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白云石耐火砖在AOD法常压精炼转炉炉衬耐火材料中的应用
作者:超级管理员  发布时间:2022-12-10 11:44:21  点击率:157

白云石耐火砖在AOD常压精炼炉衬耐火材料中的应用,常压精炼炉是专用设备,外形与转炉相似,主要有AOD炉及CLU炉两种,其装置由炉子、气体输送和添加合金料等系统组成。AOD法即称为氩氧脱碳精炼法或叫作AOD炉,是美国联合碳化物公司于1966年获得专利权的,并于1968年在乔斯林不锈钢公司建成了第一座15吨的AOD炉,因此AOD法也称为JOSLYN法。

常压精炼炉是专用设备,外形与转炉相似,主要有AOD炉及CLU炉两种,其装置由炉子、气体输送和添加合金料等系统组成。常压精炼炉与电弧炉双联使用,可用于生产需要量大的各种不锈钢。它与真空加热钢包精炼法比较,具有以下优点1投资少,成本低,设备费仅为VOD法的一半2供氧速度大,脱碳效率高,可用高碳合金料。能造高碱性渣,脱硫能力强3合金元素损失少,可回收铬达97%以上4设备简单,容易操作,能采用电子计算机控制,生产效率比VOD法高1.5 倍左右。

AOD法即称为氩氧脱碳精炼法或叫作AOD是美国联合碳化物公司于1966年获得专利权的,并于1968年在乔斯林不锈钢公司建成了第一座15吨的AOD因此AOD法也称为JOSLYN法。到1979该炉总数已达85座,一般容量为20~60吨,最大者为175吨,其中有 40座在美国。目前,AOD炉是生产不锈钢的最主要方法,其产量占全世界不锈钢产量的75%左。

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上图A0D炉炉型示意图。1971年前美国普遍使用乔斯林公司设计的非对称型AOD炉,新式非对称型炉是意大利设计的,西德克虏伯公司于1972年将LD转炉改造为对称型的AOD炉。后两种炉型,砌筑方便,寿命长,目前使用较多。

AOD炉的构造和工艺操作与氧气转炉是不同的,主要表现在1气体喷嘴靠近炉底的半圆周侧墙上布置,一般为2~5个,采用、氧和的混合气体或纯箱气进行吹炼。由于气体的搅拌并产生涡流作用,造成钢水和熔渣的剧烈沸腾,严重地冲击和侵蚀着熔池衬体,损毁很快。所以,熔池用耐火材料应具有耐高温、耐冲中和抗侵蚀的性能2精炼温度高,温度波动大,一般为1620~1730℃。同时间歇时间较长,致使炉衬温度有时降低到1000℃以下。因此,应采用热震稳定性优良的镁铬砖或镁碳砖砌箱,以抵抗执应力作用而造成的损毁3在精炼过程中,需要添加石灰、石灰石或白云石等造渣剂、废不锈钢或铬铁等冷却剂,为了回收熔渣中的铬,还需要加入硅铁或锰铁等还原剂。

在这种情况下,初期渣偏于酸性、过程渣和终渣则为碱性,要求炉衬材质不但能抵抗强碱性渣,也能适用于弱酸性渣。总之,AOD炉比氧气转炉的工作条件更恶劣,特别是喷嘴处侧炉墙最易损毁,直接影响炉龄。

目前AOD炉采用的耐火材料可分为镁铬砖、镁白云石砖和白云石砖等三种,均为优质产品。其炉衬使用寿命,最初只有20~30炉次,现在一般达到100炉次左右,最高炉龄为305炉次。

美国在AOD炉炉衬易损区试用过高纯镁砖、 浸渍镁砖、直接结合镁铬砖、合成镁铬砖、熔粒再结合镁铬砖、熔铸镁铬砖和白云石砖等。生产实践证明,镁铬砖的使用效果较好,在70AOD炉上,平均炉龄为45~50炉次,最高为85炉次。在5AOD炉上,炉衬使用寿命最高达到126炉次。耐火材料的平均单耗为11~14公斤/吨钢白云石砖开始使用时,寿命较低。1976年引进了高密度低气孔率(小于12%的直接结合白云石砖,使用寿命与镁铬砖相同或略好一些,耐火材料单耗为8.5~9.5公斤/吨钢镁砖因热震稳定性较差,不适于作AOD炉炉衬。

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上图为美国AOD炉各部位用材质。日前,炉衬高侵蚀损毁区(喷嘴周围等部位,主要用直接结合砖、再结合砖和低气孔砖其余部位工作衬则用MgO含量分别为60%40%的直接结合的镁铬砖或白云石砖永久衬用普通烧成镁铬砖砌筑,炉身与炉帽连接处和气体喷嘴砖外侧部位,一般采用高铝质或镁铬质而火捣打料或耐火可塑料制作。

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上表为美国AOD炉炉衬用砖的性能其中镁铬砖应用的较多。砌筑时,干砌,不留膨胀缝。普通工作村厚度为 305 毫米,喷嘴周围侧墙加厚至381毫米,喷嘴对面侧墙和耳轴区衬里的厚度为343毫米,永久衬厚度为115毫米。总之,应根据AOD 炉炉衬的损毁情况,选用相应的砖种,砌成综合炉衬,以延长使用寿命。

日本也是拥有AOD炉较多的国家。开始阶段,主要采用镁铬砖作炉衬,目前普遍使用镁白云石砖,而且效果比前者好。例如,55AOD炉炉衬用直接结合镁铬砖,不进行修补,平均寿命50炉次,改用镁白云石砖后,寿命可达70炉次。

日本大同特殊钢公司星崎厂20AOD炉,自从19744月投产以来,喷嘴区和炉底的衬里,采用直接结合镁铬砖、致密直接结合镁铬砖和再结合镁铬砖砌筑,喷嘴区炉衬厚度为450毫米其余部位用直接结合镁铬砖作工作衬,厚度为330毫米左右。其使用情况,见下表所示。从表中看出,随着易损区用砖质量的提高,炉龄显著延长,耐火材料单耗不断下降。从1980年开始,精炼时采用白云石造渣技术,炉衬寿命又提高20%以上,耐火材料单耗降低到6.7公斤/吨钢。

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日本住友金属工业公司和歌山钢铁厂90AOD炉,炉高7.9米,直径4.7米,工作衬重量约为90吨,永久衬重量为30吨左右。该炉炉型、炉衬寿命和单耗,见下图所示。2号炉镁白云石砖作炉衬,开始时的寿命为37炉次,至1977年达到2221号炉前四个炉役采用镁铬砖砌筑,开始时的寿命为24炉次,第4个炉役为74炉次。后三个炉役改用镁白云石砖,寿命达到208炉次。

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目前,日本AOD炉普遍采用不同镁白云石砖砌筑综合炉衬,有时易损区工作衬也用高温烧成直接结合或半再结合的镁铬砖,同时实行白云石造渣技术和进行热喷补,喷涂料单耗为1~3公斤/吨钢。这样,AOD炉炉龄不断提高,1978年和歌山钢铁厂的炉龄曾达到305炉次,耐火材料单耗降低到6公斤/吨钢左右。下表为日本AOD炉用碱性砖的性能。

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西欧白云石原料十分丰富,因此AOD炉炉衬与氧气转炉一样,普遍采用白云石砖砌筑。西德和英国的AOD炉炉衬,易损部位主要用焦油浸渍烧成白云石砖和直接结合白云石砖砌筑,其余部位则用焦油结合或烧成的白云石砖作工作衬意大利的AOD炉炉衬,普遍采用不烧白云石砖砌筑,也获得了较好的效果。

西德博什格特公司15吨的AOD炉,主要生产奥氏体钢、铁素体钢和中低碳钢等,自从1974年投产以来,除两个炉役用镁铭砖作炉衬外,其余炉役均用白云石砖砌筑。易损部位采用浸渍直接结合白云石砖作炉衬,其余部位用烧成白云石砖砌筑,炉体永久衬也用白云石砖,炉帽永久衬则用与工作衬同材质的耐火捣打料捣制,为了与炉壳粘结牢固,安装有耐热钢锚固钉。气体喷嘴系用直径为30~50毫米的不锈钢管制成,端头涂有氧化物涂层。该炉炉衬构造,见下图所示。炉衬采用干法砌筑,工作衬厚度为350毫米左右,砌完后烘烤10个小时,即可生产。每周使用五天,停用两天。其炉衬使用寿命一般约为50炉次,如经过修补,最高炉龄为75炉次。喷嘴砖每周换一次,如操作条件和冶炼钢种。有利的话,喷嘴砖寿命可达35~40次。

我国采用AOD炉冶炼不锈钢还处于试用阶段,目前平均炉龄为26炉次。易损部位采用再结合镁铬砖作炉衬,最高寿命为34炉次改用油浸镁白云石砖砌筑,最高炉龄达到46炉次。

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应当指出,AOD炉炉帽采用新式非对称型比对称型的好,因为前者炉口区狭窄,吹炼时可减少大气中氧的渗透,便于操作控制。但形状复杂,难以砌筑。为此,炉帽衬里永久衬可采用Al2O3含量为80%的磷酸耐火可塑料和镁铬质或白云石质耐火捣打料进行捣制,最好采用镁铬质耐火浇注料浇灌,施工方便。

众所周知,镁铬砖中含有较多量的方镁石尖晶石相,硅酸盐相狐立的存在于间隙之中,因此组织结构稳定、致密,能抵抗酸碱性熔渣的侵蚀,在AOD使用效果较好镁白云石砖具有优良的抗酸碱熔渣性能,热震稳定性好,不被还原剂还原,而且来源广泛,价格便宜,应用较多白云石砖在低碱性渣中,氧化硅能与砖中的CaO作用,生成高熔点的硅酸二钙,凝聚在砖的表面,可保护炉衬。该砖还具有较好的高温塑性,能缓冲热应力的作用,减少砖衬的裂缝或剥落。

生产实践证明,在AOD炉中采用上述三种砖作炉衬,均获得了较好的使用效果。一般来说,应根据各厂的实际情况,选用不同品种和质量的碱性砖,彻成综合炉衬,以延长炉龄同时,要合理的控制熔流碱度和降低钢水湍流,也有助于提高炉衬寿命。


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