转炉出钢口是钢水由转炉进入钢包的唯一通道。出钢时,要承受高温钢水、炉渣的磨擦冲刷和氧化侵蚀,导致出钢口寿命很低,需要不断地修补和更换,从而不仅会影响生产周期,而且影响到钢水质量及生产稳定性。
原理介绍
出钢口是熔融钢水从转炉流向钢包的通道,它是转炉的关键耐火元件之一。 出钢口使出钢过程实现了钢渣分离,减少钢渣流入钢包所造成的钢水污染,也减轻了合金元素烧损;同时,出钢口钢流对钢包钢水强搅拌,促进了夹渣和脱氧产物上浮,不仅影响了钢水冶炼的生产效率,也影响钢水的质量。 国内外转炉炼钢企业均将转炉出钢相关技术(出钢口及挡渣出钢工艺技术)置于十分重要的位置。
分类
转炉出钢口从成型方式上可分为机压生产和等静压生产,机压出钢口体积密度大,强度高;等静压出钢口结构均匀,内部应力分布均匀。 从结构上可分为分体式和整体式出钢口,分体式出钢口安装方便,但由于产品存在缝隙,使用时容易出现漏钢;整体式出钢口重量大,安装不方便,但由于产品是一个整体,没有缝隙,因此不容易漏钢。 选择哪种生产方 式或结构的出钢口,应综合考虑使用和安装情况。
结构
1、出钢口座砖:
出钢口座砖是套在袖砖外面的砖,其作用一是保护袖砖,二是当更换袖砖钻孔时,座砖能支撑起转炉砖,方便更换袖砖。 常见的座砖有预先成型好的定型制品,也有现场用砖直接砌筑而成的。分体式和整体式出钢口座砖由于预先成型好,在砌筑时,它与袖砖组装好后直接安装就可以,漏钢通道少,安全系数高。 砖砌出钢口座砖一般是转炉炉壳内用工作层砖砌筑, 其它地方用永久层镁砖现场砌筑,周围用捣打料填实,结构比较松散,漏钢通道多,但成本相对较低。
预制好的出钢口座砖一般外形为方形或圆形, 内孔均为圆形,内孔的大小为袖砖外径40~100mm。
2、出钢口袖砖:
出钢口袖砖是转炉钢水流向钢包的通道,它直接与钢水接触,其寿命直接影响转炉的炼钢节奏。 从结构上,出钢口袖砖分为整体式袖砖(也称为出钢口管砖)和分体式袖砖;整体式袖砖一般采用等静压成型,分体式袖砖采用机压成型。 为了方便安装到转炉上,出钢口袖砖常用钢管和法兰组装成一 体后使用。
损毁机理
1、炉气的氧化:
从转炉装入铁水到吹炼过程中,出钢口都处于 高温氧化气氛下,吹炼过程中所产生的炉气含有大量的CO,从出钢口排出时发生C-O反应,在出钢口内壁表面生成脱碳层,直接造成出钢口的损毁。
2、钢水、炉渣的摩擦损毁及机械冲刷破坏:
出钢时,出钢口要承受转炉内钢水的巨大压力, 同时钢水、炉渣在流出出钢口时,与出钢口内壁产生摩擦、冲刷,直接对出钢口内壁造成机械破坏。
3、钢水、炉渣的高温熔解:
出钢温度一般为1680~1710℃,在高温钢水的作用下,出钢口的材料会软化,强度显著降低,甚至会
熔解,造成出钢口的损毁。
提高寿命措施
提高出钢口寿命的措施包括:
1、热换出钢口工艺优化:
转炉出钢口热换工艺存在的主要问题有:出钢口扩孔时间长;出钢口固定由人工使用钢管固定;出钢口填料使用转炉用喷枪灌料。针对这些问题,首先对扩孔机钻头进行了优化,缩短了钻孔时间,提高了钻孔质量;其次,在制作出钢口套砖时在内壁固定一根钢管,加快了套砖更换时间;最后,设计使用了出钢口专用喷枪,提高了灌料的速度和质量。通过这些措施,极大的缩短了更换出钢口的时间,保证炉内的温度及出钢口孔型,从而保证了钢口填料的烧结效果,为提高出钢口寿命奠定了基础。
2、优化出钢口内填料性能:
出钢口填料质量差,容易导致出钢口套砖周围产生气隙,加剧出钢口的损毁速度。通过试验使用氧化镁含量高、流动性好、粒度细的专用出钢口填料,保证出钢口座砖与套砖间隙能够填实、烧结均匀及烧结效果。
3、降低出钢温度:
降低出钢温度的主要措施包括实行钢包在线、离线烘烤,钢包、中间包加盖保温,使用性能更好的保温剂;连铸机实现全保护浇注、实现低过热度浇钢等。通过以上措施,出钢温度平均降低15℃,达到1690℃以下。出钢温度的大幅降低减轻了高温钢水和炉渣对出钢口的冲刷和侵蚀, 有效提高了出钢口的使用寿命。
4、高拉碳技术炼钢:
通过推广高拉碳炼钢技术,有效地降低了终点钢水和炉渣的氧化性,减轻了钢水和炉渣对出钢口的氧化侵蚀,为提高出钢口寿命创造了条件。
5、 出钢口挡渣、挂渣保护技术:
出钢后采用挡渣塞挡住出钢口,减少冶炼过程中炉气和炉渣对出钢口的侵蚀氧化。出钢快结束时采用挡渣锥挡住出钢口,减少下渣量,减轻炉渣对出钢口的冲刷和侵蚀。推广使用挂渣保护技术,溅渣护炉后,从出钢面倒渣,炉渣通过出钢口时部分附着下来,形成挂渣层,保护出钢口内壁。
出钢口维护
1)在使用过程中,出钢侧出现溅渣层侵蚀不均匀现象时(如出钢口周围及出钢面有凹坑,出钢口周围不平等),改变以往单纯依靠换包时间修补的模式,做到适时修补。
2)以出钢钢流不散流,不下渣,控钢时间不大于20 s,出钢能出净为准;且每次修补质量要达到可延续16h以上。
3)遇到出不净钢现象时, 必须立即停炉处理。