浙江宏盛特钢有限公司是一家老牌的不锈钢管生产厂家，公司成立至今有二十余年，现有3座150吨转炉,出钢温度为1630～1730℃。钢包公称容量为150吨,精炼方式有LF、AR、RH和CAS-OB 4种(其中以LF和CAS-OB所占比例最多,分别为44%和45%),精炼时间约为30分钟,钢水在钢包中的待钢时间平均为70～90 min。以前钢包工作衬用耐火材料采用浇注料整体打结,使用寿命在100炉左右。考虑到北方冬季施工条件(气温较低)的不利因素,后来改为无碳钢包预制块,提高了使用寿命(平均为118炉),同时也解决了施工受外界环境条件制约的问题。为了进一步提高本钢150 吨钢包的使用寿命,降低吨钢耐火材料消耗,自2004年起,浙江不锈钢管生产厂家开始使用一种新型的低不锈钢包工作衬砖,最高使用寿命达到140炉。由于该种材料的含碳量较低,通过对钢水中碳含量的测定,发现碳含量并没有明显地增加,适用于冶炼某些对碳含量要求不太严格的钢种。

一、现场应用

 不锈钢包工作衬砖采用高铝刚玉、电熔镁砂、电熔镁铝尖晶石、氧化铝微粉和鳞片石墨等为主要原料,以酚醛树脂为结合剂,经过配料、混练、机压成型的方法制造而成。

 实际应用中采用铝镁碳砖和镁铝碳砖为工作衬砖。其中铝镁碳砖用于钢包工作衬自由面,镁铝碳砖用于渣线(镁碳砖)与自由面(铝镁碳砖)之间,作为过渡层砖。这两种砖的理化性能见表。

 施工时采用综合砌筑的方法,渣线砖砌筑厚度为160 mm,过渡层砖砌筑厚度为180 mm,自由面砖砌筑厚度为150 mm。在钢包的使用过程中,渣线砖需要更换一次。作为过渡层的镁铝碳砖有两方面的作用,一方面实现了从材质上由以MgO为基的镁碳砖到以Al2O3为基的铝镁碳砖的过渡,另一方面从渣线砖的更换角度考虑,在钢包使用中期,由于过渡层镁铝碳砖的残余厚度较厚,完全可以满足砌筑第二套渣线砖的需要。

 截止到2004年9月,浙江不锈钢管生产厂家所有的不锈钢包都采用综合砌筑的方式,钢包的使用寿命平均达到120炉,最高可达140炉。大大提高了钢包的周转速度,吨钢成本大幅度下降。在考察钢包使用寿命的同时,也对钢液中的增碳情况进行了检测,具体结果见表。从对钢液中碳含量的检测结果可以看到,采用不锈钢包工作衬砖后,在钢包使用的早期和中期,钢液中的碳含量有较明显地增加,在使用后期这种作用不太明显。

二、结果分析

 1. 工艺要点

 浙江不锈钢管生产厂家通过实际使用发现,钢包工作衬砖的损毁主要从基质开始。通过试验研究,发现可以通过添加复合防氧化剂,控制基质中Al2O3、MgO的比例以及采用基质料共磨的办法,有效提高钢包工作衬砖的性能。

  a. 为了提高含碳材料的抗氧化性,通常加入Si、A l、SiC、B4C和BN等外加剂。通过对比试验可以发现,添加复合防氧化剂的抗氧化效果优于添加单一防氧化剂的,添加3种防氧化剂的效果最好。这是由于复合防氧化剂具有多重防氧化机理,并在中高温下都具有较好的抗氧化效果。
 
  b. 铝镁碳砖煅烧后,随着MgO含量提高,A l2O3、MgO的比例减小,耐压强度先升高,在MgO含量为10%～13%时达到最高,但当MgO含量>15%时,其强度下降很快。另外从烧后砖的断面看,结构也很松散,说明结构受到了破坏。由此可知,当铝镁碳砖中二氧化硅含量较低时,控制m(Al2O3)/m(MgO)比对改善基质结构、提高制品的性能起到关键的作用。试验表明,当基质中二氧化硅含量小于5%时,控制基质中m(Al2O3)/m(MgO)比为0.8～1.0比较合适。

  c. 目前,高档含碳耐火材料在生产过程中都采用基质料共磨工艺,其优点在于组分和化学成分能在制品中分布均匀,同时通过共磨工艺,基质中的反应物粒度变小,进一步提高了反应物颗粒的活性,从而使制品在高温下矿相生长比率大,抗渣侵蚀、冲刷和渗透能力增强,大大提高了制品的使用寿命。

 2. 综合砌筑的优点

  通过在渣线和包壁自由面之间增加过渡层砖,可以很好地解决由于镁碳砖和铝镁碳砖线膨胀率差别较大而产生的环缝问题和换渣线砖时由于包壁砖侵蚀变薄而无法砌筑的问题。同时在对钢包渣的抗侵蚀和渗透方面,镁铝碳砖的性能优于铝镁碳砖,有效地解决了镁碳砖下两环受钢包熔渣侵蚀严重的问题。

 3. 对碳含量的影响

  浙江不锈钢管生产厂家在使用初期,钢包中的熔渣先侵蚀工作衬砖气孔率较高的基质部分,形成脱碳层。被钢包熔渣脱去的碳会进入钢液中,引起钢液中碳含量增高。随着熔渣与砖反应的进行,在钢包使用中期,这些反应达到一个相对的平衡状态,表现为在包衬材料表面形成10～25 mm厚的渣壳。在钢包周转过程中,该渣壳不断被侵蚀,又不断形成,始终保持一定的厚度。该渣壳隔绝了包衬材料与钢水的直接接触,因此,在使用后期对钢液中碳含量影响很小。实际应用中,由于不锈钢包工作衬砖的碳含量较低,在针对一些普通钢以及对碳含量要求不是很严格的钢种,完全可以满足使用要求。

三、结语

 1. 通过适当添加复合外加剂、选择最佳的基质相组成点和采用基质料共磨工艺,制成的低碳钢包工作衬砖在浙江不锈钢管生产厂家中取得良好的使用效果。

 2. 实际应用中采用综合砌筑的方法,即在渣线镁碳砖和工作衬自由面铝镁碳砖之间增加过渡层镁铝碳砖,取得良好的应用效果。

 3. 采用不锈钢包工作衬砖仅在冶炼中前期对钢液中碳含量有较大影响,完全可以满足冶炼普通钢以及对碳含量要求不严格的钢种。