炼钢厂经济耐火材料的选用

王尖锐

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司， 山东　莱芜　271126）

炼钢厂经济耐火材料的选用

王尖锐

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司， 山东莱芜271126）

莱钢炼钢厂通过对影响炼钢工序各类耐火材料消耗的因素进行全面分析，采取应用转炉本体经济耐火材料控制技术、低成本钢水精炼盛装和钢包水口控流技术、连铸耐火材料分钢种经济选用等措施，实现了炼钢工序耐火材料经济选用、合理使用的目标。

炼钢经济耐材选用

炼钢工序耐火材料的消耗是钢铁企业一项重要的技术经济指标，研究经济耐火材料的消耗指标对提高钢材质量、减少吨钢耐火材料的消耗、降低吨钢成本和实现钢铁工业绿色发展有着重大经济效益和社会效益。莱钢炼钢厂针对小吨位转炉生产节奏紧张、盛装钢水容器种类多样的特点，应用转炉本体经济耐火材料控制技术、低成本钢水精炼盛装和钢包水口控流技术、连铸耐火材料分钢种经济选用等措施，达到经济选用耐火材料的目标。

1　生产中存在的问题

莱钢炼钢厂小吨位转炉顶底复吹改造炉底结构主要采用活炉底结构，弊端较多，增加底吹后，炉底接缝处正好处于受钢水冲刷严重区域，不利于炉体维护，一旦控制不当，可能发生炉底接缝穿钢事故。小吨位转炉生产工艺设备流程较长，铁水、钢水周转运送距离较远，占用盛装铁水高温容器多，同比较先进的短流程炼钢工艺流程相比吨钢耐火材料消耗高。

2　技术开发思路

研究分析影响炼钢工序各类耐火材料消耗的因素，找出其中影响消耗和成本的关键点并进行相应的机理及技术方面的分析，实施转炉本体经济耐火材料控制技术、低成本钢水精炼盛装和钢包水口控流技术、连铸耐火材料分钢种经济选用等措施，实现炼钢工序耐火材料经济选用、合理使用的目标。

2.1转炉本体经济耐火材料控制技术

改造转炉炉衬砌筑结构，选用补炉护炉耐火材料，以适应底吹改造需求；重新设计转炉炉衬砌筑结构，优选倒茶壶式炉底砌筑方式、嵌入式砌筑活炉底转炉炉衬、出钢口套砖整体设计，以提高炉衬薄弱部位使用寿命；选用高寿补炉料和大面补炉料，提高转炉生产作业率。

2.1.1嵌入式炉底结构

为使接缝部位安全，设计开发了“嵌入式炉底”结构，将炉底接缝降低300 mm，炉底接缝由水平改为横竖组合，设计图如图1所示。

图1　嵌入式炉底结构图

2.1.2底吹炉底及炉身下部砌筑方案

在砌筑炉底的过程中，首先固定好底吹座砖，在底层砌筑一层永久层65 mm镁砖，向上平砌一层100 mm镁碳砖，对接砌筑上块底吹座砖，在图2（见下页）中直径为2 040 mm的圆形区域竖砌长度为550 mm的镁碳砖，从直径为2 040 mm处至炉底外沿竖砌长度为200 mm的镁碳砖，该砖砌筑平面高度需高出炉底法兰20 mm，在底吹上护砖周围砌筑650 mm的长镁碳砖保护，砌筑总高度高于炉底砌筑平面100 mm。

图2　底吹炉底及炉身下部砌筑示意图（单位：mm）

2.1.3出钢口大砖砖型设计改进

在座砖外侧增加配合子母口，使座砖与套砖结合更紧密。

出钢口大座砖四块组合，每一块独立机压成型，相比浇注成型的座砖具有更高的耐压强度，然后将四块座砖牢固粘接在一起。

改进前后大砖结构对比如图3、图4所示。

图3　原大砖结构（单位：mm）

图4　改进后大砖结构（单位：mm）

把原浇注成型的整体式圆柱形出钢口套砖改为分节式多棱机压镁碳砖，提高出钢口套砖结构的耐压强度、致密度以及耐侵蚀性能。改进后的多棱出钢口套砖可以被固定在出钢口法兰上，其结构更加稳定，避免了在更换出钢口钻眼时造成的套砖松动现象。

2.1.4高寿补炉料和大面补炉料的配合使用

结合停炉时间长短，配合使用大面补炉料和高寿补炉材料，实现高炉龄、低耐火材料消耗和低成本，详见表1。

补炉料使用寿命≥48 h，无因为补炉料质量原因造成补炉后大面积脱落的情况，详见表2。

表1　补炉料技术指标

表2　镁质喷补料理化指标

镁质喷补料质量要求：喷补料粒度配比合理（要求在0～3 mm之间），质量稳定，方便使用。镁质喷补料使用寿命要求：使用寿命≥48 h，与补炉砖寿命同步。

2.2低成本钢水精炼盛装和钢包水口控流技术

2.2.1优化包衬浇注料材质

优化钢包浇注料配方配比（见表3），提高钢包使用寿命，适应转炉高效快节奏生产、降低放钢温度的需求，经济选用钢包滑动水口耐火材料及整体机构，满足钢包钢水控流和后续保护浇注需求，实现低成本钢水精炼盛装和钢包水口控流。

表3　新的浇注料质量配比　%

钢包浇注料具有优良性能，但在使用过程中受渣侵蚀和钢水冲刷大。从浇注料基质的蚀损开始，炉渣沿裂纹渗透到浇注料内部，加快了浇注料的侵蚀速度，降低了包衬使用寿命。

在现场打包底的时候，在一批浇注料里加30～40 mm的高铝矾土大颗粒50 kg，以增强钢水对包底的耐冲刷性。

增加4个蓄热式烘烤位，延长钢包烘烤烧结时间，提高钢包使用寿命。

2.2.2精选钢包水口控流

钢包滑动机构作为炼钢厂被直接用于控制钢水流量、使浇铸易于实现自动化的关键部件，其使用寿命的高低、使用效果的好坏，不仅对吨钢成本有影响，而且对钢包周转、生产调度、连铸以及操作人员劳动强度等都有非常重要的影响。

2.3连铸耐火材料的分钢种经济选用

长寿中间包、滑块控流中间包和高寿命塞棒中间包分钢种选用，配套经济选用不同档次大包长水口和侵入式水口，满足钢水保护浇注的需要。

中间包的使用寿命是连铸系统的一项重要指标，莱钢炼钢厂自2012年开始，对中间包寿命展开攻关。分析出了制约中间包寿命的几个关键原因：水口寿命低，冲击区穿包几率高，工作衬耐冲刷性和耐侵蚀性差。围绕这几个关键原因，对中间包寿命进行了攻关。

对于连铸中间包稳流器选用功能性耐火材料，在降低冲击区耐火材料侵蚀、提高中包寿命方面有着极为重要的作用。因此，先后对稳流器耐火材料成分进行调整优化，设计了不同的稳流器，并改进了烘烤工艺，规定了严格的操作规程，从而提高了稳流器耐冲刷性能。

2.4混铁炉炉衬和铁水包衬材料的经济选用

混铁炉及盛装混铁炉出铁用铁水包在短流程冶金布置中已被淘汰，但在炼钢厂扩容改造生产设施中起着储存铁水、均匀铁水成分和温度的作用。由于在整体浇注混铁炉时根据不同部位的使用条件灵活选配材料，因此混铁炉整体性好，施工时间较短，使用成本较低，配合应用混铁炉套浇修复技术、受铁口整体更换技术和混铁炉调渣护炉技术，可使其寿命达到32个月以上，其炉衬单炉役通铁量达到400万t以上。另外，优选黏土质工作层和高铝质永久层铁水包，能够很好地满足盛装铁水的需求，应用铁水包在线修补技术和离线小修技术，提高铁水包使用寿命，铁水包使用寿命可稳定在1 000次以上。

3　结语

通过研究分析影响炼钢工序各类耐火材料消耗的因素，找出其中影响消耗和成本的关键点并进行相应的机理及技术方面的分析，应用转炉本体经济耐火材料控制技术、低成本钢水精炼盛装和钢包水口控流技术、连铸耐火材料分钢种经济选用等措施，实现炼钢工序耐火材料经济合理使用的目标，对控制耐火材料消耗和耐火材料成本取得了良好效果。

（编辑：胡玉香）

Selection of Refractory Steelmaking Plant Economy

WANG Jianrui
（Shandong Iron and Steel Co Ltd of Laiwu Branch Steel Plant，Laiwu Shandong 271126）

This paper analyzes the influence factors on all kinds of refractory consumption，adopts low cost molten steel refining costumes and ladle nozzle control technology，continuous casting refractory steel grades economic choice and other measures to realize the steelmaking process refractory economical and rational use of the target.

steelmaking，economic refractory，selection

TF065.1

A

1672-1152（2016）04-0109-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.04.37

2016-06-28

王尖锐（1981—），男，于莱芜分公司炼钢厂技术科从事炼钢技术管理工作，工程师。