钢包整体式透气砖改造实践

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1、http://www.gtjia.com钢包整体式透气砖改造实践赵彦华，李江红，刘利国(邯郸钢铁集团公司三炼钢厂，河北邯郸；056015)摘要：邯钢三炼钢厂投产后采用分体式单透气砖，存在透气率低、安全性差等问题。通过研究钢包底吹氩的原理、底吹位置的确定，并提出整体式透气砖工艺优化方案，钢包透气率达到99．97％以上，钢包包龄提高到100炉。关键词：钢包底吹氩；透气砖；透气率1前言邯钢三炼钢厂自1997年年底投产后，采用钢包底吹氩+LF炉的炉外精炼装置，取得了较好的精炼效果。此种处理模式的关键是钢包底吹气正常。我厂钢包采用分体式单透气砖，存在着透气砖

2、泥缝钻钢的安全隐患及透气率较低的不足之处，为此，2007年初我们对钢包进行整体式透气砖改造，消除泥缝钻钢的隐患，提高钢包透气率及包龄。本文着重研究钢包底吹氩的原理、底吹位置的确定，整体式透气砖设计方案，并提出工艺操作优化方案，确保透气性良好，从而充分发挥钢包底吹氩+LF炉处理模式的优势，提高产品质量。2钢包底吹氩的原理钢包底吹氩气搅拌，可以用肖泽强等人提出的全浮力模型[1]来定量描述钢包内钢液的运动规律。吹气搅拌的原理可以这样来解释：吹入钢水的气体形成气泡而上浮，由于气体的浮力和膨胀功，会抽引相当于气体体积50~100倍的钢水做循环流动，从而产生强

3、烈的搅拌作用。在某一临界值之内，这种搅拌强度是随吹气量的增加而增加的，由于连续向钢包吹气，钢水则不断被搅拌和翻动，这样就形成了钢包冶金所必须的动力学条件。氩气是一种惰性气体，从钢包底部吹入钢液后，形成大量小气泡，氩气气泡形成一个个“真空室”，使钢中[H][N]进入气泡，降低其含量，并可进一步除去钢中的[O]，同时，氩气气泡在钢液中上浮而引起钢液强烈搅拌，提供了气相成核和夹杂物颗粒碰撞的机会，有利于气体和夹杂物的排除，并使钢液的温度和成分均匀[2]。3钢包底吹氩位置确定为确定合适的底吹氩位置，我厂进行了直口钢包水模试验。试验表明，在我厂钢包及钢水条件

4、下，底吹位置在距包底中心1／2半径处，钢水混匀时间最短。因此，整体式双透气砖位置为：1#透气砖沿原位置向圆心缩小150mm，2#透气砖以钢包竖轴为轴与1#透气砖位置对称。4底吹氩精炼能力4．1使用条件平均出钢量G=115t氩气温度T0=298K钢液温度T1=1873K钢水深度h=2．8m大气压pa=0．101MPa钢水密度ρ=7000kg／mm3氩气流量Q=10L／s氩气压力P0=1．2MPa4．2搅拌能力的计算在钢包底部靠近透气砖外的氩气温度由T0急剧上升到钢液温度T1所做的膨胀功：E1=Q122．4×R×(T1－T0)=5845．8W气体上浮过

5、程中，由于钢液的静压力不断减小而使气体所做的膨胀功：E2=Q／22．4×R×T1×lnP0／pa=17205．5Whttp://www.gtjia.com浮力所做的功：E3=E2=17205．5W喷出气体的动能E4及等温膨胀功E5可忽略不计。则气体对钢液所做的功：E=E2+E3=34411W比搅拌功率：ε=E／G=299．2W／t混匀时间：t=800×ε-0.4=82s当P0=0．6MPa，Q=1．5L／s(软吹)时，混匀时间为200s。5整体式透气砖设计方案5．1结构特点整体式透气砖结构特点：透气砖芯与座砖结合成为一个整体，砖芯埋入座砖内部，内部

6、透气砖芯底部高于座砖底部25mm，并且砖芯与座砖之间设有金属锚钩相连接，增加结合的牢固性，同时透气砖芯与座砖之间没有火泥缝，减少安全隐患，提高了安全系数。在透气座砖四周加台阶，确保钢液顺着包底砖～填缝料~座砖任意二者之间的缝隙向下渗透时会发生方向改变，停止渗透杜绝渗钢。5．1．1透气砖芯的改进将透气砖小头端面由Φ100mm扩至Φ120mm，便于透气砖狭缝布置。5．1．2钢包底吹模式由底吹氩精炼能力计算可知，单透气砖底吹氩可满足我厂正常精炼时底吹搅拌的要求，因此，我厂采取单吹模式，另一块整体式透气砖备用。5．2钢包底吹氩装置优化方案在钢包底部，安装1

7、#、2#透气砖金属弯管并保持其位置惟一，通过金属软管将1#、2#透气砖分别与1#、2#透气砖金属弯管及快速接头相连接。6改造过程中出现的问题6．1透气砖狭缝渗钢造成不透气事故。6．2透气座砖断裂造成不透气事故。6．3钢包各部位耐材寿命不匹配。双透气砖钢包使用33~35炉后，钢包渣线砖残厚约130~150mm，再砌双透气砖时因渣线原因造成透气砖寿命偏低。7钢包整体式透气砖工艺操作优化方案7．1严格执行出钢过程钢包底吹气工艺操作制度。钢包座在转炉钢包车上，插枪接通底吹系统(但不吹气)，在线快速烘烤。转炉出钢前30~60秒开始吹氩。如果吹氩时间过长，透气

8、砖狭缝因长时间冷却而收缩，易造成狭缝处碎裂，严重者将导致渗钢现象。7．2转炉严格按温度制度出钢，防止出低温钢。不能及时进精