高鋁磚與鋼包用耐火材料之間的關系,在鋼包噴粉精煉裝置中,對鋼包和噴槍用耐火材料的具體要求如下:1)能較長時間的承受1700℃以上的高溫;2)能抵抗攪拌沖刷的作用;3)能耐高堿性熔渣和脫氧劑的侵蝕;4)熱震穩定性好,掛渣凝鋼少;5)不影響鋼的質量。
一般來說,鋼包噴粉精煉占的比例較小,因此不建造專用鋼包,而是用普通鋼包,襯里材質可選用半硅磚、粘土磚、高鋁磚、白云石磚及鎂白云石磚等,也可以用不定形耐火材料制作襯里。
上圖為鋼包材質與CaSi用量和鋼的脫硫率之間的關系。從圖由看出,當CaSi用量一定時,采用白云石磚作鋼包內襯,其脫硫率最好,硅磚最差,粘土磚居中;當CaSi噴吹量約為3公斤/噸鋼時,鋼包用白云石磚或粘土磚作鋼包襯,其脫硫率較為接近。
TN法鋼包一般采用白云石磚作襯里,為防止包襯剝落,停用時需加熱保溫,SL法鋼包襯則普遍使用粘土磚。
日本神戶鋼鐵公司加古川鋼鐵廠利用容量為245噸的鋼包,進行CAB/TN法精煉。操作工藝流程為LD-CAB/TN-DH,生產超低硫鋼。鋼包使用條件如下:出鋼溫度為1700~1750℃,噴粉外理時間為10~20分鐘,CaSi粉噴入量一般為2.0~3.5公斤/噸鋼,采用CaO-CaF2-Al2O3合成渣,其加入量為6.0公斤/噸鋼。該廠的CAB/TN鋼包襯里,曾采用不燒高鋁磚(A)、鎂白云石磚(B)、鋯英石磚(C)、蠟石磚(D)、鋯剛玉磚(E)和剛玉磚(F)砌筑,然后進行相互對比試驗,使用情況見下表 所示。
從上表中看出,在渣線處采用不燒高鋁磚砌筑,因抗堿性渣能力較差,使用壽命僅為40次。后改用鎂白云石磚作襯里,試驗結果如下:代號B1磚(MgO85%,CaO15%)和B2磚(MgO65%,Ca035%)的使用壽命為150~180次,其蝕損率分別為1.0~1.7和2.0~2.6毫米/次。這就是說,采用MgO含量為85%的鎂白云石磚作鋼包渣線處的襯里,進行鋼包噴粉是適宜的。同時,其余包壁襯里采用不燒高鋁磚砌筑,厚度為180毫米,包底用蠟石磚,厚度由130毫米增加到200毫米,水口磚由鋯剛玉質改用剛玉質,厚度由180毫米增加到220毫米。這樣的鋼包襯,在正常噴粉操作的情況下,經過2~5次的中小修,使用壽命可達90~120次,耐火材料單耗為1.52~1.75公斤/噸鋼。而且,成本比較低,對鋼的污染較小,能夠生產高質量的鋼。
上表7為日本CAB/TN法鋼包用磚的性能和使用部位。應當指出,鋼包底也可以采用不燒高鋁磚或鋯英石磚砌筑,使用效果較好。
西德克虜伯鋼鐵公司認為,當采用CaC2和CaSi的粉劑進行強制脫硫時,最好用白云石磚作鋼包襯里而不用粘土磚,因為堿性鋼包襯,鈣的利用率較高,一般為25%左右。例如,在125 噸鋼包中,加人近1.0公斤/噸鋼的鈣化合物,脫硫率達到80%,鋼中的最終硫含量降低到近0.003%。當鋼包加蓋時,精煉效果更好一些。
瑞典某廠SL法用100噸鋼包,噴吹CaSi粉脫硫,CaSi粉的粒度小于或等于2毫米,氬氣壓力為8~9公斤/厘米,耗量為0.5米3/分鐘,噴粉速度15~17公斤/分鐘,噴吹時間8~12分鐘。噴槍插入深度約為3800毫米,距包底為400毫米左右。鋼包襯里用高鋁磚砌筑,使用壽命一般為50~55次;采用粘土磚作鋼包襯時,其壽命約為28次。
在歐洲一些國家里,噴射冶金用的鋼包,仍然有用半硅磚或硅磚作襯里的,雖然使用壽命較低,但價格便宜,可降低鋼的成本。