鋼包底吹氬工藝在爐外精煉中廣泛采用。通過安裝在鋼包底部的透氣磚向鋼液中吹入氬氣,攪拌鋼水,快速分散,融化添加到鋼液中的合金、脫氧劑、脫硫劑等,使有害夾雜物和氣體上浮,達到精煉目的。透氣磚是關鍵性的功能元件,使用條件十分苛刻,受攪拌鋼液的沖刷,吹氧清掃及急冷急熱變化的間歇操作等。因此要求透氣性、抗熱震性、抗剝落性及抗氧化性要好,耐壓強度大,荷重軟化點要高。
一、結構
透氣磚在結構上,由于透氣孔形式不同而分為兩類:彌散透氣型和具有定向通氣孔的磚,而后者又由于定向通氣孔的結構特征而有多種類型,如直通孔型、迷宮型、狹縫型等。
二、安裝
在安裝方式上,可分為外裝式和內裝式,外裝式由座磚,套磚和透氣磚組成。座磚與包底一同砌筑,套磚和透氣磚預先安裝配好,然后裝入座磚中。內裝(整體)式透氣元件由透氣磚和座磚組合而成,二者先組裝在一起后砌于包底使用。一般外裝透氣磚損毀較快,使用壽命與包齡不同步,可從鋼包外拆除并更換新的,加速鋼包同轉。
(一)彌散型透氣磚
彌散型透氣磚,通常為剛玉質或鉻剛玉質,采用顆粒大小相同,利用填充料及結合劑配料,在液壓機或震動加壓成型機上成型,在高溫燒結過程中把顆粒緊緊地粘結起來,使磚成為堅固的塊體。而同尺寸的顆粒料決定了氣孔形狀和大小。如果要增大磚的透氣度時,還要補充添加燒燼添加物,其顆粒大小應該與填充料大小相同,而形狀與其同象。
工業應用的透氣磚可用63號電熔剛玉80%做顆粒料,工業氧化鋁(65%)和耐火黏土%)的混合料做結合劑,為20%,結合劑要在筒磨機里共同細磨,大于60μmm的含量不能超過1%~1.5%。泥料在濕碾機上進行混練,要求混練10min,泥料水分4.3%~5%,然后在篩孔尺寸5mm的篩子上過篩。磚坯在壓力35MPa的液壓機上成型,磚坯密度達2.60/cm3。磚在隧道窯或倒焰窯中燒成,燒成溫度1570℃。保溫22±2h,總燒成時間不能少于150h。
透氣磚的制造方法有多種,據河南耐火材料廠專家介紹:20%結合劑是用剛玉廢品(60%)與黏土(40%共同磨細制取的,泥料水分為4%~5%,壓制出來的磚坯密度為(2.60±2)g/cms,在隧道窯中經過86h燒成,高燒成溫度1560℃,保溫(5±1)h。
還有的采用電熔剛玉顆粒1~0.5mm75%,小于0.088mm20%,氧化鉻粉5%,外加%糊精粉及6%~7%磷酸配料,混合lObl5min,用摩擦壓磚機成型,一般磚坯的體積密度2.4~2.8g/cma,顯氣孔率25%以上。將磚坯干燥后,1500℃燒成。
彌散型透氣磚使用時,氣體壓力較小,耐用性差,對鋼液的攪拌效果亦差。我國目前主要采用定向通氣孔的狹縫式透氣磚,對鋼液攪拌效果好,不易堵塞,吹成率高,壽命長。
(二)狹縫式透氣磚
狹縫式透氣磚的制造工藝采用不定形耐火材料技術,澆注成型和高溫燒成相結合的工藝。透氣磚的材質一般為剛玉質,添加Cr203、尖晶石等改善磚的抗侵蝕性和抗滲透性。
透氣磚一般采用電熔白剛玉、板狀剛玉做顆粒料,純鋁酸鈣水泥,SiO2超細粉做結合劑,磷酸鹽做分散劑。
添加超微粉和分散劑能制成性能優良的超低水泥澆注料,添加氧化鉻能更有效地改善超低水泥剛玉質澆注料的高溫機械性能。透氣磚采用鉻剛玉材質,套磚采用剛玉質制成的整體結構直通孔透氣磚,其壽命同步。整體結構直通孔透氣磚的機械性能優良,透氣性能穩定,使用方便,安全可靠。
(三)尖晶石透氣磚
近年來,由于精煉鋼包大型化,對透氣磚的質量要求越來越高,鉻剛玉質透氣磚已不能滿足使用條件日益苛刻的要求。有些單位圍繞透氣磚的材質及制造工藝進行系統研究,并取得了一些成果。武漢科技大學、鄭州大學對剛玉尖晶石質透氣磚進行研究。武漢科技大學采用電熔白剛玉做顆粒料,加入尖晶石、鎂砂細粉,同時加入SiO2微粉、α—Al203微粉、CA—80水泥和鋯英石微粉、澆注成型,1550℃燒成的剛玉—尖晶石透氣磚(磚芯),與傳統的鉻剛玉磚比較,認為抗熱震性優于鉻剛玉磚,但體積穩定性不如鉻剛玉磚。由于狹縫式透氣磚芯的條縫比較窄(一般為200tim左右),如果透氣磚在燒成過程中體積變化比較大,將會影響磚縫的尺寸,終會影響透氣量,甚至吹不通。兩者的侵蝕指數相同,但鉻剛玉磚的抗渣滲透性要比剛玉一尖晶石磚強。但洛陽耐火材料研究院研究認為鉻剛玉透氣磚不論抗侵蝕性,還是抗滲透性都不如剛玉一尖晶石透氣磚。他們采用電熔白剛玉和板狀剛玉做主要原料,分別添加Cr203粉和鎂鋁尖晶石制造透氣磚。
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