加载中…转炉的维护
(2023-02-03 14:28:57)
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河南耐火材料焦炉耐火浇注料转炉 |
分类： 金牌耐材小课堂 |
转炉是炼钢厂的关键冶金设备，其运转状况关系到炼钢厂的炼钢质量和全年的生产效率。因此，提高
转炉的使用寿命一直以来都是炼钢厂和耐火材料厂关注的重点。转炉内衬根据工况条件，普遍砌筑不同功
能的镁碳砖，而国内炼钢厂对转炉寿命的要求一般都在 5000 炉以上，甚至超过 10000 炉，因此必需配备 有相应的维护耐火材料。
目前普遍采用大面热修补料对转炉的加料侧、炉底和出钢侧进行维护[1~4]，采用喷补料对转炉的熔池、
圆角和耳轴进行维护[5~7]，采用灌浆料用于转炉出钢口更换时的填缝和出钢口区域的维护[8, 9]，采用手投料
对转炉的炉帽进行维护[10, 11]。另一方面，由钢厂起主导作用的溅渣护炉技术在延长转炉寿命上发挥了巨大
的作用，但随着洁净钢冶炼量的日益增加和钢厂对转炉经济炉龄理念的逐渐认识[12, 13]，转炉溅渣护炉的比
例将会不断下降，因此维护用耐火材料的作用将尤其重要。
转炉出钢口更换用镁质灌浆料 转炉出钢口的寿命一般在 90~150 炉之间，当其内径扩孔偏大，出钢时间低于钢厂要求时，便需进行 热态更换，此时需用到镁质灌浆料来填充其与出钢口座砖之间的缝隙。镁质灌浆料一般采用高档电熔镁砂 为主要原料，以磷酸盐为结合剂，基质中引入适量的菱镁矿/白云石/石灰石细粉、氧化铬微粉（促进灌浆 料的烧结，并提高抗渣侵蚀性能）、硅微粉、粘土粉、低温烧结剂和促硬剂等，按照特定的颗粒级配配置 而成，其典型理化性能见表 3。 表 3 转炉出钢口镁质灌浆料的典型理化性能 物理性能 化学成分/% 体积密度 /(g/cm3 ) 显气孔率 /% 耐压强度 /MPa 抗折强度 /MPa 线变化率 /% MgO+CaO SiO2 Cr2O3 2.68 23.7 47.9 10.3 -0.78 88.85 4.33 1.30 备注：物理性能均为 1600 ×3 h 处理后测得。 镁质灌浆料一般施工过程为：转炉出钢结束后，马上将转炉出钢口侧摇转至炉前平台，通过专用钻孔 粉碎机将出钢口残砖粉碎清除（见图 4(a)），然后将已组装好的出钢口更换砖新砖从出钢口孔插入并固定在出钢口孔周边法兰上，再将转炉摇转至炉后平台，采用同耳轴和圆角维护用的的喷补设备将灌浆料（其施 工加水量高于耳轴维护用镁质喷补料）高速喷入出钢口更换砖与出钢口座砖之间的缝隙，灌浆料中的水分、 菱镁矿/白云石/石灰石细粉遇热在狭小的空间内瞬间挥发或是分解，产生大量的气体使灌浆料呈沸腾状态， 其产生的动力使灌浆料不断密实（类似于浇注料的振动密实），最终将更换砖与座砖之间的缝隙填充致密 （见图 4(b)），而配料中引入的低温烧结剂可使灌浆料在很短的时间内产生烧结强度，并牢牢固定出钢口 更换砖。灌浆料的施工时间一般在 30min 内，维护用量约 0.8 吨，施工结束后，转炉可随即投入生产，而 灌浆料的寿命则与出钢口更换砖同步。
转炉大面热修补料主要用于维护转炉的加料侧、炉底和出钢侧，其材质目前主要有沥青或树脂结合的
镁碳质热修补料、硅微粉结合的镁质水系环保热修补料和九水偏硅酸钠结合的镁质自流热修补料[13]等
镁碳质热修补料主要以镁砂和颗粒沥青/树脂粉为主要原料，基质中添加有润湿剂、促流剂、抗氧化剂
和金属增强剂等，其通过料斗倒入转炉，借助摇炉和沥青/树脂遇热时的液化，使大面料迅速流动到需维护
区域（通过激光测厚确定）并自流密实，与炉衬紧密结合在一起
镁硅质水系环保热修补料主要以镁砂和硅微粉为主要原料，基质中添加有减水剂、防沉淀剂和防爆剂
等，其需在强制型搅拌机中加水搅拌均匀达到自流状态后，再通过料斗倒入转炉，借助摇炉和水分遇热的
蒸发使大面料迅速流动到需维护区域并自流密实，与炉衬紧密结合在一起，
因本身致密度和强度的差异，镁硅质环保热修补料的使用寿命最长，但因其受施工方法的制约且属于
最近几年发展起来的新兴技术，其目前使用范围居第二位；镁碳质热修补料使用寿命次之，但因施工方便
且是已使用多年的成熟技术，其目前使用范围最广；九水偏硅酸钠结合镁质热修补料使用寿命最短，其目 前使用范围也最窄。 表 1
转炉不同类型热修补料的典型理化性能和使用性能 项目 镁碳质热 修补料 镁硅质环保 热修补 九水偏硅酸钠结合镁 质热修补料
体积密度/(g/cm3 ) 2.37 2.66 2.48 显气孔率/% 30.3 23.8 25.5 耐压强度/MPa 11.2
36.0 14.3 抗折强度/MPa 2.4 5.9 7.1 线变化率/% +0.15 -0.82 -0.58 MgO/% 81.4
88.2 80.5 SiO2/% 1.8 7.4 7.8 Na2O/% — — 6.8 C/% 12.1 — — 平均寿命/炉
10~20 30~40 5~15 使用范围 最大 居中 最小 备注：1）物理性能均为 1600 ×3 h
处理后测得，其中含碳热修补料为还原气氛； 2）使用寿命按 250 吨以上转炉整个炉役测算。
转炉耳轴和圆角维护用喷补料
转炉耳轴及耳轴同侧的圆角区域（炉底和炉身过渡区域）不在大面热修补料的流动区域之内，故一般
采用镁质或镁碳质喷补料进行修补。该两种喷补料均以重烧镁砂为主要原料（含碳体系在颗粒料中还含有
部分沥青颗粒），采用磷酸盐为结合剂，基质中引入适量硅微粉、粘土粉、促硬剂和增塑剂，按照特定的
颗粒级配配置而成。其施工需通过专用的喷补设备来完成，干燥的散料在料仓中通过高压空气输送到喷补
枪管端头，同时高速水流也通过另一只支管和喷补料干料在枪管端头汇合并一起喷向转炉的需维护区域，
湿润的喷补料遇到高温炉衬会迅速硬化并粘附在一起，从而达到补炉的效果。当喷补料中含有沥青颗粒时，
沥青遇热液化会进一步增强喷补料的粘附效果，见图 3。
镁质/镁碳质喷补料对转炉耳轴和圆角的维护一般在转炉的服役中期开始，并尽量利用转炉热修补料维 护之后的烧结时间进行，每次使用量一般在
0.4~0.8 吨，烧结时间在 10min 内，使用寿命一般为 4~5 炉，
转炉镁质和镁碳质喷补料的典型理化性能 项目 镁质喷补料 镁碳质喷补料 体积密度/(g/cm3
) 2.34 2.39 显气孔率/% 30.6 28.4 耐压强度/MPa 20.0 37.5 抗折强度/MPa 4.2 9.0
线变化率/% -1.5 -1.9 MgO+CaO/% 82.06 84.28 SiO2/% 3.70 3.40 C/% — 2.34
备注：物理性能均为 1500 ×3 h 处理后测得
转炉出钢口更换用镁质灌浆料 转炉出钢口的寿命一般在 90~150 炉之间，当其内径扩孔偏大，出钢时间低于钢厂要求时，便需进行 热态更换，此时需用到镁质灌浆料来填充其与出钢口座砖之间的缝隙。镁质灌浆料一般采用高档电熔镁砂 为主要原料，以磷酸盐为结合剂，基质中引入适量的菱镁矿/白云石/石灰石细粉、氧化铬微粉（促进灌浆 料的烧结，并提高抗渣侵蚀性能）、硅微粉、粘土粉、低温烧结剂和促硬剂等，按照特定的颗粒级配配置 而成，其典型理化性能见表 3。 表 3 转炉出钢口镁质灌浆料的典型理化性能 物理性能 化学成分/% 体积密度 /(g/cm3 ) 显气孔率 /% 耐压强度 /MPa 抗折强度 /MPa 线变化率 /% MgO+CaO SiO2 Cr2O3 2.68 23.7 47.9 10.3 -0.78 88.85 4.33 1.30 备注：物理性能均为 1600 ×3 h 处理后测得。 镁质灌浆料一般施工过程为：转炉出钢结束后，马上将转炉出钢口侧摇转至炉前平台，通过专用钻孔 粉碎机将出钢口残砖粉碎清除（见图 4(a)），然后将已组装好的出钢口更换砖新砖从出钢口孔插入并固定在出钢口孔周边法兰上，再将转炉摇转至炉后平台，采用同耳轴和圆角维护用的的喷补设备将灌浆料（其施 工加水量高于耳轴维护用镁质喷补料）高速喷入出钢口更换砖与出钢口座砖之间的缝隙，灌浆料中的水分、 菱镁矿/白云石/石灰石细粉遇热在狭小的空间内瞬间挥发或是分解，产生大量的气体使灌浆料呈沸腾状态， 其产生的动力使灌浆料不断密实（类似于浇注料的振动密实），最终将更换砖与座砖之间的缝隙填充致密 （见图 4(b)），而配料中引入的低温烧结剂可使灌浆料在很短的时间内产生烧结强度，并牢牢固定出钢口 更换砖。灌浆料的施工时间一般在 30min 内，维护用量约 0.8 吨，施工结束后，转炉可随即投入生产，而 灌浆料的寿命则与出钢口更换砖同步。
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