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降低精煉鋼包耐火材料單耗的實踐
來源：易耐網(wǎng)編輯：易耐網(wǎng)發(fā)布時間：2024/2/23
摘 要：針對某鋼廠60 t LF鋼包的操作條件和使用情況, 采取以下措施進(jìn)行改進(jìn):渣線采用再生鎂碳料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66%的再生鎂碳磚, 熔池采用再生鎂碳料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88%的再生鎂碳磚;控制電爐末期下渣量和渣中的FeO含量;采用鎂鈣碳質(zhì)改質(zhì)劑;改善維護(hù)制度, 用二級高鋁磚對熔池進(jìn)行貼補。改進(jìn)后的60 t LF鋼包的使用壽命由原來的40～50次提高到88次, 噸鋼耐火材料單耗由9.3 kg下降到5.6 kg。
鋼包用耐火材料消耗占鋼鐵冶金耐火材料總消耗的30%以上, 而且隨著精煉比例的增加, 鋼包用耐火材料的單耗在增加[1,2,3]。因此, 降低鋼包用耐火材料的單耗對降低整個冶金耐火材料的單耗, 節(jié)約資源, 節(jié)能減排起到重要的作用。
為了實現(xiàn)共贏, 近年來國內(nèi)出現(xiàn)了耐火材料承包。為了提高承包經(jīng)濟效益, 耐火材料承包商必須提高耐火材料的使用壽命, 降低耐火材料單耗。在本文中, 以某鋼廠60 t LF鋼包為例, 介紹了根據(jù)其操作條件和使用情況采取一些改進(jìn)措施使耐火材料單耗大大降低的情況。
1 60 t LF鋼包的基本情況
1.1 鋼包的操作條件
電爐出鋼溫度一般在1 620～1 650 ℃, 正常周轉(zhuǎn)的鋼包溫度為1 590～1 620 ℃。鋼包容量約59 t。鋼包精煉時間為40～50 min, 盛鋼時間共約110 min。氬氣壓力0.2～0.4 MPa, LF精煉比例100%。一般每爐加SiC脫氧劑40～50 kg。
鋼包渣的化學(xué)組成 (w) 為:Fe2O3 1.44%, Al2O3 5.6%, CaO 40.42%, CaF2 9%, MgO 9.97%, SiO2 29.84%。說明該鋼包渣為含螢石的低堿度渣。
電爐下渣量較大, 并且電爐末期渣氧化性較強, FeO含量 (w) 時常達(dá)到45%。
1.2 改進(jìn)前60 t LF鋼包包襯使用狀況
60 t LF鋼包渣線曾采用MT-14A鎂碳磚, 熔池采用鋁鎂碳磚, 其理化性能見表1。由表1可知, 這兩種磚的理化性能是可以的, 尤其渣線鎂碳磚具有良好的致密度。這種渣線鎂碳磚的使用情況是:第一套渣線磚使用到15～19次時, 渣線殘厚<50 mm, 使得鋼包下線更換渣線磚;第二套渣線鎂碳磚使用15次左右后再次更換;第三套渣線鎂碳磚使用壽命為12～14次。三套渣線鎂碳磚總使用壽命只有40～50次, 甚至經(jīng)常出現(xiàn)40爐次左右的情況。觀察使用后鋼包的表面形貌發(fā)現(xiàn), 該磚侵蝕均勻, 磚縫沒有增大現(xiàn)象, 磚沒有出現(xiàn)饅頭狀、槍眼、剝落或斷裂等異常現(xiàn)象, 渣線侵蝕速度達(dá)到了7～10 mm·次-1, 包壁也達(dá)到了2.5～3.5 mm·次-1。所以, 渣線鎂碳磚侵蝕較快是使用壽命低的主要原因。
表1 60 t鋼包包襯用磚的理化性能
2 降低60 t LF鋼包耐火材料單耗的措施
2.1 根據(jù)鋼包的操作條件設(shè)計鎂碳磚
該鋼包侵蝕速度快的主要原因是渣的堿度較低。根據(jù)MgO-CaO-SiO2相圖[4], m (CaO) /m (SiO2) 越低, 渣對MgO的溶解度越大, 即渣對鎂碳磚的侵蝕越嚴(yán)重。根據(jù)分析, 采取了提高磚中CaO含量的方法, 以提高與渣接觸反應(yīng)后渣的m (CaO) /m (SiO2) , 并提高與渣反應(yīng)后渣的熔點和黏度, 從而達(dá)到降低侵蝕速度之目的。
鋼包前期渣具有較高的FeO含量, 使鎂碳磚中的碳容易被氧化。采取措施提高渣線鎂碳磚的抗氧化性, 改進(jìn)后渣線鎂碳磚在1 000 ℃氧化 3 h后, 氧化脫碳層只有1 mm, 而改進(jìn)前的MT-14A渣線鎂碳磚氧化脫碳層厚度達(dá)到了5～7 mm。
在鋼廠的煉鋼工藝中, 每爐添加螢石50～60 kg, 這使得渣黏度較低。因此選擇了能提高含螢石渣黏度的添加劑, 以提高鎂碳磚的使用壽命。單就提高性能來說, 應(yīng)該采用大結(jié)晶高純電熔鎂砂、高純度的天然石墨以及合適的抗氧化劑和增強劑。但是, 為了經(jīng)濟效益, 也要特別關(guān)注性價比, 在滿足使用壽命基本要求的情況下, 可選用一定量的用后鎂碳磚再生料, 并采用部分價格低廉的瀝青改性的樹脂結(jié)合劑。
根據(jù)上述分析, 綜合考慮使用要求和性價比, 采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66%～88%的優(yōu)質(zhì)再生鎂碳料為主要原料, 適當(dāng)配合MgO含量 (w) 為97%的電熔鎂砂、少量-195牌號的石墨、復(fù)合添加劑和改性樹脂結(jié)合劑經(jīng)配料、混煉后, 在630 t摩擦壓力機上成型, 再固化制得再生鎂碳磚。其理化性能見表2。由表2可知, 再生鎂碳磚的理化性能完全達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)中鎂碳磚MT-12A和MT-14A優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的水平。
表2 再生鎂碳磚的理化性能
改進(jìn)后的鎂碳磚應(yīng)用于60 t LF鋼包, 表現(xiàn)出優(yōu)良的抗侵蝕、抗氧化和抗熱震性。渣線壽命由改進(jìn)前使用MT-14A鎂碳磚的15～19次提高到24～28次, 侵蝕速度由7～10 mm·次-1降低到4.5～6.8 mm·次-1。包壁磚使用壽命由40～50次提高到45～55次, 侵蝕速度由2.5～3.5 mm·次-1降低到1.2～2.4 mm·次-1。
2.2 改善操作條件
2.2.1 出鋼留渣操作
因為電爐末期渣FeO含量高, 不但影響了原料的收得率, 增加了煉鋼成本, 同時也導(dǎo)致了精煉鋼包襯使用壽命的降低。通過調(diào)整氧槍和碳槍的角度和深度、強化電爐后期噴碳、改善泡沫渣等方法, 減少電爐渣內(nèi)FeO含量, 降低渣中的氧活度, 使渣鋼分離 (以減少下渣量) 。實踐證明, 通過控制下渣量和渣中的FeO含量, 精煉鋼包的使用壽命由50次提高到60次, 提高了20%。
2.2.2 添加鋼包改質(zhì)劑
該鋼廠采用了SiC脫氧劑, 隨著電爐下渣量和渣中FeO含量的增多, 根據(jù)脫氧反應(yīng)(SiC+4FeO==4Fe+SiO(SiC+4FeΟ=4Fe+SiΟ2+CO2) 就需要用更多的SiC脫氧劑, 不但導(dǎo)致煉鋼成本增加, 而且導(dǎo)致鋼包渣中m (CaO) /m (SiO2) 降低。為了降低鋼包渣對爐襯的侵蝕, 脫氧劑不用SiC質(zhì), 而用碳含量 (w) 為15%的鎂鈣碳質(zhì)鋼包改質(zhì)劑, 其加入量與碳化硅脫氧劑基本相同, 即每噸鋼中加入1 kg。改質(zhì)劑中的CaO提高了鋼包渣的堿度, 使之對鎂碳磚中MgO的熔蝕降低;改質(zhì)劑中的MgO能提高渣中MgO的濃度, 因而降低鎂碳磚中MgO的溶解速度。通過鎂鈣碳質(zhì)改質(zhì)劑的試用, 渣線鎂碳磚的一次性使用壽命由26次提高到30次, 提高了15%。
2.3 改善維護(hù)制度
為了提高熔池的使用壽命, 用二級高鋁磚對熔池進(jìn)行了貼補, 即用厚度為40 mm的二級高鋁磚貼補到熔池, 貼補磚與原襯層之間用可塑結(jié)合劑填塞和粘結(jié)。貼補后, 熔池的使用壽命由60次提高到88次, 提高了45%以上。
3 結(jié)論
通過上述措施, 鋼包的使用壽命由40～50次提高到88次, 噸鋼耐火材料單耗由9.3 kg下降到5.6 kg。如果把循環(huán)使用的再生料也扣除, 噸鋼耐火材料資源性消耗由9.3 kg下降到1.4 kg, 下降了85%。這對節(jié)約耐火材料資源、節(jié)能減排是一個非常大的貢獻(xiàn)。（來源：中國知網(wǎng)）
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