钢包透气砖损毁原因分析及改进

苏有权， 刘少芹， 张 波， 朱长栓

（1.河钢集团唐钢公司， 河北 唐山 063016；2.郑州振东科技有限公司， 河南 郑州 452370）

唐钢一钢轧厂精炼钢包采用整体式透气砖，使用过程中存在剥落、狭缝夹钢、吹不开等现象，测量残砖砖芯的长度基本在180 mm左右，每月的透气率在99.2%。通过对透气砖损毁原因进行分析，制定相应措施，从而提高透气砖的砖芯长度，提高透气率。

1 透气砖损毁原因分析

1.1 透气砖砖芯剥层

钢包热修后给转炉摆包时包内温度大约900℃，转炉终点温度基本在1630℃，温度差造成的激冷激热使透气砖的砖芯剥层，一般剥层的厚度在10～20 mm。而且砖芯剥层后由于有锥度剥层的部分不会掉落，影响本包钢水的透气性。

1.2 透气砖座砖断裂

温度差造成的激冷激热还能造成透气砖座砖断裂，断层的高度在100～200 mm。砖芯因为没有座砖的保护受钢水的侵蚀也会断裂。这种断层的危害极大，尤其在透气砖使用的后期由于残砖较短，易发生包底漏钢的事故。

1.3 强度低抗侵蚀性差

热修用氧枪清理透气砖时，正常的速率在9～12 mm/炉，如果强度不够每次清理时砖芯高度明显下降，透气砖使用不到规定正常的寿命提前下线，影响钢包的正常周转，造成生产的不稳定性。

1.4 钢液冲刷侵蚀损毁

通过透气砖喷吹惰性气体时，气流回击对裸露的透气砖四周产生一定的冲击力，高速流动的钢水和气流相互作用形成卷流，透气砖高于透气座砖时，其突出部位受到卷流的冲刷和剪切，形成环状带沟。

1.5 过度烧氧损毁

连铸浇注结束钢包回浇余不及时，包底结冷钢，需要用氧枪顶着透气砖砖芯部位进行烧氧清理，顶着烧氧对透气砖芯的烧损较快。

1.6 透气砖砖芯烧偏

清理透气砖时用氧枪顶着砖芯，此时烧氧集中在一点，容易砖芯烧偏，造成砖芯表面不是平面而是斜面，高度差在50mm以上。烧偏时透气砖透气不好，而且每次清理时会加剧偏的程度，造成提前下线。

1.7 反吹气体压力低

反吹气体为氮气，压力0.5 MPa，烧氧枪氧压0.8 MPa，烧氧清理时融化的钢液会吹入透气砖狭缝，冷却后堵塞狭缝造成透气不好。再次热修清理时会加剧透气砖芯的烧损。

1.8 透气砖周围刚玉料和包底砖脱落

包底砌筑时，透气砖座砖周围浇注宽度50～100 mm的刚玉自流料，用于保护透气座砖。由于刚玉自流料的强度不够或施工的问题，透气砖座砖周围的刚玉料脱落，钢水渗入造成透气座砖断裂；又或透气座砖周围的包底砖断裂，钢水的渗入造成周围刚玉料和透气座砖断裂。

2 提高透气砖质量的措施

2.1 加入锆基材料和板状刚玉提高透气砖的耐剥落性

向透气砖中加入预合成锆基材料，对铝铬质透气砖可以起到改性作用。利用ZrO2的增韧作用，可以显著提高透气砖的热震稳定性。板状刚玉强度较高，使透气砖具有极好的热体积稳定性和良好的抗热震能力[1]。

2.2 提高透气砖的抗侵蚀能力和强度

要尽可能减少原材料中的杂质含量，提高透气砖的耐高温性能。添加α-Al2O3微粉，尖晶石以1～0 mm颗粒加入量控制在16%～20%，能够提高透气砖强度，有利于增强抗氧气清吹能力。

3 规范现场操作

3.1 及时回浇余

连铸浇完钢若不及时回浇余，包底会结冷钢，同时钢渣会结壳，给透气砖的清理工作造成困难，使透气性受到影响，而长时间的烧氧清理也会造成透气砖的加速损毁。所以要规定连铸浇完钢到回浇余的时间，经现场统计在不超过10 min的情况下，浇余不会凝固，但也与精炼出站温度、钢种、钢包状况有关系。

3.2 严禁烧氧枪顶着透气砖操作

用烧氧枪清理透气砖时不能用氧管顶着砖芯烧氧操作，这样会加速透气砖的损毁，还易烧偏。因此烧氧枪前端要与砖芯有一定的距离，通常在50 mm左右[2]。

3.3 安装流量计

过度烧氧清理透气砖还有一个因素就是操作人员凭经验判断，透气砖芯发黑并伴随有气体的噪音证明透气砖透气良好。为防止过度烧损，解决凭经验操作的问题，在钢包热修位安装流量计，并设定一定的报警值，报警值为透气砖的透气量能够满足精炼吹氩要求的数值，采用声光报警。这样操作者在透气砖达到流量报警之后即停止操作，既减少了人为对透气砖的烧损，同时也避免了人为判断透气砖的透气性带来的偏差。图1为流量计的流量曲线。

图1 透气流量曲线

3.4 提高反吹气体压力

将反吹气体低压氮气改为高压氮气，压力由压力0.5 MPa提高到1.2 MPa，避免了钢水进入狭缝的现象。同时调整了反吹气体的反吹时间，由钢包放翻包机就开始反吹改为清理完水口即将清理透气砖时再反吹，缩短了反吹时间，避免了反吹时间长砖芯温降大易剥层的危害。

3.5 控渣

钢包热修加入引流砂之前，操作翻包机使包口向下到大约45°，进行钢包控渣操作，避免钢包竖起后稀渣回流堵塞透气砖，造成透气性差影响生产。

3.6 包底砌筑

首先用风镐拆除松散的包底砖，如遇包底各层次之间有夹钢或包底砖有裂纹时必须拆除耐材直至无隐患为止。其次座砖周围的永久层因机械振动或损伤在拆除作业中脱落，必须将悬空的包底砖全部拆除，直至见到烧结完好的永久层为止。最后测量残砖厚度，透气砖和水口座砖周围包底砖残厚不低于200 mm，不足200 mm的包底砖用风镐全部拆除。

3.7 刚玉料施工

用搅拌机和料，刚玉料与水的重量配比为1:0.05～0.08（冬季 1：0.05～0.07），使用专用量桶盛水，湿混时间5～10 min，用干净水不能用污水。和好后水、料不分层，有流动性。将和好的刚玉自流料倒入包底透气座砖与包底砖的缝隙，用振动棒绕透气座砖周围振动2周，振动1.5～2 min。

通过透气砖质量的提高和现场操作的进一步规范，透气砖的侵蚀速率显著下降，寿命、残砖长度都有提高。详见表1。

表1 透气砖侵蚀速率、残砖长度前后对比

4 结语

通过各项措施的实施，使钢包的透气率提高到99.9%，确保了钢水的品质和生产的稳定。同时，残砖的砖芯长度达到196 mm，为下一步提高透气砖的寿命，提高包龄打下基础。