钢包包底耐火材料使用研究及施工优化

  水口砖、透气砖砌筑工艺改进的研究  

钢包每次小修时需要更换透气砖和水口砖，包底整体浇注钢包由于整体浇注层的粘渣现象，使得拆包机拆除水口砖、透气砖时不易解体，导致解体面积非常大，拆包面积非常大，在的透气砖和水口砖在钢包每次小修时需要更换，使透气砖或水口砖与整体浇注层之间空间不够，透气砖和水口砖的周围无法砌保护砖。同时由于无保护砖的存在，使得钢包在下一个小修作业时不易解体，增加拆包作业强度。

在包底整体浇注钢包的透气砖和水口砖的周围砌两层保护砖(如图1 所示)，这样使得钢包在下一个小修中，透气砖和水口砖的周围还可以砌一层保护砖，减少了包底修补料的用量，很大程度上降低了拆包工的工作强度。防止水口砖和透气砖与包底整体浇注料的粘渣现象，方便耐材解体，避免解体破坏包底整体浇注层，从而减小解体面积，达到降低包底修补料使用量的目的。

图1  水口砖、透气砖砌筑工艺改进示意图

  透气砖结构及使用工艺优化研究  

透气砖是炉外精炼工艺能够顺利实施的最关键的部件，对炉外精炼的实用性和完备性极其重要。朱波等研究发现透气砖使用过程钢水接触到的工作面和永久层存在一定的温度差，温度差造成的热应力使透气砖内部狭缝变宽，后续的冶炼中钢水会将缝隙堵塞。李秉强等研究了钢包透气砖热应力与温度分布的关系，结果表明透气砖工作面的热应力在某些情况下超过透气砖自身结合力，当透气砖在急冷急热环境下，热震造成工作面剥落使透气砖损坏。

曾昆等设计了一种钢包包底透气砖分布模式，利用数值仿真和模拟证明了该设计方案能减小钢包的侵蚀速率。李翔等通过水模型和优质真空泵油模拟实验，研究了透气砖位置与氩气流量对钢包内衬的影响，实验结果表明，双透气砖夹角为180°、吹气孔位于各透气砖半径一定位置的圆周上时，对包壁的冲刷更小。

宝钢300t钢包透气砖有2块，下面一块(且称1#)透气砖是二期CAS精炼投产时，针对CAS罩的位置设置的，上面一块(且称2#)透气砖是LF精炼投产时加的，其目的是确保在LF处理时两块中有一块能吹出，。在实际应用中由于CAS罩和LF加合金、喂丝等都在1#透气砖的位置，CAS处理是仅接1#透气砖的(因为2#t透气砖在CAS罩的外面)，LF虽然两块都接，如1#吹不出2#吹出，也将大大影响LF合金化和喂丝作业，反之则影响小。故1#透气砖无论是吹氩时间还是烧氧清洗都很严重，因此熔损大大超过2#透气砖，钢包上线运行过程也仅对1#透气砖进行热态维护更换(双水口钢包无法更换)。

(1)改变目前透气砖座砖的外形尺寸，高度不变，将402mm见方改为360mm见方。由于透气芯砖不变，钢包吹氩使用效果是一样的，并且座砖小了也不会影响透气砖的使用寿命和热更换的效果。

(2)2#透气砖的砌筑位置向1#透气砖靠拢，尝试两块透气砖轮换使用操作工艺，即LF精炼两块透气砖吹氩，CAS处理不用1#透气砖，改用2#透气砖。

通过适当变动一下CAS台车的位置，使CAS罩处于2#透气砖上面，同步将测温取样位置和操作平台向南延伸。轮换交替使用两块透气砖来延长寿命。图2中左图是改进前透气砖的尺寸和位置，右图是改进后透气砖的尺寸和位置图。

图2   透气砖结构及砌筑位置优化

(3)改进提高透气砖烧氧清洗方法，采用低压力小流量的氧气清洗，减少对透气砖的烧损。

  水口座砖及上水口结构优化研究  

(1)上水口也采用热更换操作方法，增加了0.5倍以上的使用寿命。

(2)目前宝钢300t钢包上水口及座砖的设计形式，如图3(a)。该结构的缺陷是三块座砖有两条横缝，尤其是中上座砖的横缝，使得上水口必须很长，才能远离这条横缝。上水口的损毁主要是扩孔，那么长的上水口不利于钢包在线快速热更换。改变现有水口座砖及上水口的结构，将中上座砖设计成一体的，同时缩短上水口的长度，便于快速热更换。

图2  水口座砖及上水口结构改进示意图

钢包包底耐材结构改进及维护工艺优化，实现包底透气砖与钢包包底使用寿命同步及底冲击区使用寿命与四个小修周期同步，钢包小修平均使用包龄从 16.2炉提高到 27 炉，钢包小修包底修补料平均使用量从 2.31t/次降低到 1.675t/次。