1、轉爐爐襯結構        2009.02.25    轉爐耐火材料爐襯結構可以分成爐底、熔池、爐壁、爐帽、渣線、耳軸、爐口、出鋼口、底吹供氣磚幾部分。     1永久層    永久層是從安全角度考慮設置的，很少出現損壞現象，在砌筑新的爐襯時，這一層是不需要拆除的。永久層厚度一般為230mm左右，用燒結鎂磚砌筑，需要指出的是，砌筑時應使用有較好粘接性的鎂質火泥；砌筑后永久層有非常好的整體性，在以后反復拆除工作層時，永久層會保持較為完整。

2、2綜合砌爐 在拆除使用后的爐襯時發現，損壞是由個別侵蝕嚴重的部位不能使用造成的，而其余相當多的部位雖然仍可以使用，可是為了砌筑新的爐襯而不得不廢棄。這就使人們提出一個綜合砌爐、均衡爐襯的概念。針對爐襯不同部位的侵蝕狀態選擇不同質量的爐襯磚。渣線、耳軸區是轉爐爐襯中使用條件最苛刻的部位，受到鋼液、爐渣的沖刷、侵蝕以及爐內氣體的沖刷作用，要求使用抗侵蝕性最好的磚砌筑。    爐帽區主要受爐內氣體的沖刷作用，以及吹煉時爐渣的噴濺作用，這部分襯磚的主要問題是剝落和掉磚。爐帽區的襯磚大都處于一種懸臂狀態，加之爐體的經常搖動，反復的加料、出鋼時的機械碰撞等原因造成了掉磚現象。

3、解決掉磚的方法有幾種：將這部分襯磚的外面包裝鐵皮，高溫下鐵皮熔結在一起，使爐帽區的襯磚整體性更好；在鐵皮的外側焊接絞鏈并將絞鏈同爐殼連接在一起；在砌筑爐帽區襯磚時，背部使用以樹脂為結合劑的粘接泥料，使爐襯有更好的整體性。爐壁區的襯磚，特別是裝料側的爐襯磚，受到鋼水、爐渣的沖刷作用，要求具有較高的高溫強度。    熔池和爐底的襯磚主要受到鋼液的侵蝕，應具有很好的抗侵蝕性。    爐襯磚的長度為500800mm，個別部位的磚長度在lm以上，這種磚有很大的生產難度，一般要用高噸位真空壓磚機成型。    轉爐爐襯

4、磚都采用干砌法，不希望砌得過分緊密，甚至還在磚縫中夾一些紙板。目前的襯磚大多是鎂碳磚，或者泥砌一些含碳的鎂白云石磚。這些磚在高溫下均有不同程度的膨脹，砌筑過分緊密會因為膨脹產生剪切應力，容易造成襯磚斷裂，破壞爐襯的整體性。    綜合砌爐，應根據不同廠家的具體情況，選擇36個不同檔次的磚種，分別砌筑在渣線、耳軸、爐壁、熔池等部位，以求獲得最好的經濟效益。3底吹供氣磚在轉爐爐襯中底吹供氣磚是一個具有特殊地位的磚種。在頂底復合吹煉中，底吹Ar，CO2，N2   就是通過這塊磚吹入爐內的，嚴格地講，底吹供氣磚已經脫離了原有耐火磚的概念，而具有一定的功

5、能特征。因此，一般定義這類耐火材料為功能性耐火材料。    最初的底吹供氣磚是單管式或狹縫式的，由于難于滿足頂底復合吹煉工藝的要求，現在都已棄用，而改用技術更先進的直通孔式供氣磚。    直通孔式供氣磚是由不銹鋼管埋設在鎂碳質耐火材料中構成的，不銹鋼管焊接在均壓氣室上。不銹鋼管內經12mm，外徑2.02.5mm，一支供氣磚需要埋設幾十根不銹鋼管。    直通孔式供氣磚生產技術難度較大，以高純電熔鎂砂、高純石墨、酚酣樹脂結合劑為原料，添加高效抗氧化劑，用等靜壓機成型。    通

6、過供氣磚向爐內吹入CO2、N2、Ar，在鋼水中形成大量氣泡、攪動鋼水，使供氣磚及其周邊的爐底襯磚受到嚴重沖刷和侵蝕。盡管采用的是優質鎂碳質耐火材料，但還是難以達到與整個爐襯同步損毀的目的。因此，如果爐襯壽命在幾千上萬次時，中途則要更換供氣磚。    技術水平要求高的供氣磚則裝有預警裝置，當損耗達到一定程度后，會發出警報，提醒更換供氣磚。更換供氣磚是連同一小塊爐底襯磚一起更換。在轉爐鋼殼外裝置成一小塊活動爐底，更換時拆下爐底，將損壞的供氣磚連同周邊的爐襯磚一起取下來，再將預先砌好的帶有供氣磚的小爐底裝上去。接縫處壓入鎂碳質壓人料，更換即完成，更換約需78h。一個新的

7、爐襯當使用到l0001200爐時，則需要更換供氣磚了，新更換的供氣磚可以使用500700次：    4出鋼口在轉爐爐襯中，出鋼口磚是另一個具有特殊意義的磚種。大型轉爐出鋼口由于通鋼量大，受到鋼液的沖刷，使用條件十分苛刻，一般壽命都比較短，遠遠不能與爐襯同步使用，只有100 次左右。所以要經常更換出鋼口磚，每換一次約需24h。出鋼口磚從樣式上分，可以分成整體式和分段組裝式；從材質上分，可以分成鎂碳質和燒成鎂質。目前認為鎂碳質整體出鋼口使用效果比較好，壽命長，更換方便。這種磚是以高純原料等靜壓機成型的。轉爐爐襯結構及損毀機理(2008-09-26 15:17:24)標

8、簽：轉爐 爐襯 結構 損毀機理  分類：耐火材料科普轉爐爐襯結構及損毀機理轉爐爐襯耐火材料及爐襯的修補濺渣護爐的技術特點及其操作  從氧氣轉爐誕生之日起，轉爐爐襯的耐火材料及其壽命，就是工程技術人員研究的重要課題之一。最初的爐襯壽命只有一百多次，甚至幾十次，是妨礙氧氣轉爐煉鋼技術發展的主要障礙。經過幾十年的開發研究，現在的爐襯壽命已經達到了成千上萬次，爐襯耐火材料的單位消耗降到了2038kgt鋼，應該說已經達到了一種技術水平高、應用效果穩定的狀態。這主要受益于耐火材料新品種的開發，冶煉技術、造渣技術的進步，煉鋼過程的穩定操作，濺渣護爐

9、技術等。 第一節 爐襯耐火材料損毀機理 爐襯耐火材料的損毀機理與耐火材料的化學成分、礦物結構，煉鋼工藝過程等一些十分復雜的因素有密切關系，因此要在理論上完全說清楚幾乎是不可能的。幾十年來，人們對煉鋼熔體與耐火材料之間的高溫物理化學反應做過大量的研究，但是現在所能作出的結論，也還只是宏觀的或是經驗性的。歸納起來爐襯損毀的原因大致分成四類：機械沖擊和磨損；耐火材料高溫溶解；高溫溶液滲透；高溫下氣相揮發；其中以，兩項被認為是最基本的損毀原因，所做的研究工作也最多。轉爐渣的成分主要為CaO，SiO2，FeO等，當爐渣堿度偏低時，對以CaO，MgO為主要成分的爐襯耐火材料侵蝕嚴重，爐

10、襯壽命降低；相反，當爐渣堿度較高時，對爐襯的侵蝕則較輕微，爐襯壽命也相對有所提高。這導致煉鋼工藝中造渣技術的變革，采用輕燒白云石造渣，結果爐襯壽命有較大幅度的提高。爐渣中含有氟離子、金屬錳離子等時，或者熔池溫度升高到l700以上，溶液的粘度會急驟下降，爐襯的損毀速度加快，壽命大幅度降低。所以轉爐鋼水溫度偏高，會使爐襯壽命相應降低。溶液滲入耐火材料內部的成分包括：渣中的CaO、SiO2、FeO；鋼液中的Fe、Si、Al、Mn、C，甚至還包括金屬蒸氣、CO氣體等。這些滲入成分沉集在耐火材料的毛細孔道中，造成耐火材料工作面的物理化學性能與原耐火材料基體的不連續性，在轉爐操作的溫度急變下，出現裂紋、剝

11、落和結構疏松，嚴格地說這個損毀過程要比溶解損毀過程嚴重得多。因此，要降低溶液對耐火材料的滲透，措施有：a.應降低爐襯耐火材料的氣孔率和氣孔的孔徑；b.在耐火材料中加入與溶液不易潤濕的材料，如石墨、碳素等；c.嚴格控制溶液的粘度，即控制冶煉強度、控制出鋼溫度等。由爐襯材料的抗渣侵蝕性試驗，可得出鎂碳磚的渣浸蝕過程為：石墨氧化方鎂石相被渣中SiO2、Fe2O3侵蝕反應生成的低熔物被熔失。在含碳爐襯的耐火材料中，隨著碳含量的增加抗渣侵蝕性會有提高，但不是碳含量越高越好，因為碳含量越高，氧化失碳后爐襯耐火材料的結構越疏松，使用效果會變差。通過從大量的抗渣試驗研究和轉爐實際操作可以得出一些爐襯耐火材料抗

12、侵蝕性的認識：(1)鐵水成分對爐襯耐火材料壽命有顯著影響，特別是硅、磷、硫的含量。(2)轉爐終點溫度過高將導致爐襯壽命降低，特別是當終點溫度在1700以上，每提高10，爐襯耐火材料的侵蝕速率都會有顯著增加。    (3)提高爐渣堿度有利于降低爐渣對堿性耐火材料的侵蝕。    (4)提高渣中MgO含量，可以降低爐渣對爐襯耐火材料的侵蝕。    (5)提高渣中FeO含量會導致爐襯耐火材料侵蝕加劇。    (6)轉爐吹煉初期，渣堿度比較低，對爐襯侵蝕嚴重，應采用白云石造渣，使渣中M

13、gO含量接近飽和狀態。    (7)螢石對爐襯也有侵蝕，因此應盡量降低螢石的加入量。    (8)白云石、鎂白云石耐火材料中，MgO的抗渣侵蝕性要優于CaO，但是有CaO存在可以提高耐火材料的高溫熱塑性和抗渣滲透性。(9)要求爐襯耐火材料的原料有較高的純度，如鎂白云石砂要求雜質總量SiO2+A12O3+FeO小于3；其他如電熔鎂砂、石墨等也有類似要求。 第二節轉爐爐襯結構     轉爐耐火材料爐襯結構可以分成爐底、熔池、爐壁、爐帽、渣線、耳軸、爐口、出鋼口、底吹供氣磚幾部分。 

14、;   1永久層    永久層是從安全角度考慮設置的，很少出現損壞現象，在砌筑新的爐襯時，這一層是不需要拆除的。永久層厚度一般為230mm左右，用燒結鎂磚砌筑，需要指出的是，砌筑時應使用有較好粘接性的鎂質火泥；砌筑后永久層有非常好的整體性，在以后反復拆除工作層時，永久層會保持較為完整。2綜合砌爐在拆除使用后的爐襯時發現，損壞是由個別侵蝕嚴重的部位不能使用造成的，而其余相當多的部位雖然仍可以使用，可是為了砌筑新的爐襯而不得不廢棄。這就使人們提出一個綜合砌爐、均衡爐襯的概念。針對爐襯不同部位的侵蝕狀態選擇不同質量的爐襯磚。渣線、耳軸區是轉爐爐襯中使

15、用條件最苛刻的部位，受到鋼液、爐渣的沖刷、侵蝕以及爐內氣體的沖刷作用，要求使用抗侵蝕性最好的磚砌筑。    爐帽區主要受爐內氣體的沖刷作用，以及吹煉時爐渣的噴濺作用，這部分襯磚的主要問題是剝落和掉磚。爐帽區的襯磚大都處于一種懸臂狀態，加之爐體的經常搖動，反復的加料、出鋼時的機械碰撞等原因造成了掉磚現象。解決掉磚的方法有幾種：將這部分襯磚的外面包裝鐵皮，高溫下鐵皮熔結在一起，使爐帽區的襯磚整體性更好；在鐵皮的外側焊接絞鏈并將絞鏈同爐殼連接在一起；在砌筑爐帽區襯磚時，背部使用以樹脂為結合劑的粘接泥料，使爐襯有更好的整體性。爐壁區的襯磚，特別是裝料側的爐襯磚，受到鋼水、

16、爐渣的沖刷作用，要求具有較高的高溫強度。    熔池和爐底的襯磚主要受到鋼液的侵蝕，應具有很好的抗侵蝕性。    爐襯磚的長度為500800mm，個別部位的磚長度在lm以上，這種磚有很大的生產難度，一般要用高噸位真空壓磚機成型。    轉爐爐襯磚都采用干砌法，不希望砌得過分緊密，甚至還在磚縫中夾一些紙板。目前的襯磚大多是鎂碳磚，或者泥砌一些含碳的鎂白云石磚。這些磚在高溫下均有不同程度的膨脹，砌筑過分緊密會因為膨脹產生剪切應力，容易造成襯磚斷裂，破壞爐襯的整體性。    綜合砌

17、爐，應根據不同廠家的具體情況，選擇36個不同檔次的磚種，分別砌筑在渣線、耳軸、爐壁、熔池等部位，以求獲得最好的經濟效益。3底吹供氣磚在轉爐爐襯中底吹供氣磚是一個具有特殊地位的磚種。在頂底復合吹煉中，底吹Ar，CO2，N2   就是通過這塊磚吹入爐內的，嚴格地講，底吹供氣磚已經脫離了原有耐火磚的概念，而具有一定的功能特征。因此，一般定義這類耐火材料為功能性耐火材料。    最初的底吹供氣磚是單管式或狹縫式的，由于難于滿足頂底復合吹煉工藝的要求，現在都已棄用，而改用技術更先進的直通孔式供氣磚。    直通孔式供氣磚是由

18、不銹鋼管埋設在鎂碳質耐火材料中構成的，不銹鋼管焊接在均壓氣室上。不銹鋼管內經12mm，外徑2.02.5mm，一支供氣磚需要埋設幾十根不銹鋼管。    直通孔式供氣磚生產技術難度較大，以高純電熔鎂砂、高純石墨、酚酣樹脂結合劑為原料，添加高效抗氧化劑，用等靜壓機成型。    通過供氣磚向爐內吹入CO2、N2、Ar，在鋼水中形成大量氣泡、攪動鋼水，使供氣磚及其周邊的爐底襯磚受到嚴重沖刷和侵蝕。盡管采用的是優質鎂碳質耐火材料，但還是難以達到與整個爐襯同步損毀的目的。因此，如果爐襯壽命在幾千上萬次時，中途則要更換供氣磚。  

19、  技術水平要求高的供氣磚則裝有預警裝置，當損耗達到一定程度后，會發出警報，提醒更換供氣磚。更換供氣磚是連同一小塊爐底襯磚一起更換。在轉爐鋼殼外裝置成一小塊活動爐底，更換時拆下爐底，將損壞的供氣磚連同周邊的爐襯磚一起取下來，再將預先砌好的帶有供氣磚的小爐底裝上去。接縫處壓入鎂碳質壓人料，更換即完成，更換約需78h。一個新的爐襯當使用到l0001200爐時，則需要更換供氣磚了，新更換的供氣磚可以使用500700次：    4出鋼口在轉爐爐襯中，出鋼口磚是另一個具有特殊意義的磚種。大型轉爐出鋼口由于通鋼量大，受到鋼液的沖刷，使用條件十分苛刻，一般壽命都比較短

20、，遠遠不能與爐襯同步使用，只有100 次左右。所以要經常更換出鋼口磚，每換一次約需24h。出鋼口磚從樣式上分，可以分成整體式和分段組裝式；從材質上分，可以分成鎂碳質和燒成鎂質。目前認為鎂碳質整體出鋼口使用效果比較好，壽命長，更換方便。這種磚是以高純原料等靜壓機成型的。 第三節轉爐爐襯耐火材料 50年代氧氣轉爐初創時期，爐襯沿用了平爐、電爐使用的鎂磚、瀝青白云石磚；經過幾次更新換代，爐襯壽命有了大幅度提高。以下是幾十年來曾經使用過以及目前正在使用的轉爐爐襯耐火材料。1焦油白云石磚焦油白云石磚是我國應用時間最長，使用量最大的一種爐襯耐火材料。將天然白云石和焦油混合配料，投入煅燒

21、白云石砂，其理化指標為：Ca0 5560，MgO 3236、雜質總量(Si02+Fe203+A12O3)47，體積密度295305gcm3。白云石砂預熱300600，加入結合劑焦油瀝青混料，振動成型或機壓成型，生產出焦油白云石爐襯磚。這種磚的優點是生產成本低，但爐襯壽命也比較低，現在已很少使用。 2二步料白云石磚用二步煅燒法生產白云石砂或鎂白云石砂。將天然白云石在900下輕燒，加水消化，細磨，同時加入輕燒MgO粉，調節MgO含量，壓球或機壓成坯，在1650以上煅燒成二步白云石砂或鎂白云石砂。同豎窯煅燒的白云石砂相比，雜質含量低,燒結程度好，抗水化性能優，制磚后爐襯壽命也較高。3鎂白云

22、石碳磚以優質白云石砂、鎂白云石砂為基本原料，添加優質石墨，以焦油瀝青或樹脂為結合劑，機壓成型生產爐襯磚。由于添加石墨，這種磚的抗侵蝕性有大幅度提高。4鎂碳磚以優質燒結鎂砂、電熔鎂砂為基本原料，添加優質石墨，以焦油瀝青或樹脂為結合劑混料，高噸位壓磚機成型。這是目前使用效果很好的爐襯磚。    5抗氧化鎂碳磚    在生產鎂碳磚的配料中，加入金屬Al、Mg、Si粉，或MgAl、AlSi合金粉，可以提高鎂碳磚的抗氧化性和高溫強度，它是價格最昂貴的爐襯磚。    6油浸磚將成型后的爐襯磚，包裹在焦炭粉中或在還原氣

23、氛下，在600900輕燒；輕燒后置于真空加壓罐內浸漬焦油瀝青。經油浸處理的爐襯磚，氣孔率降低、透氣性降低，殘碳量增加，高溫強度提高。相應抗侵蝕性提高，爐襯壽命也有所提高。 第四節轉爐爐襯的修補     轉爐爐襯的修補是延長爐襯壽命、均衡爐襯損毀、降低生產成本的有力措施。由于轉爐操作的不穩定因素，爐襯某些部位會出現過早地損毀，這時修補就應該開始，而且這種修補要維持到爐襯壽命中止。到爐襯使用的后期，修補量會不斷增加，修補所用的時間也不斷延長，已經影響到轉爐的穩定操作，這時爐襯壽命就應該中止了。在整個爐襯耐火材料消耗量中，修補耐火材料的用料量占l31

24、2被認為是比較合理的修補量。    1投補    將投補料從爐口投入爐內，搖動爐體。投補料在爐內余熱的作用下，出現流動性并鋪展在爐襯的蝕損部位。投補料應具有以下工藝性能：    1)投補料在轉爐爐襯的余熱溫度下(8001200)有很好的鋪展性；    2)投補料在鋪展后能很快固化；    3)固體后的投補料與原爐襯材料有較好的粘結性；    4)投補料自身應有很好的抗侵蝕性。    投補

25、料以鎂砂、鎂白云石砂為基本原料，工藝性能則主要決定于結合劑。常用的結合劑是瀝青、樹脂，或兩者的混合物。由于價格便宜，應用方便，我國鋼廠實際使用的投補料是以瀝青為結合劑的。  2半干法噴補  半干法噴補實施噴補作業的噴補機包括貯料罐、壓縮空氣輸運機構、噴嘴；貯料罐中的噴補料經壓縮空氣送到噴嘴，混入適量水分(10l8)，在空氣壓力下以一定速度噴射到爐襯工作面上，噴補料最后粘結固化。影響噴補效果的工藝因素有：    (1)爐襯噴補是在熱態下進行的，工作面的殘余溫度對噴補效果有明顯影響，一般認為8001000比較好；   

26、 (2)噴補料的顆料組成、結合劑、加水量、空氣壓力等對噴補料的附著率有重要影響。    噴補料的基本原料是鎂砂和鎂白云石砂，結合劑則主要是粉狀硅酸鈉、磷酸鈉，及鈣、鉀的磷酸鹽、鉻酸鹽等。結合劑的作用是使噴補料有粘附性，能有效地附著在爐襯工作面上；另一個作用是在高溫下能形成高溫礦物相，使噴補料不但能與爐襯工作面牢固地燒結成一個整體，而且使自身有很好的抗侵蝕性。形成的高錳礦物相為Mg2Ca4(P04)SiO4，熔點1735。可以看出，在噴補料組分中，含有一定量CaO是必要的。噴補料的有效性用附著率和使用次數來衡量，一般附著率要求大于85。使用次數為35次。3火焰噴補火

27、焰噴補最先應用于焦爐的修補，后來擴展到轉爐爐襯上，是一項技術難度較大的新技術。對于轉爐爐襯，半干法噴補是既簡單又方便的方法。但是它有致命的弱點，即在噴補過程中加入水分，這些水分在接觸到修補工作面時，由于殘余熱量的作用，會產生大量蒸汽并會蓄集一定的蒸汽壓，給噴補料和工作面的粘結以及噴補料的使用留下隱患。但火焰噴補不添加水分，而是配入可燃性物料，可燃性氣體和氧氣，噴補料在噴射過程中燃燒發熱，一部分物料成熔融態，接觸到有相當高溫度的工作面時，會馬上熔融燒結成一個整體。    配入的可燃性物料和可燃性氣體包括焦炭粉、煤粉、丙烷、甲烷、氧氣等。  

28、60; 火焰噴補多在轉爐出鋼后的作業間隙中進行，噴補時間很短，爐襯殘余溫度比較高，粘附效果好，因此使用壽命比較長，一般l020次。由于火焰噴補技術比較復雜，目前在國內外轉爐廠采用的較少。4轉爐爐襯的濺渣維護采用激光測厚技術精確地測定出爐襯的殘余厚度，運用濺渣技術維護爐襯，使轉爐爐襯延長使用長壽，這是轉爐護爐技術的重大進步。 第五節鎂碳磚     鎂碳磚是70年代初出現的，先是在超高功率電爐，接著在轉爐、爐外精煉爐上使用，獲得了非常好的效果。由此，人們才認識到石墨、碳素材料和高溫耐火氧化物之間結合所產生的作用。斷裂韌性差、高溫剝落、抗渣滲透性差，

29、這是高溫燒成耐火制品的致命缺點，含碳耐火制品的出現突破了這些弱點。在鎂碳磚中氧化鎂和石墨之間彼此相互包裹，不存在傳統概念中的所謂燒結；石墨具有熱傳導系數高，彈性模量低，熱膨脹系數小，不容易被熔渣浸潤等優點，因此，由于石黑的引入，使爐襯耐火制品的斷裂韌性和抗渣滲透性有本質的改善。鎂碳磚的主要特征是在微觀結構上形成碳的結合物，這種結合是由有機結合劑在高溫下結焦碳化形成的。    鎂碳磚是一種不燒制品，其理化指標為：MgO7085，C l020，顯氣孔率3，體積密度2.87gcm3，耐壓強度4050MPa，1400抗折強度l015MPa。  

30、0; 影響鎂碳磚性能的工藝因素主要有原料、結合劑、添加劑等。    1鎂砂    國外最初生產鎂碳磚時采用的是高純燒結鎂砂，隨著對鎂碳磚使用過程的深入研究發現，高溫下有如下反應：   MgO+CMg+CO這個反應一般在1650開始，到l750時反應加劇，這是鎂碳磚使用過程中損耗的重要原因之一，也是鎂碳磚在1700以上使用損耗明顯加劇的原因。鎂砂中的雜質SiO2，Fe2O3 等對上述反應有促進作用，因此，希望鎂砂有較高的純度。電熔鎂砂相對燒結鎂砂來說，結晶結構更完整，對碳的還原作用也更穩定，特別是大結晶電熔

31、鎂砂這些特征表現得更為突出，所以鎂碳磚的生產開始轉向使用電熔鎂砂。考慮到碳的結合狀態和結合劑的浸潤性，也可以電熔鎂砂燒結鎂砂混合使用。我國的鎂碳磚基本上是使用電熔鎂砂。 鎂碳磚的使用結果表明，用MgO含量高、方鎂石相結晶顆粒大、鈣硅比大于2的鎂砂，生產鎂碳磚效果最好。    2石墨    石墨是鎂碳磚中另一個基本組分。石墨具有很好的耐火材料基本特性，主要理化指標：固定碳8598，灰分132(主要成分SiO2，Al2O3等)，相對密度209223，熔點3640K(揮發)。由于石墨非常容易被氧化，所以長期以來沒有引起人們的重視。

32、    鎂碳磚使用過程中，石墨的氧化有三種原因：    (1)空氣中氧對石墨的氧化；    (2)渣中氧化物對石墨的氧化；    (3)石墨本身所含雜質氧化物對石墨的氧化。    這些氧化物主要指SiO2和Fe2O3。    鎂碳磚中雜質氧化物和石墨反應后，造成磚體結構疏松，透氣性增大、強度下降，這是鎂碳磚損毀的內因。因此，生產鎂碳磚大都選用純度高、磷片結晶大的石墨。    3結合劑&#

33、160;   結合劑對鎂碳磚及其他含碳耐火制品來說，作用至關重要。石墨和耐火氧化物之間沒有互溶關系，也不可能相互燒結，常溫下他們要靠結合劑粘接固化。高溫下，結合劑則要結焦碳化，和石墨形成碳結合，一般這種結合劑是指樹脂類、瀝青類等有機物。結合劑高溫結焦碳化后形成約3左右的碳，這個量雖然不多，但在鎂碳磚或其他含碳制品中卻是最具有活力的組成部分，對制品的高溫性能有重要影響。我國鎂碳磚或其他含碳制品生產過程和產品質量不夠穩定，其中一個重要原因是結合劑不穩定造成的。    鎂碳磚結合劑大體可以分三種類型：酚醛樹脂類、改性瀝青類、石油裂解副產品類，其中使用

34、效果最好、用量最多的是酚醛樹脂類。    4添加物    在鎂碳磚的損毀過程中，石墨的氧化是最主要的原因之一。由于氧化失碳，致使磚體結構疏松，強度下降。損毀過程遵循氧化失碳結構疏松侵蝕沖刷溶損的路途。為了提高鎂碳磚的抗氧化性，可以加入一定量的添加物，包括硅粉、鋁粉、FeSi合金、CaSi合金、SiC，Si3N4，B4C等。添加物的另一個作用是在耐火氧化物和石墨之間“搭橋”，使石墨和耐火氧化物形成牢固的結合，這種作用是由于添加物在一定溫度下形成新的礦物相促成的。    我國生產鎂碳磚及其他含磷耐火制品，最常

35、用的添加物是鋁粉、硅粉和SiC粉。  第六節  鎂鈣碳磚 我國鎂白云石、白云石資源相當豐富，幾乎每個省都發現有白云石資源，是一種大量存在的耐火原料。特別是在缺乏菱鎂礦資源的我國東南、西南地區，也都蘊藏有質地優良的鎂白云石、白云石資源。合理開發利用這些資源，緩解對鎂砂資源的依賴性，是一件非常有意義的事。   含CaO的爐襯耐火材料，高溫熱機械性能、高溫塑性都比較穩定。CaO對改善鋼中夾雜物性質，以及對脫硅、脫硫、脫磷都有利。因此，鎂自云石、白云石質耐火材料在冶煉純凈鋼方面將有很好的應用前景。我國在開發應用鎂白云石、白云石質耐火

36、材料方面有很好的基礎，豎窯煅燒白云石砂、焦油瀝青振動大磚、燒成油浸白云石磚等在我國鋼鐵發展過程中都起到過非常重要的作用。近年來由于大量使用MgO-C磚，才使這些已有的工藝生產線閑置起來。不少學者呼吁，一味追求鎂碳磚的做法并不見得合理，我國煉鋼爐襯材料應走一條鎂質、鎂鈣質并舉的技術路線。1鎂鈣砂優質鎂鈣砂是生產含CaO爐襯耐火材料的基礎。在開發MgO-CaO系耐火材料過程中，主要工作有兩個方面：第一，提高鎂鈣砂的燒砂質量，包括化學純度、體積密度。第二，提高MgO-CaO系耐火制品的抗水化性能。2鎂鈣磚、鎂鈣碳磚在鎂鈣磚、鎂鈣碳磚生產過程中，水化問題是一個關鍵。一般要采用無水結合劑，成品還要進行防

37、水處理。處理的方法有涂層、浸清焦油瀝青、真空鋁箔包裝等，保存期為6個月到一年，在這個期間磚的理化指標不應有明顯的下降。 第七節濺渣護爐 一、濺渣護爐技術的發展和特點    1發展概況    爐齡是轉爐煉鋼一項綜合性技術經濟指標。提高爐齡不僅可以降低耐火材料消耗，提高作業率、降低生產成本，而且有利于均衡組織生產，促進生產的良性循環。所以，大幅度提高轉爐爐齡是煉鋼工作者多年追求的目標。    轉爐爐襯工作在高溫、高氧化性條件下，通常以0208mm爐的速度被侵蝕。為保證轉爐正常生產和提高爐襯

38、壽命，我國冶金工作者做了許多工作，如采用焦油白云石磚、輕燒油浸白云石磚，貼補、噴補、搖爐掛渣等措施，使爐齡逐步提高到1000爐以上；進入80年代，轉爐普遍采用鎂碳磚，綜合砌爐，使用活性石灰造渣，改進操作，采用掛渣、噴補相結合的護爐方法，使轉爐爐齡又有明顯提高。    濺渣護爐是近年來開發的一項提高爐齡的新技術。該技術最先是在美國共和鋼公司的大湖分廠，由普萊克斯氣體有限公司開發的，在大湖分廠和格棱那也特市分廠實施后，并沒有得到推廣。l991年，美國LTV公司的印地安那哈鮑廠(1ndianaHabor)用濺渣作為全面護爐的一部分。1994年9月該廠232t頂吹轉爐的爐

39、襯壽命達到15658爐，噴補料消耗降到038kgt 鋼，噴補料成本節省66，轉爐作業率由l984年的78提高到l994年的97。之后，美國有15家以上鋼廠采用該技術，美國內陸鋼公司爐齡已超過20000爐。加拿大、英國、日本等也已相繼投入試驗和應用。   我國從l994年開始轉爐濺渣護爐試驗，采用和發展的速度很快。鞍鋼、首鋼、寶鋼、武鋼、太鋼等一些轉爐廠采用濺渣護護技術，爐齡大幅度提高，取得了明顯效果。其中，寶鋼、武鋼、首鋼爐齡已逾萬爐。2003年武鋼二煉鋼創造了30368爐的轉爐爐齡記錄。    濺渣護爐是轉爐護爐技術的重大進步，這項能夠大幅度

40、提高轉爐爐齡、降低耐火材料消耗的技術，在我國展示了廣闊的推廣應用前景。2技術特點濺渣護爐的技術特點有：(1)操作簡便  根據爐渣粘稠程度調整成分后，利用氧槍和自動控制系統，改供氧氣為供氮氣，即可降槍進行濺渣操作；    (2)成本低  充分利用了轉爐高堿度終渣和制氧廠副產品氮氣，加少量調渣劑(如菱鎂球、終渣改性料、輕燒白云石等)就可實現濺渣，還可以降低噸鋼石灰消耗；    (3)時間短  一般只需34min即可完成濺渣護爐操作，不影響正常生產；    (4)濺渣均勻覆蓋在整個

41、爐膛內壁上，基本上不改變爐膛形狀；    (5)工人勞動強度低，無環境污染；(6)爐膛溫度較穩定，爐襯磚無急冷急熱的變化；(7)由于爐齡提高，節省修砌爐時間，對提高鋼產量和平衡、協調生產組織有利；(8)由于轉爐作業率和單爐產量提高，為轉爐實現“二吹二”或“一吹一”生產模式創造了條件。二、濺渣護爐工藝和實踐1基本原理和操作方法濺渣補爐的基本原理是在轉爐出鋼后，調整終渣成分，并通過噴槍向渣中吹氮氣，使爐渣濺起并附著在爐襯上，形成對爐襯的保護層，減輕煉鋼過程對爐襯的機械沖刷和化學侵蝕，從而達到保護爐襯、提高爐齡的目的。圖111為某廠50t轉爐濺渣與未濺渣時殘留爐襯對比圖

42、，兩者爐齡分別為4409和1196次。按該鋼廠的三段濺渣法(前期不濺，中期間隔濺，后期爐濺)，濺渣時爐襯最大平均侵蝕速度為0095mm爐，相當于不濺渣時侵蝕速度的13。有些廠侵蝕速度還要小，幾乎趨向“零”侵蝕。濺渣后消除了渣線、耳軸部位的嚴重侵蝕現象，各部位侵蝕均勻，爐襯殘留厚度基本接近。 (a) (b)圖111濺渣(a)與未濺渣(b)時殘留爐襯比較濺渣護爐操作步驟如下：  (1)將鋼出盡后留下全部或部分爐渣；  (2)觀察爐渣稀稠、溫度高低，決定是否加入調渣劑，并觀察爐襯侵蝕情況；  (3)搖動爐子使爐渣涂掛到前后側大面上；  (4

43、)下槍到預定高度，開始吹氮、濺渣，使爐襯全面掛上渣后，將槍停留在某一位置上，對特殊需要濺渣的地方進行濺渣；(5)濺渣到所需時間后，停止吹氮，移開噴槍；(6)檢查爐襯濺渣情況，是否尚需局部噴補，如已達到要求，即可將渣出到渣罐中，濺渣操作結束。    如何有效地利用高速氮氣射流將爐渣均勻地噴濺在爐襯表面，是濺渣護爐的技術關鍵，其效果取決于：    熔池內留渣量和渣層厚度；    熔渣的物化性質，包括成分、熔點、過熱度、表面張力和粘度；    濺渣氣體的動力學參數，包括噴吹壓力和流

44、量，槍位及噴槍孔數和夾角等。    2基本工藝參數    1）熔池內的合適渣量    按照國內幾家鋼廠濺渣實踐和效果表明，渣量在100kgt較為合適。    2）爐渣性質    (1)渣成分  目前，轉爐大都使用鎂碳磚作為爐襯，減少爐襯侵蝕的重要措施是提高渣中MgO含量。當渣中MgO達到飽和時，爐襯中MgO溶解量就會減少，從而提高了爐襯壽命。渣中MgO含量與爐渣堿度有關，有的廠在終渣堿度(CaOSiO2)為3左右、MgO含量在8左右就可

45、以保證MgO達到炮和。國內外轉爐濺渣的MgO含量一般控制在8l4。    渣中FeO含量高低對爐襯侵蝕和濺渣效果有很大影響。渣中FeO的礦物組成大多為各類低熔點鐵酸鹽，熔點遠低于出鋼溫度，而且FeO含量越高，鐵酸鹽就越多，渣流動性就越好，對爐襯侵蝕作用加大且不容易附著在爐襯上。如果渣中FeO含量過低，又會造成轉爐造渣和去除P、S困難。因此操作中必須嚴格控制渣中FeO含量。    (2)爐渣粘度  若爐渣粘度大，則渣稠不易濺起，濺渣量迅速下降，為了保持濺渣量，需要消耗更多的射流沖擊能。此外，稠渣則在爐襯上的附著力差；粘度小，渣

46、稀，濺渣覆蓋較易，但覆蓋層較薄。搖爐有掛渣流落現象，需加渣料調整，以保證爐渣粘度適當。    (3)調渣劑  濺渣層抗侵蝕能力是影響護爐效果的重要因素。抗侵蝕能力差，需要每爐濺渣，不僅增加氮氣用量而且也延長冶煉周期。為此，有必要提高渣的熔化溫度，以利于提高護護效果。為此，需加入調渣劑，使爐渣改質，以滿足提高熔化溫度的需要。    調渣劑不僅具有提高濺渣熔點的作用，還有使爐渣更容易濺起而改善濺渣的動力學條件。此外，在渣中能產生彌散固相質點，從而提高了渣與爐襯的結合能力。    3）氮氣壓力和流量&

47、#160;   高壓氮氣是濺渣的動力，其壓力、流量直接影響濺渣效果。按照各廠濺渣經驗，氮氣壓力一般與氧氣壓力接近時，可取得較好效果。由于轉爐公稱容量不同，所以濺渣的氮氣壓力、流量存在差異。    4）頂吹噴槍工藝參數    (1)槍位槍位對濺渣高度有明顯影響，最佳槍位應根據自身條件在實踐中確定。槍位過高或過低都使濺渣量減少。較低槍位有利于轉爐下部濺渣；反之對上部濺渣有利。    (2)噴槍夾角 l2°噴孔夾角噴槍濺渣效果優于l45°夾角噴槍。噴孔夾角為12°

48、;噴槍射流與熔池接觸面積小，形成沖擊力大，同時產生的反向射流與水平面的夾角也大，這都有利于增加濺渣的有效覆蓋面積。    5）復吹轉爐底氣對濺渣的影響濺渣護爐存在的問題之一是爐底上漲、底吹噴孔堵塞。這一問題在國內外均未得到很好解決。武鋼、鞍鋼在采用適當的操作工藝參數后較好地解決了爐底上漲問題。使濺渣下復吹比達到50以上，說明采用該技術可以實現高復吹比。6）濺渣時間濺渣時間通常是根據爐子噸位、供氣量、爐內渣量、爐渣狀況及生產節奏等因素綜合考慮，目前我國各鋼廠一般吹氮時間為35min。    吹氮的目的是提供濺渣的動力，此外它還有冷卻爐渣

49、的作用。一般在吹氮的前2min時間內主要是冷卻爐渣，因為在這段時間內爐渣還比較稀，即使濺到爐壁上也附掛不好。當吹氮到2min以上時，爐渣才開始大量濺起，可噴濺到爐帽處，倒爐觀察時爐襯掛渣情況良好。實踐中發現，濺渣時間越長，爐襯掛渣越多，但時間過長會造成爐底、熔池爐壁沾掛渣過多，造成爐底上漲，同時。濺渣時間過長會影響生產節奏。因此，濺渣時間要根據自身具體條件加以確定。    3濺渣護爐和冶煉工藝的相互影響    1）濺渣護爐對冶煉工藝的影響    (1)對冶煉操作的影響   

50、實踐得知，由于濺渣爐底會有上漲現象，因此槍位控制要比未濺渣爐役相應提高，以避免造成噴濺、爐渣返干和增加氧氣消耗量。    (2)對鋼中氮含量和質量的影響    吹氮濺渣后，主要是防止閥門漏氣造成吹煉終點氮含量高。通過對未裝濺渣護爐設備和裝濺渣護爐設備爐次的終點鋼樣分析，N分別為21.0×106和21.5×106，兩者氮含量水平相當。    通過對采用濺渣工藝前后軋后廢品分析比較表明，用氮氣濺渣對鋼質量沒有影響。對冶煉過程脫硫、脫磷情況抽樣統計，沒有發現對脫硫、磷有明顯影響。2）冶煉對濺渣的影響(1)冶煉終點溫度對濺渣覆蓋層的影響冶煉終點溫度對濺渣覆蓋層有較大的影響。溫度高對濺渣不利。據統計，采用濺渣護爐技術后出鋼溫度每降低l ，轉爐爐齡可提高l20爐。