精煉鋼包彌散式透氣磚應用技術

呂永貴

（天津天鐵冶金集團有限公司煉鋼廠,河北 涉縣 056404）

摘  要：天鐵集團煉鋼廠精煉鋼包原使用狹縫式透氣磚，因其狹縫結構和使用中的熱應力集中引起的狹縫夾鋼和磚芯表面橫斷現象，從而引起狹縫式透氣磚底吹不透或不良情況較多，而彌散式透氣磚因其獨特的內部顯微結構，避免了夾鋼和磚芯表面橫斷現象，在精煉鋼包上推廣應用后，保證了精煉鋼包底吹效果。避免了圓坯中包塞棒棒位上漲現象的出現，圓坯內部及表面質量得到改善。

關鍵詞：透氣磚；彌散式；底吹效果  

Application technology of diffusion type air permeable brick for refining ladle

Lv Yonggui

(Tianjin Tiantie Metallurgical Group steel plant, Hebei Shexian County 056404)

Abstract：Tiantie Group steelmaking plant refining ladle originally used slit type permeable brick， from the slit structure and the use of heat stress concentration caused by clamping steel and brick core surface transverse phenomenon, causing the slit type permeable brick bottom blowing airtight or adverse situation more, and diffuse type breathable brick because of its unique internal microstructure, avoid the clip steel and brick core surface transverse phenomenon, in the refining ladle application, to ensure that the refining ladle bottom blowing effect. To avoid the emergence of round billet tundish stopper rod position rising phenomenon, round billet internal and surface quality improved.

Key words：air permeable brick  diffusion type permeable brick   bottom blowing effect

1 引言

天鐵集團煉鋼廠精煉鋼包原使用狹縫式透氣磚，因其狹縫結構的熱應力作用，導致鋼液容易侵入狹縫中造成夾鋼；快速關閉底吹閥門時，鋼水會以正壓進入狹縫造成夾鋼；狹縫式透氣磚磚芯表面熱應力作用造成表面橫斷，狹縫移位；以上情況都易造成狹縫式透氣磚底吹不透或不良現象，無法保證狹縫式透氣磚底吹攪拌效果，精煉過程中鋼水夾雜物排除不凈，易聚集到圓坯中包上水口碗部結砣，使上水口碗部承接的塞棒棒頭被頂高，即塞棒棒位上漲，使圓坯產生內部及表面質量問題。而彌散式透氣磚因彌散塊的特殊結構，避免了狹縫式透氣磚的狹縫夾鋼問題，能保證絕對透氣性；同時產生氣泡小而多且均勻，底吹攪拌效果好。

2 彌散式透氣磚特點

2.1 內部結構

如圖1所示，彌散式透氣磚需要先制作底部圓臺及彌散塊，再像普通狹縫式透氣磚一樣成型磚芯，制作過程比較復雜。

2.2 理化指標

彌散式透氣磚為了保證彌散塊的高壽命，選用高強度、高耐火度和抗侵蝕性優良的高檔合成原料，采用透氣內芯和致密高強材料組合結構，其理化指標如表1所示：

表1 彌散式透氣磚理化指標

2.3 顯微結構

透氣內芯的顯微結構及吹氣水模擬現象如圖2所示：

新型彌散式透氣磚因其顯微結構特點，不會發生原狹縫式透氣磚最常出現的狹縫夾鋼造成底吹不透或不良現象。狹縫式透氣磚在工作透氣時，冷氣在狹縫中流動產生較大的溫度梯度，產生的局部熱應力集中在狹縫附近，尤其狹縫出氣口處熱應力更大，使狹縫在使用過程中尺寸發生變化，導致鋼液容易侵入狹縫中造成底吹不透或不良現象。還有精煉結束若快速關閉底吹閥門，鋼水會以正壓進入狹縫，故需在吹氬管路上安裝反滲透單向截止閥。故狹縫式透氣磚必須有合適穩定的狹縫氣道尺寸和熱穩定性較好的原材料才能減少狹縫夾鋼。彌散式透氣磚的透氣通道為彌散在磚體內部的大量連通顯氣孔（如圖2所示），這些微米級的彎曲通道造成了鋼水滲透的較大阻力，在實際使用時基本不滲鋼。如圖3所示，該彌散式透氣磚吹氣產生的氣泡小、均勻而密集，更容易攪拌鋼液均勻溫度，更容易促成夾雜物上浮而達到較好的精煉效果。

2.4 熱穩定性

新型彌散式透氣磚不易發生磚芯表面橫斷。普通的狹縫式透氣磚在吹氬時狹縫出氣口處因與高溫鋼水直接接觸同時冷氣流不斷流出，產生很大的溫度梯度，造成狹縫出氣口處熱應力尤其大，再加上使用過程中急冷急熱作用，靠近狹縫出氣口處容易發生橫斷，使狹縫移位，底吹不透。降溫體積收縮其它部位升溫體積膨脹造成的熱應力，易造成狹縫式透氣磚發生橫斷，對耐材的抗熱震穩定性提出了比較高的要求。而彌散式透氣磚整個彌散塊工作面上都存在微米級氣體通道，工作面溫度梯度較小，從而新型彌散式透氣磚不易發生磚芯表面橫斷。

2.5 安全顯示

如圖1產品的外形圖所示，該透氣磚的安全顯示為狹縫設計，這種設計在使用后期出現狹縫現象比較明顯容易觀察，露出狹縫可以立即考慮鋼包下線，安全性高。在連續使用過程中不需要進行燒氧維護，可降低熱修工人的勞動強度及氧氣氧管的消耗。

3 現場應用

3.1 初期應用情況

   彌散式透氣磚安裝在49#精煉鋼包上，于2月3日白班上線使用，整體壽命38次，精煉37次。過程中，第10、19次根據周轉情況備烤，第21次包口掉磚甩包進行修補。燒氧情況，除備烤前及后期為測量透氣磚殘長進行輕燒，其它次數基本未燒氧。透氣情況，除第38次前3分鐘出現透氣不良高壓強頂10min外（后透氣正常,棒位未上漲），其它次數透氣均良好，在精煉站實際流量接近設定流量，且從鋼水翻開效果看，完全能滿足精煉需要。

在不影響精煉站操作工人的正常操作情況下，本次試驗對透氣流量、透氣壓力進行跟蹤。流量大小與精煉站設定壓力和設定流量有關，當實際流量與設定流量相接近即透氣正常。

3.2 初期應用跟蹤

熱修處對試驗磚基本未燒氧，第34次測量侵蝕深度，第38次甩包進行了輕微燒氧吹掃。49#精煉鋼包彌散式透氣磚吹掃跟蹤情況如圖3所示，49#精煉鋼包彌散式透氣磚中修殘磚如圖4所示。

3.3 應用中出現問題

3.3.1 安裝情況

新型彌散式透氣磚在運輸安裝過程中要確保尾部鋼管螺紋不得損壞，以免造成管道連接不嚴、漏氣，影響吹氬流量和吹成率。透氣磚在安裝過程中要確保尾部鋼管等不進入灰塵雜物等，透氣磚工作面不被火泥或其它材料覆蓋，以免造成底吹不成功。透氣磚在安裝或使用過程中要確保管道連接嚴密、不漏氣，要經常檢查。如果存在氣體泄漏現象，氣體由泄漏處以較大的分壓逸出，而通過透氣磚吹向鋼水內部的氬氣壓力不足以將鋼水吹起，影響攪拌效果，導致吹通率下降。

3.3.2 氣源情況

新型彌散式透氣磚吹氣攪拌所用氬氣其純度應≥99.99%，其含氧量應嚴格控制在8ppm以下，一般可控制在3ppm左右。含氧量嚴重超標的氬氣在通過透氣磚工作面時，由于氧氣在透氣磚工作面助熔將加速透氣磚高溫熔損，輕者造成透氣磚壽命普遍降低，嚴重者將導致透氣磚穿鋼事故。特別是在制氧廠維修期間，氧氣與氬氣管道不準接錯；使用瓶裝氬氣應嚴格檢查其純度。

3.3.3 磚芯維護

新型彌散式透氣磚磚芯是最易侵蝕部位，磚芯侵蝕后中間呈凹下坑狀，易積鋼凝固底吹不透，在修包位需吹氧處理凝鋼，處理后期易燒氧侵蝕磚芯，降低磚芯壽命，故規定澆完鋼后在鋼包回轉臺立即接通氣源（壓縮空氣），吹出透氣磚中心凹下部位的積鋼，鋼包翻包倒渣后，在熱修區放倒，接上氮氣檢測透氣磚流量，達到使用流量要求，則不作處理。若流量不能滿足要求，則采用燒氧反吹措施，具體做法是；接通氣源，在鋼包正面用氧槍清除透氣磚表面凹下部位冷鋼冷渣，燒氧時，氧槍前端與透氣磚工作面保持50mm距離，盡量縮短燒氧時間，避免透氣磚磚芯熔損，人為降低透氣磚使用壽命。

3.3.4 安全顯示問題

在透氣磚使用中后期，按照鋼包使用次數（建議到35～40次左右）可以間歇性對彌散式透氣磚輕微燒氧，以觀測透氣磚安全顯示圓臺狹縫有無露出，要求熱修工人有較高的責任心，露出狹縫可以立即考慮鋼包下線，安全性高。

4 結束語

結合新型彌散式透氣磚的實際使用經驗，對于連續在線周轉的鋼包35次以前全程免燒。當然如果有備烤的情況，進行輕吹，吹掉彌散塊表面的殘鋼殘渣，但是切忌氧槍離磚面太近及氧氣開太大。對熱修工人進行了新型彌散式透氣磚熱修培訓，加強認識和理解彌散式透氣磚原理，從而更好地進行熱修維護使用。

由于新型彌散式透氣磚從使用效果和壽命方面都能滿足我廠的生產工藝要求，已在45噸精煉鋼包新包中修前大規模推廣使用。