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轉爐出鋼口

鎖定
轉爐出鋼口是鋼水由轉爐進入鋼包的唯一通道。出鋼時,要承受高温鋼水、爐渣的磨擦沖刷和氧化侵蝕,導致出鋼口壽命很低,需要不斷地修補和更換,從而不僅會影響生產週期,而且影響到鋼水質量及生產穩定性。
中文名
轉爐出鋼口
外文名
Tapping hole of converter
簡    介
熔融鋼水流向鋼包的通道

轉爐出鋼口原理介紹

出鋼口是熔融鋼水從轉爐流向鋼包的通道,它是轉爐的關鍵耐火元件之一。 出鋼口使出鋼過程實現了鋼渣分離,減少鋼渣流入鋼包所造成的鋼水污染,也減輕了合金元素燒損;同時,出鋼口鋼流對鋼包鋼水強攪拌,促進了夾渣和脱氧產物上浮,不僅影響了鋼水冶煉的生產效率,也影響鋼水的質量。 國內外轉爐鍊鋼企業均將轉爐出鋼相關技術(出鋼口及擋渣出鋼工藝技術)置於十分重要的位置。 [1] 

轉爐出鋼口分類

轉爐出鋼口從成型方式上可分為機壓生產和等靜壓生產,機壓出鋼口體積密度大,強度高;等靜壓出鋼口結構均勻,內部應力分佈均勻。 從結構上可分為分體式和整體式出鋼口,分體式出鋼口安裝方便,但由於產品存在縫隙,使用時容易出現漏鋼;整體式出鋼口重量大,安裝不方便,但由於產品是一個整體,沒有縫隙,因此不容易漏鋼。 選擇哪種生產方 式或結構的出鋼口,應綜合考慮使用和安裝情況。 [1] 

轉爐出鋼口結構

出鋼口一般由出鋼口座磚和袖磚(也叫管磚) 組成。
1、出鋼口座磚:
出鋼口座磚是套在袖磚外面的磚,其作用一是保護袖磚,二是當更換袖磚鑽孔時,座磚能支撐起轉爐磚,方便更換袖磚。 常見的座磚有預先成型好的定型製品,也有現場用磚直接砌築而成的。分體式和整體式出鋼口座磚由於預先成型好,在砌築時,它與袖磚組裝好後直接安裝就可以,漏鋼通道少,安全係數高。 磚砌出鋼口座磚一般是轉爐爐殼內用工作層磚砌築, 其它地方用永久層鎂磚現場砌築,周圍用搗打料填實,結構比較鬆散,漏鋼通道多,但成本相對較低。
預製好的出鋼口座磚一般外形為方形或圓形, 內孔均為圓形,內孔的大小為袖磚外徑40~100mm。
2、出鋼口袖磚:
出鋼口袖磚是轉爐鋼水流向鋼包的通道,它直接與鋼水接觸,其壽命直接影響轉爐的鍊鋼節奏。 從結構上,出鋼口袖磚分為整體式袖磚(也稱為出鋼口管磚)和分體式袖磚;整體式袖磚一般採用等靜壓成型,分體式袖磚採用機壓成型。 為了方便安裝到轉爐上,出鋼口袖磚常用鋼管和法蘭組裝成一 體後使用。 [1] 

轉爐出鋼口損毀機理

1、爐氣的氧化:
從轉爐裝入鐵水到吹煉過程中,出鋼口都處於 高温氧化氣氛下,吹煉過程中所產生的爐氣含有大量的CO,從出鋼口排出時發生C-O反應,在出鋼口內壁表面生成脱碳層,直接造成出鋼口的損毀。
2、鋼水、爐渣的摩擦損毀及機械沖刷破壞:
出鋼時,出鋼口要承受轉爐內鋼水的巨大壓力, 同時鋼水、爐渣在流出出鋼口時,與出鋼口內壁產生摩擦、沖刷,直接對出鋼口內壁造成機械破壞。
3、鋼水、爐渣的高温熔解:
出鋼温度一般為1680~1710℃,在高温鋼水的作用下,出鋼口的材料會軟化,強度顯著降低,甚至會熔解,造成出鋼口的損毀。 [1] 

轉爐出鋼口提高壽命措施

提高出鋼口壽命的措施包括:
1、熱換出鋼口工藝優化:
轉爐出鋼口熱換工藝存在的主要問題有:出鋼口擴孔時間長;出鋼口固定由人工使用鋼管固定;出鋼口填料使用轉爐用噴槍灌料。針對這些問題,首先對擴孔機鑽頭進行了優化,縮短了鑽孔時間,提高了鑽孔質量;其次,在製作出鋼口套磚時在內壁固定一根鋼管,加快了套磚更換時間;最後,設計使用了出鋼口專用噴槍,提高了灌料的速度和質量。通過這些措施,極大的縮短了更換出鋼口的時間,保證爐內的温度及出鋼口孔型,從而保證了鋼口填料的燒結效果,為提高出鋼口壽命奠定了基礎。
2、優化出鋼口內填料性能:
出鋼口填料質量差,容易導致出鋼口套磚周圍產生氣隙,加劇出鋼口的損毀速度。通過試驗使用氧化鎂含量高、流動性好、粒度細的專用出鋼口填料,保證出鋼口座磚與套磚間隙能夠填實、燒結均勻及燒結效果。
3、降低出鋼温度:
降低出鋼温度的主要措施包括實行鋼包在線、離線烘烤,鋼包、中間包加蓋保温,使用性能更好的保温劑;連鑄機實現全保護澆注、實現低過熱度澆鋼等。通過以上措施,出鋼温度平均降低15℃,達到1690℃以下。出鋼温度的大幅降低減輕了高温鋼水和爐渣對出鋼口的沖刷和侵蝕, 有效提高了出鋼口的使用壽命。
4、高拉碳技術鍊鋼:
通過推廣高拉碳鍊鋼技術,有效地降低了終點鋼水和爐渣的氧化性,減輕了鋼水和爐渣對出鋼口的氧化侵蝕,為提高出鋼口壽命創造了條件。
5、 出鋼口擋渣、掛渣保護技術:
出鋼後採用擋渣塞擋住出鋼口,減少冶煉過程中爐氣和爐渣對出鋼口的侵蝕氧化。出鋼快結束時採用擋渣錐擋住出鋼口,減少下渣量,減輕爐渣對出鋼口的沖刷和侵蝕。推廣使用掛渣保護技術,濺渣護爐後,從出鋼面倒渣,爐渣通過出鋼口時部分附着下來,形成掛渣層,保護出鋼口內壁。 [2] 

轉爐出鋼口出鋼口維護

1)在使用過程中,出鋼側出現濺渣層侵蝕不均勻現象時(如出鋼口周圍及出鋼面有凹坑,出鋼口周圍不平等),改變以往單純依靠換包時間修補的模式,做到適時修補。
2)以出鋼鋼流不散流,不下渣,控鋼時間不大於20 s,出鋼能出淨為準;且每次修補質量要達到可延續16h以上。
3)遇到出不淨鋼現象時, 必須立即停爐處理。
參考資料
  • 1.    許彩雲.轉爐出鋼口的設計與應用[J].耐火與石灰,2017,(1):15-17.
  • 2.    尚明華.提高轉爐出鋼口壽命生產實踐[J].黑龍江冶金,2013,(4):15.