尹國俊 （天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司熱軋板有限公司，河北省涉縣 056404)

天鐵180 t鋼包渣線侵蝕原因分析及改進(jìn)

尹國俊 （天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司熱軋板有限公司，河北省涉縣 056404)

從原材料、磚型選配、施工過程、冶煉條件等方面分析了天鐵熱軋180 t鋼包實(shí)際使用時(shí)渣線斷磚、剝落、漏鋼等異常侵蝕的原因，并對分析出的異常侵蝕的原因采取了3項(xiàng)改進(jìn)措施。改進(jìn)后鋼包渣線斷磚、剝落等情況得到了控制，渣線最高使用壽命達(dá)到48爐，侵蝕速率控制在2～2.9 mm/爐，收到了良好的效果。

冶煉 鋼包 渣線 侵蝕 原料 砌筑 改進(jìn)

1 前言

天鐵熱軋板公司配備有1座1 300 t混鐵爐、2座180 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、3臺(tái)連鑄機(jī)和1套1 750 mm半連續(xù)式熱軋帶鋼生產(chǎn)線。投入使用的鋼包一共32個(gè)，其中熱周轉(zhuǎn)的鋼包6～9個(gè)，備用3～4個(gè)。投產(chǎn)3年來，多次出現(xiàn)鋼包渣線異常侵蝕情況，造成鋼包提前下線，影響了鋼包的正常周轉(zhuǎn)和安全使用。因此，從原材料、磚型選配、施工過程、冶煉條件等方面對鋼包渣線異常侵蝕的原因進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)措施。

2 天鐵熱軋的工藝和鋼包渣線磚的技術(shù)指標(biāo)

熱軋主要冶煉普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、汽車結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、管線鋼等。熱周轉(zhuǎn)包的工藝路徑有以下三種：BOF—Ar2/N2Blowing、Feed wire—CCM;BOF—LF—CCM;BOF—LF—RH—CCM。配備的180 t鋼包單次盛鋼時(shí)間為70～180min，鋼水精煉比率在70%以上，精煉出站溫度為～1 580℃。工藝要求出鋼到精煉全程吹氬，吹氬時(shí)間大約為50 min。

鋼包渣線選擇牌號(hào)為MT-14A的鎂碳磚，渣線磚采用鍥形磚環(huán)形砌筑，層層合口，合口位于耳軸側(cè)遠(yuǎn)離透氣磚的位置。一個(gè)包役配套兩次渣線，渣線磚厚220 mm ～240 mm。

3 侵蝕原因分析

渣線是鋼包耐材襯體中使用條件最惡劣的部位，也是制約鋼包使用壽命的瓶頸。在實(shí)際使用中，鋼包渣線的侵蝕情況受原料綜合質(zhì)量、砌筑工藝及質(zhì)量和煉鋼工藝條件等多個(gè)因素影響，當(dāng)這些因素發(fā)生變化，鋼包渣線就可能出現(xiàn)異常侵蝕情況。

3.1 渣線磚成分對異常侵蝕的影響

鎂碳磚的抗侵蝕性能、高溫強(qiáng)度、抗熱震性能受原材料的質(zhì)量、鎂砂和石墨顆粒分布以及添加劑的加入等因素的影響。主原料鎂砂和石墨的純度是渣線磚使用性能得到保證的先決條件。不合格的原材料必然會(huì)導(dǎo)致異常侵蝕。

鎂砂和石墨粒度分布不合理，添加劑加入不合適，MgO-C磚在高溫使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的膨脹。在實(shí)際使用中，由于受到鋼殼的限制，磚不會(huì)發(fā)生自由膨脹，過大的膨脹導(dǎo)致過高的熱應(yīng)力，使MgO-C磚的抗熱震性能降低，導(dǎo)致薄弱處的磚斷裂，渣線斷磚[1]。

鎂砂和石墨顆粒粒度分布不合理會(huì)導(dǎo)致堆積不致密，磚基質(zhì)的氣孔較多。在高溫下，鋼包渣中的CaO和SiO2沿著磚基質(zhì)部分的貫通氣孔及雜質(zhì)形成的液相通道滲入，改變了磚的組織結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了變質(zhì)層。由于變質(zhì)層與原質(zhì)層的物理性能差異，溫度急變時(shí)會(huì)造成結(jié)構(gòu)剝落。結(jié)構(gòu)剝落受滲透深度的限制，極小的滲透深度等于極小的結(jié)構(gòu)剝落[1]，熔渣的滲透深度與磚的氣孔率、氣孔半徑成正比。當(dāng)結(jié)構(gòu)剝落達(dá)到一定程度時(shí)，直接影響到鋼包的使用，見圖1。

圖1 渣線磚局部剝落

3.2 砌筑工藝及質(zhì)量對異常侵蝕的影響

砌筑施工時(shí)，工人不遵守施工規(guī)范，用手錘直接大力敲擊磚體，對磚造成隱性裂紋，在長時(shí)間高溫處理和間歇熱震的影響下，應(yīng)力在該處集中，造成渣線磚斷裂。這種情況常見于渣線合口處，見圖2。

鋼包中修換渣線時(shí)，熔池的殘厚一般在140 mm～160 mm，二次渣線厚度為220 mm～240 mm。二次渣線與熔池交界處錯(cuò)臺(tái)太大，達(dá)到80 mm～100 mm，鋼水吹氬攪拌過程中，錯(cuò)臺(tái)部位形成渦流，加劇了該部位的侵蝕，因此造成該處形成明顯凹坑，凹坑處底部與磚工作面的深度最多能到達(dá)100 mm。見圖3。

圖2 渣線合口處斷磚

圖3 錯(cuò)臺(tái)部位渦流示意圖

3.3 冶煉條件對異常侵蝕的影響

轉(zhuǎn)爐出鋼量偏小，致使鋼包中鋼液面下移、接近渣線磚和溶池磚的交接處;當(dāng)鋼水精煉加熱時(shí)，由于靠近鋼液面的包壁接近電弧熱點(diǎn)區(qū)，溫度偏高，甚至高達(dá)2 000℃[2]，熔池磚急劇侵蝕，導(dǎo)致其上方一環(huán)的渣線磚與鋼水的接觸面積增大造成侵蝕加劇，在渣線下部形成一道凹環(huán)。

在熱軋LF精煉工藝中，仍通過加入螢石來化渣。螢石是非常強(qiáng)效的助熔劑，在降低爐渣粘度的同時(shí)，還和渣線磚反應(yīng)形成低熔點(diǎn)的物質(zhì)。長時(shí)間高溫精煉，加上過量螢石的侵蝕，使得渣線磚侵蝕速率急劇增加。熱軋鋼包渣線漏鋼事故都有一個(gè)共同點(diǎn)，見圖4，漏鋼部位及其周圍兩環(huán)磚明顯凹陷，渣線其余部位侵蝕比較均勻。圖4中事故鋼包在精煉停留時(shí)間長達(dá)180 min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常值38 min;同時(shí)，在該爐次的投料記錄中發(fā)現(xiàn)螢石加入量超標(biāo);渣線磚的侵蝕速率達(dá)到8.3mm/爐次（正常渣線磚的侵蝕速率為2.8 mm/爐次)。

4 改進(jìn)措施

經(jīng)過上述分析，我們對影響渣線使用的因素做出了如下改進(jìn)。

圖4 渣線漏鋼

4.1 將鋼包渣線使用出現(xiàn)的質(zhì)量問題及時(shí)向耐材廠家反饋，要求廠家控制主原料如鎂砂、石墨和各種添加劑的質(zhì)量;選擇最佳的原料配比及粒度配比;降低磚體的氣孔率，做好磚的表面處理，提高磚使用性能。

4.2 控制砌筑過程，嚴(yán)禁直接大力敲擊磚體;合口磚尺寸精確，且不得小于原磚的1/ 2;每層合口磚必須錯(cuò)開一塊磚的位置。針對更換二次渣線時(shí)，在過渡區(qū)域形成渦流加劇侵蝕的情況，將二次渣線磚的厚度減薄為180 mm，減少了錯(cuò)臺(tái)尺寸，弱化渦流的影響。

4.3 轉(zhuǎn)爐穩(wěn)定出鋼量，保持鋼液面在渣線中部。減少轉(zhuǎn)爐下渣，規(guī)范螢石的使用，避免鋼水長時(shí)間在精煉加熱;加強(qiáng)對包況的觀察;合理安排鋼包使用，當(dāng)鋼包必須長時(shí)間過精煉時(shí)，不得使用包齡到后期的鋼包和包況不好的鋼包。

5 措施實(shí)施的效果

通過上述措施的實(shí)施，鋼包渣線斷磚、剝落、漏鋼情況得到了有效控制，沒有再出現(xiàn)上述異常侵蝕情況。中修后鋼包熔池與渣線侵蝕基本同步，過渡區(qū)域的凹環(huán)已被弱化，深度一般在10 mm～30 mm，對使用已無太大影響。渣線的侵蝕速率也控制在2.2～2.9mm/爐，達(dá)到了預(yù)期的效果。

6 結(jié)束語

通過對原材料、磚型選配、施工過程、冶煉條件等方面進(jìn)行改進(jìn)，鋼包渣線異常侵蝕情況明顯改善，渣線最高使用壽命達(dá)到48爐，侵蝕速率控制在2～2.9mm/爐，滿足了安全生產(chǎn)的需要，達(dá)到了預(yù)期效果。

[1]王誠訓(xùn)，孫煒明，張義先，等.鋼包用耐火材料[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005：142，76.

[2]胡世平,龔海濤,蔣志良，等.短流程煉鋼用耐火材料[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001：126.

Analysis on Causes of TIANTIE 180t Ladle Slag Line Erosion and Improvement

Yin Guojun

From aspects of raw material,brick selection,construction process and melting conditions,the author analyzes the causes for abnormal erosion of brick breakage,spalling and breakout at the slag line of 180t ladle of Hot Rolling Subsidiary,Tiantie,and proposes three improvement measures against the above abnormal erosion.After modification with these measures,good effects were obtained:problems of brick breakage and spalling at slag line were under control;the max service life of slag line reached 48 heats;the erosion rate was kept within 2～2.9mm/heat.

melting,ladle,slag line,erosion,raw material,masonry,improvement

（收稿 2010－11－01 責(zé)編 趙實(shí)鳴)

尹國俊，2006年畢業(yè)于四川大學(xué)無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)在天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司從事耐材技術(shù)工作。