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隨著冶金行業(yè)品種和產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提升，各鋼鐵公司都在加大對(duì)爐外精煉的投入和研究。天津鋼鐵集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱天鋼)配備了3座LF爐，1座VD爐爐外精煉裝備，而影響其工藝的關(guān)鍵是精煉鋼包底吹透氣磚的透氣性能。精煉鋼包底吹的原理是通過(guò)鋼包底部透氣元件向鋼包吹入惰性氣體來(lái)攪拌鋼水，以達(dá)到促進(jìn)夾雜物上浮、均勻鋼水成分和溫度的目的。天鋼底吹氬采用的是防漏鋼機(jī)構(gòu)分體式外裝透氣磚，自2004年3月投產(chǎn)使用以來(lái)，在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)了因精煉鋼包底吹透氣磚不過(guò)氣或流量低而造成倒包的生產(chǎn)事故，嚴(yán)重影響了品種鋼的質(zhì)量、生產(chǎn)的順行及生產(chǎn)成本。要提高精煉鋼包底吹透氣磚的吹成率，需要分析影響底吹透氣磚不過(guò)氣的各種因素，并制定相應(yīng)的改進(jìn)措施，以杜絕此類事故的發(fā)生。
精煉鋼包底吹透氣磚不過(guò)氣的原因分析
通過(guò)統(tǒng)計(jì)211起鋼包底吹不過(guò)氣或流量低而造成的倒包事故，其主要原因見(jiàn)圖1。
圖1 精煉鋼包底吹不過(guò)氣或流量低原因分類圖
1、狹縫式透氣磚氣道堵塞
通過(guò)對(duì)堵塞透氣磚殘留物的分析，主要有以下幾個(gè)因素。
1.1透氣磚狹縫滲鋼
從用后殘留物取下夾鋼鋼片，經(jīng)測(cè)量鋼片長(zhǎng)度在30～50mm，厚度存在兩種現(xiàn)象：一是夾鋼鋼片厚度較均勻，接近于透氣磚狹縫尺寸0.25mm;二是夾鋼鋼片厚度超過(guò)狹縫尺寸，最厚處可達(dá)0.4mm。此類滲鋼約占透氣磚氣道堵塞的62%。分析其原因：
(1)透氣磚狹縫參數(shù)設(shè)計(jì)的縫隙過(guò)大;
(2)氬氣管道系統(tǒng)未安裝排氣支路，結(jié)束操作時(shí)，透氣磚本身就會(huì)由于倒吸管的原因，使得鋼液回流進(jìn)入透氣磚狹縫;
(3)透氣磚的熱穩(wěn)定性差，接觸高溫鋼水后其表面受熱應(yīng)力作用發(fā)生尺寸變化，鋼水容易滲入。
1.2底吹透氣磚產(chǎn)生裂紋，磚體和氣道滲鋼
從用后殘留物取縱向剖析，透氣磚產(chǎn)生裂紋分為縱向和橫向兩種，有時(shí)單獨(dú)出現(xiàn)，有時(shí)同時(shí)出現(xiàn)?？v裂紋引起鋼液從縱裂紋處滲入并擴(kuò)延到氣道，形成縱向鋼水滲透;橫向裂紋多出現(xiàn)在透氣磚體至鋼液面30mm范圍內(nèi)，鋼液滲入到橫裂紋處形成一層約0.35mm厚的鋼片。產(chǎn)生裂紋原因：
(1)透氣磚的抗熱穩(wěn)定性不穩(wěn)定出鋼前鋼包溫度為800～900℃，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1640～1660℃，透氣磚上部由于溫差大而產(chǎn)生熱應(yīng)力，引起裂紋和脫落。另外，低溫高速的惰性氣體使透氣磚狹縫區(qū)域溫度較其他部位低，使透氣磚內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫差，導(dǎo)致透氣磚碎裂、橫斷。
(2)非耐材原因出現(xiàn)的橫斷裂轉(zhuǎn)爐吹氬開關(guān)設(shè)置在爐下，開氣時(shí)間不易控制，造成透氣磚超時(shí)空吹;停產(chǎn)檢修時(shí)，鋼包停放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，受烘烤器限制，造成有的鋼包烘烤時(shí)間短，包底溫度極低。出鋼時(shí)發(fā)生非正常的透氣磚橫斷裂現(xiàn)象。
1.3鋼水穿透透氣磚堵塞防漏機(jī)構(gòu)氣室
操作工對(duì)透氣磚使用判斷出現(xiàn)失誤，透氣磚殘余厚度薄，在吹氬過(guò)程中造成鋼水穿透，流入到防漏機(jī)構(gòu)將機(jī)構(gòu)氣室堵塞，見(jiàn)圖2，中斷了氣體的流入。
圖2 鋼水穿透透氣磚堵塞防漏機(jī)構(gòu)氣室實(shí)物圖
2、透氣磚表面覆蓋有較厚冷鋼
2.1透氣磚凹坑的形成為積冷鋼創(chuàng)造了條件
(1)底吹座磚抗鋼水沖刷性、抗氣體沖擊及抗渣侵蝕性不穩(wěn)定，底吹座磚喇叭狀侵蝕嚴(yán)重并加速了透氣磚的侵蝕。因而形成較深的凹坑。
(2)熱修補(bǔ)料粘結(jié)及抗沖刷性能差，使用幾爐后就完全脫離，對(duì)凹坑的修補(bǔ)不能起到有效的效果。
2.2鋼包未進(jìn)行底吹氬操作造成的積冷鋼
個(gè)別爐次在出鋼過(guò)程中不進(jìn)行鋼包底吹氬操作，在鋼水的高溫和靜壓力作用下造成新的滲鋼堵塞，影響在精煉工位的吹氬操作。從倒包情況看往往在鋼包底部有一層較薄的冷鋼。
2.3鋼水質(zhì)量、生產(chǎn)節(jié)奏等造成的積冷鋼
鋼水溫度低和流動(dòng)性差、生產(chǎn)節(jié)奏和事故原因造成個(gè)別鋼包在非吹氬位停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、鋼包烘烤不到位等都會(huì)增加透氣磚表面積冷鋼的幾率而影響鋼包底吹的透氣性能。從倒包情況看，往往在鋼包底部有一層較厚的冷鋼。
3、底吹系統(tǒng)漏氣
出現(xiàn)底吹系統(tǒng)漏氣的現(xiàn)象有兩種，一是非常明顯的管路系統(tǒng)漏氣，包括快速接頭對(duì)接、金屬軟管及管路焊接點(diǎn);二是漏氣出現(xiàn)在上壓板外邊緣處，主要是由于螺栓緊固不到位;少安裝密封墊片;涂抹的火泥過(guò)稀，在干燥過(guò)程中會(huì)形成較大的裂紋空間，使得氣體吹入后因鋼水靜壓力的存在導(dǎo)致氣體回流，沿縫隙從座磚與透氣磚之間向外溢出。
4、防漏機(jī)構(gòu)氣室不暢通
4.1過(guò)濾網(wǎng)有異物
異物主要來(lái)自于粉塵，使通過(guò)的氣體量減少。
4.2透氣磚后導(dǎo)管端頭起弧燒結(jié)
透氣磚后導(dǎo)管端頭燒結(jié)，阻斷了氣體的流入。絕緣管一是耐高溫性較差，受熱易燒損;二是材質(zhì)較脆易破裂。絕緣管損壞后失去絕緣效果，在鋼水精煉處理時(shí)起弧燒結(jié)。
4.3透氣磚磚芯后管內(nèi)有異物
吹氬膠管受高溫烘烤產(chǎn)生碳化，吹氬過(guò)程中碳化物集中在透氣磚磚芯后管內(nèi)造成堵塞。
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