成。在可拆式爐底襯體上,安裝有若干個一定間距的噴嘴,以供給吹氧和吹冷卻劑用。其它部位與頂吹轉爐基本相同,爐襯材質也類似。

    底吹氧氣轉爐可拆式爐底襯體的損毀較快,是爐襯的薄弱環節之一。因此在一個爐役中,需更換1~2次。損毀的主要原因1爐底上砌有較多的風口磚,削弱了磚砌體的強度;2炮底溫度梯度較大,變化頻繁,致使襯體開裂或剝落。

    日本千葉廠Q-BOP底吹氧氣轉爐投產初期,爐底襯體的使用壽命為267~700爐次,爐墻使用壽命約為1000;近年來,采用樹脂結合鎂碳磚和新型風口磚砌筑爐底。鎂碳磚的化學成分為Mg077.3%,Ca00.6%,C21.4%。體積密度2.79/厘米,耐壓強度419公斤/厘米,1000°C高溫抗折強度76公斤/厘米。砌筑時,采用特制的火泥,以消除風口磚周圍因熱膨脹而引起的應力。爐底連接處用堿性耐火搗打料搗實。當更換爐底時,由于溫度較高,可采用噴涂法修筑爐底連接處。同時,冶煉操作過程中,采用激光法測定爐襯厚度,用電子計算機動態控制終點碳和溫度,命中率達到96.1%。所以,底吹轉爐使用壽命有較大的提高,目前已突破2000爐次。例如,該廠19796月創造了爐墻壽命為3692爐次的紀錄,19804月爐底襯體的使用壽命達到了2063爐次,耐火材料消耗降至0.96公斤/噸鋼。這些指標堪與頂吹氧氣轉爐媲美,也顯示了底吹轉爐的生命力。

    美國鋼鐵公司格里廠底吹氧氣轉爐于19732月建成投產,爐底采用瀝青浸漬燒成鎂磚或特殊處理的方鎂石磚砌筑,連接外用方鎂石砂和粒狀固體瀝青、并與焦油混拌后進行澆搗。該爐爐墻壽命為1440爐次左右,爐底襯體最高使用壽命為550~700爐次。平均為300~450爐次;共和鋼鐵公司南芝加哥廠250噸底吹氧氣轉爐于1978年建成投產,1979年爐墻使用壽命達到2600爐次,爐底襯體壽命約為1000爐次,耐火材料單耗為19~2.5公斤/噸鋼。其中爐墻消耗為0.65~1.70公斤/陸鋼爐底襯體消耗為0.3~0.4公斤/噸鋼,耐火噴涂料或耐火投補料為0.1~1.3公斤/噸鋼。

    西歐一些國家采用OBMLWS底吹氧氣轉爐煉鋼,爐墻使用壽命約為1100爐次,爐底襯體使用壽命為455爐次左右,耐火材料消耗為36~6.0公斤/噸鋼。

    另外,頂底吹氧氣轉煙的爐襯壽命一般為300~540爐次,而火材料消耗為3~8公斤/噸鋼。近年來,日本改進轉爐磚的生產方法,提高噴補技術,加強冶煉操作的技術管理,因此,使頂底吹氧氣轉爐的爐襯壽命顯著提高。例如,新日鐵公司八幡廠于19824月創造了頂底吹氧氣轉爐爐齡為2434爐次的紀錄,19832月堺廠3號轉爐又刷新了這個紀錄,使頂底吹轉爐爐襯使用壽命達到了3180爐次。卡爾多轉爐爐襯的使用壽命般為150爐次左右,耐火材料消耗為6~10公斤/噸鋼。

    在七十年代后期,隨著氧氣轉爐操作條件的惡化,需要采用更高級的爐襯材料,同時能源緊張,要求降低制磚能耗。在這利情況下,日本和美國等國家將超高功率電弧爐熱點區使用成功的不燒鎂碳磚應用在氧氣轉爐上,獲得了可真的使用效果見下表。

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    目前,在氧氣轉爐上,鎂碳磚可用于除裝料側爐墻之外的任何部位,使用效果較好,是今后爐襯材料的一個重要發展方向。

    1980年前后,國內外氧氣轉爐煉鋼廠普遍根據本廠的具體情況,以增加產量、提高質量和降低消耗為中心,著重研究了經濟爐齡的問題。例如,19801月報導,日本新日鐵公司堺廠3號頂吹氧氣轉爐創造了耐火材料單耗為057公斤/噸鋼的新紀錄,其中爐襯磚為0.42公斤/噸鋼,噴涂料為0.15公斤/噸鍋,而爐齡僅為3456爐次。從耐火材料單耗的構成上看,耐火噴涂料的比例顯著降低,僅占總消耗的1/3左右。這樣做可以節省人力和耐火材料,增加煉鋼時間,雖然爐齡不高,但總的成本是較低的。

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    上圖為轉爐爐齡與爐襯材料費用的關系。該圖是根據日本君津廠轉爐壽命為5035爐次的爐襯材料實際消耗指數繪制的。經濟爐齡是由各種費用綜合后的最低消耗來決定的。從圖中看出,該爐的經濟爐齡為4000多爐次,爐襯材料總費用最低。爐齡再高,耐火噴涂料費用增加,總費用也提高;反之,襯磚費用提高,也增加了總費用。

    為了獲得最佳的技術經濟效果,適當的減薄轉爐爐襯厚度或擴大價格低廉的堿性磚用量,也能顯著地降低爐襯費用。例如,日本新日鐵公司堺廠170噸轉爐,在保證爐齡大于3000爐次的前提下,爐帽襯厚由540毫米減為450毫米,裝料側和出鋼側的上部爐襯厚度由560毫米減為450毫米,爐底襯體厚度由560毫米減為500毫米。同時,價格低廉的堿性磚使用比例,由18%擴大到61%,即除了關鍵部位外,均用普通堿性磚。

    目前,日本大中型頂吹氧氣轉爐的經濟爐齡為3000~4000爐次,美國的為2000爐次左右,英國的約為1000爐次;我國也開展了這一工作,150噸頂吹氧氣轉爐的經濟爐齡為800~1000爐次,作業時間為32~40天,產鋼量13~17萬噸,耐火材料的單耗為2.5~3.0公斤/噸鋼。

    冶煉操作因素對氧氣轉爐爐襯壽命有較大的影響,而且因素眾多,互為制約。根據對爐襯損毀機理的分析,主要的因素是熔渣堿度和溫度兩大項,因此,在轉爐生產過程中應合理的加以控制,以便提高氧氣轉爐的爐齡。



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