鋼包是煉鋼廠重要的熱工設(shè)備，主要由包殼、耐火材料內(nèi)襯和SN機(jī)構(gòu)組成。冶金技術(shù)不斷發(fā)展，冶煉溫度提高和連鑄比增加，鋼水在鋼包中停留時(shí)間延長。鋼包內(nèi)襯使用狀況直接影響煉鋼的案例生產(chǎn)和物流順暢，因此找耐火材料網(wǎng)認(rèn)為在確保安全使用的前提下追求鋼包壽命的不斷提高，降低耐火材料噸鋼消耗和成本，提高熱周轉(zhuǎn)率是耐火材料行業(yè)需要重點(diǎn)考慮的事情。
鋼包內(nèi)襯耐材組合設(shè)計(jì)
鋼包內(nèi)襯又可以分為工作層和永久層，視包底和包壁蝕損機(jī)理的差異而采用不同的材質(zhì)體系和施工方式。
選用永久層材料時(shí)，要考慮保溫和抗鋼水滲透兩方面的因素，高鋁澆注料做永久層，其高溫強(qiáng)度大，熱穩(wěn)定性好，抗鋼水滲透能力較強(qiáng)，保溫性適中。為增強(qiáng)其保溫性能，在高鋁澆注料和鋼殼之間砌筑一層18mm莫來石輕質(zhì)磚，鋼包周轉(zhuǎn)過程中外殼溫度在220~400℃之間。這樣既降低了漏鋼的概率，同時(shí)鋼水在整個(gè)精煉、澆注過程中熱損失小，有利于低溫出鋼、降低能耗。
包底工作層各部位的耐火材料有不同的損毀機(jī)理。包底承受鋼水沖擊和較大靜壓力，需要高荷軟、低蠕變和熱穩(wěn)定性好的耐火材料，選用剛玉澆注料。為提高抗沖刷性能，在沖擊區(qū)放置大的預(yù)制塊;為方便拆修和預(yù)留一定膨脹縫，在透氣座磚和水口座磚周圍砌筑鎂碳磚。
包壁工作層在精煉時(shí)受鋼水吸碳作用和翻滾沖刷以及爐渣侵蝕，該部位耐火材料應(yīng)有良好的耐沖刷、抗侵蝕、抗氧化的性能，并且要求熱膨脹率低，以保持包壁無裂縫，選用剛玉澆注料(整體澆注鋼包)或預(yù)制塊(磚砌鋼包)。渣線部位砌筑鎂碳磚渣線部位受爐渣侵蝕和電弧的灼燒脫碳，要求耐火材料有較強(qiáng)的抗氧化、抗侵蝕能力。
鋼包內(nèi)襯的損毀機(jī)理
1、永久層損毀
以寶鋼鋼包為例，寶鋼鋼包永久層使用壽命一般在600~800爐次，即四個(gè)大修周期。
大修時(shí)發(fā)現(xiàn)包壁永久層有許多縱橫交錯(cuò)的裂縫，并隨著大修次數(shù)的增加裂縫加寬加深，有時(shí)涌入工作層的冷鋼也會(huì)滲入到永久層裂縫內(nèi)，影響鋼包使用安全。裂紋的產(chǎn)生常見原因包括：低強(qiáng)度的纖維板受擠壓后體積收縮給永久層膨脹創(chuàng)造了條件;永久層澆注料使用過程中本身具有一定收縮性，包壁永久層澆注厚度偏薄且厚度不均;鋼包包殼發(fā)生高溫形變，中修更換渣線鎂碳磚拆磚時(shí)的機(jī)械振動(dòng)也會(huì)加速永久層裂紋的發(fā)展。
2、工作層損毀
精煉處理時(shí)需要在鋼包中進(jìn)行脫硫、脫氧、脫碳、脫氣、合金成分微調(diào)、去除非金屬雜質(zhì)、夾雜物變性處理、鋼水溫度控制等操作。不同的精煉方式鋼包工作層的損毀程序也不盡相同。主要損毀形式如下：
渣線：侵蝕(主要原因)、剝落、沖刷、水化(次要原因)
包壁：侵蝕(主要原因)、沖刷、水化(次要原因 )
包底：沖刷(主要原因)、侵蝕、水化(次要原因)
水口系統(tǒng)：沖刷(主要原因)、剝落、侵蝕(次要原因)
吹氬系統(tǒng)：剝落(主要原因)、沖刷(次要原因)
1)侵蝕
對(duì)于鋼包工作層內(nèi)襯的侵蝕主要有兩種:化學(xué)侵蝕和氧化侵蝕。
化學(xué)侵蝕：氧化鐵或渣中的酸性物質(zhì)(如二氧化硅)與耐火材料內(nèi)襯發(fā)生反應(yīng)，氧化鐵、二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂之間均有化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)使鋼包內(nèi)襯變?yōu)槿墼鼘?dǎo)致耐火材料的損毀。
FeO+MgO=FeOMgO
SiO2+2MgO=2MgOSiO2
CaO+SiO2+MgO=CaOMgOSiO2
氧化反應(yīng)：氧化侵蝕是鋼包耐火內(nèi)襯的一種特殊形式，一般指耐火磚中的碳與氧化鐵或空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)而造成的侵蝕。渣中的氧化鐵與磚熱面層的石墨或者樹脂發(fā)生反應(yīng)，氧氣又對(duì)磚襯表面的石墨或碳結(jié)合劑進(jìn)行侵蝕，這兩種情況下，就造成耐火磚的內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度降低，并最終導(dǎo)致耐火磚襯被熔渣或鋼水沖蝕。這種侵蝕現(xiàn)象在鋼包內(nèi)耐火材料的所有部位都有發(fā)生，以渣線部位最為嚴(yán)重。
FeO+C=Fe+CO
O2+2C=2CO
2)沖刷
沖刷是由于鋼水或熔渣流過耐火材料表面所產(chǎn)生的物理磨損或者沖刷內(nèi)襯。對(duì)于采用偏心底出鋼使用的鋼包，鋼水對(duì)包底鋼水沖擊區(qū)、水口滑板和高于包底的透氣磚等部位影響較大。LF和CAS處理的鋼包，由于鋼包底吹氬工藝的強(qiáng)攪拌作用，加劇鋼水對(duì)鋼包包壁局部部位的沖刷作用。
3)剝落
剝落是由于耐火材料襯受急冷急熱導(dǎo)致耐火材料襯產(chǎn)生應(yīng)力而造成的。當(dāng)應(yīng)力超過耐火材料的強(qiáng)度時(shí)，就導(dǎo)致耐材內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。隨著這些裂紋的擴(kuò)展、相交并貫通，耐材的碎片將會(huì)部分或完全剝落，水口座磚和透氣座磚上經(jīng)常會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。
4)水化
鋼包工作襯在砌筑中采用火泥濕砌工藝，永久襯采用澆注料打結(jié)，在烘烤前和烘烤中水分或水蒸氣與鎂碳磚中的MgO發(fā)生反應(yīng)而水化。水化的耐火材料耐鋼渣和鋼水滲透性很差，物理和化學(xué)性能減弱，并且會(huì)加快鋼包內(nèi)襯的侵蝕速度。
MgO+H2O=Mg(OH)2
通過以上對(duì)鋼包內(nèi)襯損毀機(jī)理的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)鋼包工作層各部位的耐火材料損毀的機(jī)理不同，因此需要對(duì)鋼包內(nèi)襯進(jìn)行全過程的管理，從材料的選擇、砌筑施工、烘烤、運(yùn)行以及發(fā)現(xiàn)問題后的檢測、維修等。當(dāng)鋼包使用到一定次數(shù)需要維修時(shí)，仔細(xì)檢測內(nèi)襯各部位的殘余厚度、分析損毀情況，結(jié)合包役使用中的數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真分析，即可掌握鋼包內(nèi)襯各部位耐火材料的損毀規(guī)律。
