弥散式和狭缝式透气砖在首钢京唐钢包中的试验对比

卢家凯 崔庆阳

(1. 首钢京唐钢铁联合有限责任公司； 2. 洛阳利尔耐火材料有限公司)

0 前言

狭缝式透气砖在使用的过程中容易产生断砖、狭缝夹钢等现象，造成钢包吹开率低，为保证透气砖下次使用过程中的透气性，需要每次对透气砖进行烧氧，将其工作面的残钢和残渣进行清理，工人劳动强度大。

弥散式透气砖在使用过程中，其透气通道中不会产生夹钢或透气砖产生断砖等现象；可在不需要进行烧氧的前提下，具有优良透气性；弥散式透气砖在精炼吹氩过程中，相对于狭缝式透气砖所吹出的气泡具有直径小、数量多的特点，具有优良的去夹杂效果[1]。

开发研究质量稳定，透气性能优良，长寿命的弥散式透气砖，是钢包用透气砖的发展趋势。

1 首钢京唐现场工况条件及试验准备

首钢京唐钢包容量为300 t，主要冶炼钢种产品为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金结构钢、造船用钢、桥梁用钢、管线用钢、汽车结构用钢、超微细晶粒高强钢等。转炉出钢温度为1 550 ℃～1 650 ℃左右，精炼设备有LF、RH和CAS精炼炉，钢包精炼过程中吹氩气时间为20 min ～60 min；狭缝式透气砖的使用次数为24～26次，残砖高度为200 mm左右。

将弥散式透气砖制作成为整体式透气砖，在首钢京唐钢包上进行试验，以正常工艺砌筑。

2 狭缝式和弥散式透气砖的对比

2.1 狭缝式和弥散式透气砖的设计

狭缝式透气砖和弥散式透气砖的设计分别如图1、图2所示。狭缝式透气砖以其中的狭缝为透气通道；弥散式透气砖以弥散透气块中的显气孔为透气通道。

图1狭缝式透气砖

图2弥散式透气砖

2.2 狭缝式和弥散式透气砖的生产

所采用的狭缝式透气砖和弥散式透气砖均为铬刚玉尖晶石质，生产所需主要原料和生产过程式分别见表1、表2。

表1 狭缝式、弥散式透气砖的生产原料

表2 狭缝式、弥散式透气砖的生产过程

注：×—在生产过程中无此工艺过程；√—在生产过程中含此工艺过程。

2.3 狭缝式和弥散式透气砖的性能对比

对狭缝式和弥散式透气砖的性能进行了对比，具体结果见表3。

表3 狭缝式、弥散式透气砖的理化指标

注：狭缝式透气砖为36条狭缝。

从表3可以看出，弥散式透气砖相对于狭缝式透气砖，其理化指标具有以下特点：(1)体积密度较小，显气孔率较大；(2)常温耐压强度较低；(3)在同等使用条件下，透气量相对较小。

3 试验应用

3.1 透气砖在精炼过程中的试验应用

狭缝式和弥散式透气砖所砌筑钢包经烘烤后进行试验，通过现场试验对比狭缝式和弥散式透气砖的使用情况，具体结果分别见表4、表5。

表4 CAS精炼过程中狭缝式和弥散式透气砖的透气情况对比

表5 LF精炼过程中狭缝式和弥散式透气砖的透气情况对比

从表4、表5可以看出，在正常精炼过程中，弥散式透气砖在底吹压力相对于狭缝式透气砖较低的情况下，流量相对较大，说明弥散式透气砖在精炼过程中透气性优良。此外，弥散式透气砖透气通道中没有夹钢，而狭缝式透气砖狭缝中有较多夹钢且容易断砖，这也可能是造成部分狭缝透气砖透气性差，流量相对较小的主要原因。

从试验效果整体来看，弥散式透气砖在使用过程中无任何不良现象，在接钢、精炼过程中透气性能良好。

3.2 钢包热修过程中的操作方法

因狭缝式透气砖在使用过程中，工作面容易产生断层、透气砖通道产生夹钢等问题，为了保证透气砖在下一周期使用过程中的透气量，需对透气砖进行烧氧操作。而弥散式透气砖在热修过程中不需要烧氧操作，主要原因有以下两点：(1)透气通道不会产生夹钢，只是在透气砖工作面覆盖有残钢、残渣；(2)首钢京唐现场钢包有钢包盖，钢包内保温性能较好，当钢包接钢时，透气砖工作面未完全凝固的残钢、残渣碰触到钢液 迅速熔化，从而保证弥散式透气砖的透气性。

弥散式透气砖在试验期间，钢包接钢过程中采取以下方式进行操作：弥散式透气砖试验钢包在转炉接钢前，需要钢水进入到钢包内部后，钢水将透气砖工作面上的残钢熔化后，再打开透气砖底吹氩气，才能保证透气砖尽快吹通，避免了提前打开透气砖底吹氩气，会将透气砖表面残钢、残渣冷凝，从而影响弥散式透气砖的吹开率。

3.3 透气砖使用后残砖分析

透气砖均使用25次后下线，狭缝式透气砖残砖高度为分别为190 mm、210 mm；而同期弥散式透气砖残砖高度为240 mm～260 mm，根据其侵蚀速率，若使用至200 mm时，相对于狭缝式透气砖，弥散式透气砖使用寿命可以提高4～7次，拆包后透气砖残砖对比见表6。

表6 狭缝式和弥散式透气砖残砖高度对比

使用后狭缝式透气砖工作面有断层，且狭缝中有夹钢(如图3所示)，在透气砖使用过程中，会影响透气性。

弥散透气块略低于透气砖周围保护浇注料，浇注料对弥散透气块有一定的保护作用；弥散透气块中没有夹钢，侵蚀层小于3 mm，能够保证弥散式透气砖的正常使用，具体如图4、图5所示。

4 结论

(1)弥散式透气砖能够适应首钢京唐现场使用条件，具有优良的透气量，能够代替狭缝式透气砖在首钢京唐现场的使用；

(2)弥散式透气砖因其透气通道中不会产生夹钢现象，及优良的抗侵蚀性能，保证了在使用过程中具有较好的透气量；

(3)与狭缝式透气砖相比较，弥散式透气砖的透气性能优良；通过透气砖残砖高度及其侵蚀速率可知，弥散式透气砖能提高透气砖的使用寿命4～7次。

(a) 俯视

(b) 侧视图3 用后狭缝式透气砖残砖工作面

图4用后弥散式透气砖残砖工作面

图5 用后弥散砖拆下弥散透气块

5 参考资料

[1] koohiH, TsuchunariA. Porous plugs made of spherical particals for bubbing from the bottom of ladle [J].Taikabutsu Overseas, 1998,50(3):536-549.