天铁180 t钢包渣线侵蚀原因分析及改进

尹国俊 （天津天铁冶金集团有限公司热轧板有限公司，河北省涉县 056404)

天铁180 t钢包渣线侵蚀原因分析及改进

尹国俊 （天津天铁冶金集团有限公司热轧板有限公司，河北省涉县 056404)

从原材料、砖型选配、施工过程、冶炼条件等方面分析了天铁热轧180 t钢包实际使用时渣线断砖、剥落、漏钢等异常侵蚀的原因，并对分析出的异常侵蚀的原因采取了3项改进措施。改进后钢包渣线断砖、剥落等情况得到了控制，渣线最高使用寿命达到48炉，侵蚀速率控制在2～2.9 mm/炉，收到了良好的效果。

冶炼 钢包 渣线 侵蚀 原料 砌筑 改进

1 前言

天铁热轧板公司配备有1座1 300 t混铁炉、2座180 t顶底复吹转炉、3台连铸机和1套1 750 mm半连续式热轧带钢生产线。投入使用的钢包一共32个，其中热周转的钢包6～9个，备用3～4个。投产3年来，多次出现钢包渣线异常侵蚀情况，造成钢包提前下线，影响了钢包的正常周转和安全使用。因此，从原材料、砖型选配、施工过程、冶炼条件等方面对钢包渣线异常侵蚀的原因进行了分析，提出了改进措施。

2 天铁热轧的工艺和钢包渣线砖的技术指标

热轧主要冶炼普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、汽车结构钢、低合金高强度结构钢、管线钢等。热周转包的工艺路径有以下三种：BOF—Ar2/N2Blowing、Feed wire—CCM;BOF—LF—CCM;BOF—LF—RH—CCM。配备的180 t钢包单次盛钢时间为70～180min，钢水精炼比率在70%以上，精炼出站温度为～1 580℃。工艺要求出钢到精炼全程吹氩，吹氩时间大约为50 min。

钢包渣线选择牌号为MT-14A的镁碳砖，渣线砖采用锲形砖环形砌筑，层层合口，合口位于耳轴侧远离透气砖的位置。一个包役配套两次渣线，渣线砖厚220 mm ～240 mm。

3 侵蚀原因分析

渣线是钢包耐材衬体中使用条件最恶劣的部位，也是制约钢包使用寿命的瓶颈。在实际使用中，钢包渣线的侵蚀情况受原料综合质量、砌筑工艺及质量和炼钢工艺条件等多个因素影响，当这些因素发生变化，钢包渣线就可能出现异常侵蚀情况。

3.1 渣线砖成分对异常侵蚀的影响

镁碳砖的抗侵蚀性能、高温强度、抗热震性能受原材料的质量、镁砂和石墨颗粒分布以及添加剂的加入等因素的影响。主原料镁砂和石墨的纯度是渣线砖使用性能得到保证的先决条件。不合格的原材料必然会导致异常侵蚀。

镁砂和石墨粒度分布不合理，添加剂加入不合适，MgO-C砖在高温使用时会产生较大的膨胀。在实际使用中，由于受到钢壳的限制，砖不会发生自由膨胀，过大的膨胀导致过高的热应力，使MgO-C砖的抗热震性能降低，导致薄弱处的砖断裂，渣线断砖[1]。

镁砂和石墨颗粒粒度分布不合理会导致堆积不致密，砖基质的气孔较多。在高温下，钢包渣中的CaO和SiO2沿着砖基质部分的贯通气孔及杂质形成的液相通道渗入，改变了砖的组织结构，产生了变质层。由于变质层与原质层的物理性能差异，温度急变时会造成结构剥落。结构剥落受渗透深度的限制，极小的渗透深度等于极小的结构剥落[1]，熔渣的渗透深度与砖的气孔率、气孔半径成正比。当结构剥落达到一定程度时，直接影响到钢包的使用，见图1。

图1 渣线砖局部剥落

3.2 砌筑工艺及质量对异常侵蚀的影响

砌筑施工时，工人不遵守施工规范，用手锤直接大力敲击砖体，对砖造成隐性裂纹，在长时间高温处理和间歇热震的影响下，应力在该处集中，造成渣线砖断裂。这种情况常见于渣线合口处，见图2。

钢包中修换渣线时，熔池的残厚一般在140 mm～160 mm，二次渣线厚度为220 mm～240 mm。二次渣线与熔池交界处错台太大，达到80 mm～100 mm，钢水吹氩搅拌过程中，错台部位形成涡流，加剧了该部位的侵蚀，因此造成该处形成明显凹坑，凹坑处底部与砖工作面的深度最多能到达100 mm。见图3。

图2 渣线合口处断砖

图3 错台部位涡流示意图

3.3 冶炼条件对异常侵蚀的影响

转炉出钢量偏小，致使钢包中钢液面下移、接近渣线砖和溶池砖的交接处;当钢水精炼加热时，由于靠近钢液面的包壁接近电弧热点区，温度偏高，甚至高达2 000℃[2]，熔池砖急剧侵蚀，导致其上方一环的渣线砖与钢水的接触面积增大造成侵蚀加剧，在渣线下部形成一道凹环。

在热轧LF精炼工艺中，仍通过加入萤石来化渣。萤石是非常强效的助熔剂，在降低炉渣粘度的同时，还和渣线砖反应形成低熔点的物质。长时间高温精炼，加上过量萤石的侵蚀，使得渣线砖侵蚀速率急剧增加。热轧钢包渣线漏钢事故都有一个共同点，见图4，漏钢部位及其周围两环砖明显凹陷，渣线其余部位侵蚀比较均匀。图4中事故钢包在精炼停留时间长达180 min，远远超过正常值38 min;同时，在该炉次的投料记录中发现萤石加入量超标;渣线砖的侵蚀速率达到8.3mm/炉次（正常渣线砖的侵蚀速率为2.8 mm/炉次)。

4 改进措施

经过上述分析，我们对影响渣线使用的因素做出了如下改进。

图4 渣线漏钢

4.1 将钢包渣线使用出现的质量问题及时向耐材厂家反馈，要求厂家控制主原料如镁砂、石墨和各种添加剂的质量;选择最佳的原料配比及粒度配比;降低砖体的气孔率，做好砖的表面处理，提高砖使用性能。

4.2 控制砌筑过程，严禁直接大力敲击砖体;合口砖尺寸精确，且不得小于原砖的1/ 2;每层合口砖必须错开一块砖的位置。针对更换二次渣线时，在过渡区域形成涡流加剧侵蚀的情况，将二次渣线砖的厚度减薄为180 mm，减少了错台尺寸，弱化涡流的影响。

4.3 转炉稳定出钢量，保持钢液面在渣线中部。减少转炉下渣，规范萤石的使用，避免钢水长时间在精炼加热;加强对包况的观察;合理安排钢包使用，当钢包必须长时间过精炼时，不得使用包龄到后期的钢包和包况不好的钢包。

5 措施实施的效果

通过上述措施的实施，钢包渣线断砖、剥落、漏钢情况得到了有效控制，没有再出现上述异常侵蚀情况。中修后钢包熔池与渣线侵蚀基本同步，过渡区域的凹环已被弱化，深度一般在10 mm～30 mm，对使用已无太大影响。渣线的侵蚀速率也控制在2.2～2.9mm/炉，达到了预期的效果。

6 结束语

通过对原材料、砖型选配、施工过程、冶炼条件等方面进行改进，钢包渣线异常侵蚀情况明显改善，渣线最高使用寿命达到48炉，侵蚀速率控制在2～2.9mm/炉，满足了安全生产的需要，达到了预期效果。

[1]王诚训，孙炜明，张义先，等.钢包用耐火材料[M].北京：冶金工业出版社，2005：142，76.

[2]胡世平,龚海涛,蒋志良，等.短流程炼钢用耐火材料[M].北京：冶金工业出版社，2001：126.

Analysis on Causes of TIANTIE 180t Ladle Slag Line Erosion and Improvement

Yin Guojun

From aspects of raw material,brick selection,construction process and melting conditions,the author analyzes the causes for abnormal erosion of brick breakage,spalling and breakout at the slag line of 180t ladle of Hot Rolling Subsidiary,Tiantie,and proposes three improvement measures against the above abnormal erosion.After modification with these measures,good effects were obtained:problems of brick breakage and spalling at slag line were under control;the max service life of slag line reached 48 heats;the erosion rate was kept within 2～2.9mm/heat.

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（收稿 2010－11－01 责编 赵实鸣)

尹国俊，2006年毕业于四川大学无机非金属材料工程专业，助理工程师，现在天铁冶金集团热轧板有限公司从事耐材技术工作。