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钢包老粘渣?除了耐火材料材质外还有这6大原因!
发布时间:2019-04-16 浏览量:2528

钢包粘渣后,会引起以下问题:

(1)钢包包底粘渣后,钢包透气砖表面被渣粘附,造成热修清理透气砖困难,严重影响了钢包透气砖底吹效果,对生产造成威胁;

(2)造成钢包容积减小,钢液面上升,并且精炼时钢渣会上浮至包口,使包口结渣、结冷钢,严重影响钢包铸余渣的翻净;

(3)造成钢包重量增加,直接影响起吊行车的运行安全;

(4) 由于粘渣物非常坚硬且与钢包衬结合牢固,去除十分困难,拆除时间长,造成钢包修理周期长,造成钢包周转紧张。

影响钢包粘渣的因素主要有耐火材料材质、转炉渣的成分、钢包保温剂、冶炼钢种、钢包周转速度、钢包维护及保温方法等。

耐火材料材质

铝镁碳砖钢包和无碳砖钢包使用过程中都会产生粘渣现象,从使用过程中可以看出,新的钢包一般粘渣不严重,但是随着使用次数的增加,包衬表面变得凹凸不平, 在钢包频繁的冷热交替使用中, 钢包内衬出现较多的微细裂纹,使渣和冷钢极易粘附、渗透,如此循环和长期堆积,使内衬表面状况更差,粘渣越来越严重。但粘渣的情形和原因有所不同。

无碳预制块钢包使用的前期开始逐渐粘渣,中期粘渣达到高峰,后期钢包重量有所回落;铝镁碳砖一般在使用中期以后开始粘渣。

分析原因,这与包衬材料的材质及其抗侵蚀性不同有关。无碳砖钢包砖缝比铝镁碳砖的大,砖缝首先受到侵蚀,砖缝处凹陷,渣容易粘附。无碳砖钢包大修时,发现工作层背面常常夹着冷钢,说明无碳砖的砖缝抗渗透性较差。铝镁碳砖钢包在使用过程中基本没有缝隙,抗渗透性明显好于无碳砖钢包。

Al2O3-MgO-C砖虽然具有整体性和耐侵蚀性好的特点,但由于含有高导热的石墨,钢包散热多,使钢水温度下降,也会造成粘渣;铝镁碳砖的石墨发生氧化后,砖体出现松散和空隙,熔渣和熔钢回沿空隙渗入很深。

就耐火材料本身而言,引起粘渣的主要原因是铝镁碳砖、刚玉尖晶石质预制块砖中的Al2O3和SiO2极易与渣中的CaO、MgO等成分反应,形成一些高熔点的物质粘附在包衬表面,在粘附层与耐火材料之间易渗入钢水,加速钢包的粘渣。根据以上的分析,钢包粘渣与耐火材料的抗渣侵蚀性和渗透性有很大的关系。包衬材料的抗侵蚀性好,抗渗透性好,裂纹少,就不容易粘渣。

钢包渣的影响

武钢三炼钢的二次精炼设备有钢包吹氩站、RH和LF,需要在钢包中进行脱氧、脱硫、脱碳、脱气、合金成分微调、去除非金属夹杂及夹杂物变性处理、钢水的温度控制等。因此,钢种不同,精炼方式不同,钢包渣的成分也就不同。钢包渣的成分在很大范围内变化,不同成分的钢包渣对粘渣的影响会有所不同,下面从渣粘度的角度进行分析。钢包粘渣与渣的粘度会有一定的关系,渣粘度越大越容易粘渣。对于均匀性的熔渣的粘度服从牛顿黏滞液体的规律:

η=B0eEη/ (RT)

式中,B0为常数,N·s·m-2;Eη为粘流活化能,J·mol-1。粘度决定于移动质点的活化能。在相同温度条件下,不同成分含量熔渣的Eη不同,粘度也就不同。温度升高熔渣的粘度降低。

在硅酸盐渣系中,硅氧络离子的尺寸远比阳离子的尺寸大,移动时,需要的粘流活化能也最大,因此,SixOyZ-成为熔渣中主要的黏滞流动单元。当熔渣的组成改变,引起SixOyZ-解体或聚合,从而结构改变时,熔渣的粘度会相应地降低或提高。

在调整低碱度熔渣的粘度时,CaO、MgO、Na2O、FeO等碱性氧化物均有较大的作用,其中二价金属的氧化物比一价金属的氧化物的作用大,因为在离子摩尔数相同的基础上, 一价金属如K+、Na+带入的O2-比二价金属,如Ca2+带入的O2-的作用(离子数少1/2)较小。

CaF2在调整粘度上的显著的作用,因为它引入的F-和O2-同样,能起到使硅氧络离子解体的作用。实践证明,CaF2调整低碱度熔渣的粘度的作用比CaO、Na2O等碱性氧化物的作用强。这是因为CaF2比CaO引入静电势较小,而数量较多的使SixOyZ-解体的F-离子;另一方面,CaF2又能与高熔点氧化物CaO、MgO、Al2O3形成低熔点共晶体。提高熔渣的过热度及均匀性,也使粘度得以降低。

酸性氧化物能使粘滞流动单元尺寸变大,所以能提高粘度。Al2O3是两性氧化物,在碱度高时,Al的配位数为4,形成与SiO2相同的四面体结构,流动单元变大,粘度增加;碱度低时,Al的配位数为6,形成八面体结构,粘度减小。能使炼钢渣粘度显著增大的组分是MgO和Cr2O3。当它们的含量超过在熔渣的溶解度(w(MgO)>10%~20%,w(Cr2O3)>5%~6%时,渣中就有难溶解的固相物,如方镁石、铬铁矿、尖晶石(FeO·Cr2O3,MgO·Cr2O3)出现。如加入的石灰过量,例如CaO的质量分数高达40%~45%以上时,就有石灰粒子存于熔渣中,使渣粘度增大。

根据上述分析,渣粘度随Al2O3、SiO2、MgO的增加而增大,随CaF2、CaO的增加而减小。

钢包保温剂的影响

该保温剂以Al2O3和SiO2为主,特别是SiO2的含量非常高。SiO2含量为60.72%。SiO2含量升高液相粘度显著上升,Al2O3增加也会使粘度上升,而CaO增加粘度显著下降。因此,保温剂在高温下会形成高粘度的液相,随连铸时钢液面的下降容易粘附在包壁上。现场观察到,连铸结束后,保温剂容易在渣线以上部位结圈, 有未熔化的保温剂颗粒粘在包壁上。

另外现场观察到,钢包保温剂的铺展性差。保温剂加入钢包后,往往出现堆状,不能迅速地铺展开,因此导致钢水表面经常有局部裸露在空气中,提高了热传导速度,使保温剂的保温作用未能得到很好的发挥。同时由于其铺展性不好,致使钢水液面的覆盖效果不佳,局部钢水甚至与空气直接接触,钢水的二次氧化比较严重, 二次氧化物Al2O3既严重影响了钢水质量,又增加了渣的粘度。

钢种的影响

钢种对钢包粘渣的影响很大,据现场观察,铝镇静钢容易粘渣,而硅镇静钢粘渣程度较轻微。铝镇静钢渣的Al2O3含量较高,CaO含量较低,而硅镇静钢渣的Al2O3含量较低,CaO含量较高,超低碳钢渣的Al2O3含量最高,说明了以Al脱氧的钢种,其脱氧产物Al2O3对渣的成分改变是非常明显的。高氧化铝含量的熔渣,其熔点较高,很容易粘结在钢包壁上。同时根据渣粘度的规律推断,铝镇静钢和超低碳钢渣的粘度较大,容易粘渣;硅镇静钢渣的粘度较小,不容易粘渣。现场观察,铝镇静钢粘渣较严重,这与渣成分和粘度的分析结果是一致的。

由此可见,钢包粘渣程度与冶炼钢种是密切相关的。

钢包周转工艺的影响

(1)钢包周转速度的影响

钢包停留等待时间多,即钢包周转越慢,越易生产粘渣。不用钢包盖,钢水温降大,易引起粘渣,钢包周转速度慢,包壁温度低,则使用中包壁要吸收大量的热量,导致包壁四周的钢水可能形成一层凝固膜,浇钢时随液面下降冷钢和渣都容易在包壁上粘附,红包出钢率不高也是造成粘渣的原因之一。

(2)钢包从浇完至翻罐间隔时间的影响

经过一段时间调查,钢包粘渣异常的炉次共有41炉,涉及16个钢种,其中,硅镇静钢有10炉,占24.4%,铝镇静钢有31炉,占75.6%。钢包粘罐与正常炉次的浇完至翻罐间隔时间对比数据见表6:

从上表中的数据可见,钢包粘渣严重炉次从浇完至翻罐的间隔时间明显大于正常炉次。间隔时间越大钢包散失热量越多,导致钢包底部的铸余渣容易形成一层凝固壳,翻罐时渣已经在包底上粘附, 铸余渣翻不净,也是造成粘渣的原因之一。

包口结渣的影响

粘渣严重的钢包,包口的结渣也很严重。一方面,包口的结渣给钢包增加了重量;另一方面,包口结渣由于阻挡了倒渣,使渣倒不干净,促使粘渣日益加重。

减少钢包粘渣的对策

为改善钢包粘渣严重的状况,目前主要采取了以下措施:

(1) 要严格控制周转钢包的个数,提高红热钢包周转速度。

(2) 加强钢包的维护操作及时清理钢包包沿结渣,防止包沿口结圈后钢包渣倒不尽。对包壁明显熔损和剥落部位及时进行修补,以免渣和熔钢渗入而加剧粘渣;

(3) 在浇钢结束后尽快倒渣。加强炉后行车的生产组织,降低钢包从浇完到翻罐的时间,避免钢包粘渣现象的发生。

(4) 提高转炉出钢档渣操作水平,减少转炉渣进入钢包,炉后和精炼时加石灰,使钢包渣充分熔化。

(5) 控制使用中的钢包数量;减少钢包等待时间;受钢前钢包加热;使用中采用钢包盖;钢包永久层采用隔热层,包壁采用低导热耐火材料;

(6) 耐火材料:提高砌筑质量,控制砖缝尺寸;减少包衬的热应力,提高抗热震能力,减少开裂;

(7) 采用有效的钢包覆盖剂:改善钢包覆盖剂的铺展性提高其保温性能;降低覆盖剂中SiO2含量,减低其黏度,减少钢包粘渣。


关键词:耐火材料 钢包
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