LF炉用耐火材料

㈢滑板用耐火材料
滑动水口主要安装在钢包底部，滑板 （如图3）位于钢包滑动水口处，滑板部分是 关键部件，它的好坏直接影响到滑动水口的使 用寿命。 由于上、下滑板的滑动面承受高温钢水 的侵蚀和冲刷作用。因此要求滑板具有耐高温、 耐侵蚀、耐剥落、耐热震性和耐磨性的性能。 目前滑板的选材主要有：高铝质、镁质、铝碳 化硅质、铝碳质和铝锆碳质，这些材质可制成 烧成或不烧的滑板砖。
吹氩搅拌造成的钢液和炉渣对炉衬 的强烈冲刷、电弧的高温辐射作用，超 洁净钢长时间的精炼、间歇作业造成温 度波动等，造成耐火材料的侵蚀和剥落 比较严重。据国外资料报道，LF炉的精 炼操作费用的70%消耗在耐材上。因此， 耐火材料的选择就非常重要。
我国LF钢包渣线部位自从采用MgO-C砖代替镁 铬砖后，综合使用效果明显，使用寿命大幅提高， 上钢五厂（宝钢集团上海五钢有限公司）40吨LF 钢包渣线部位应用洛阳耐火材料厂生产的MgO-C砖， 并与电熔再结合镁铬砖进行了比较，使用结果表 明，其侵蚀速度为1.28mm/炉，远优于镁铬砖的 1.67mm/炉，使用39炉后发现，渣线MgO-C砖侵蚀 均匀，不像镁铬砖那样局部蚀损严重、不均匀。
近几年来，随着我国洁净钢产量的不断增加和质量的不断 提高，对 LF 精炼炉及其它炉外精炼设备用耐火材料提出了更 高的要求。它不仅要求耐火材料的使用寿命长，而且还要对钢 水有净化作用，至少不对钢水产生污染。 目前，为了满足 LF 精炼炉精炼帘线钢及其它高级钢种的 需要，研制出了镁白云石碳砖。经过在某钢厂 90 t LF 精炼 炉（精炼率100%）上多炉役使用，取得了良好的使用效果。镁 白云石碳砖其中游离CaO 能够吸附钢水中的[S]、[P]等非金属 夹杂物，反应生成C2S、C3S,使炉渣粘度变高，润湿角增大，阻 碍炉渣向砖内渗透，具有良好的抗渣性和净化钢水的功能，从 而提高其使用寿命。镁白云石碳砖含有较多游离CaO，在高温 下，蠕变大，塑性好，可以缓冲因温度波动而产生的热应力， 具有良好的抗热震性，适合于炉外精炼中温度变化剧烈的工作 环境。
㈡LF炉的机械设备
LF炉的机械设备包括钢包、钢包车、 精炼炉变压器、短网、底吹气系统、冷 却水系统、精炼炉炉盖、气动系统、合 金加料装置、排烟除尘系统。LF装置示 意图如图1
图 1 LF 装 置 示 意
1—石墨电极；2—合金料仓；3—底吹气透气砖； 4—钢包滑板
㈢LF钢包精炼炉的生产流程和功能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ㈡透气砖用耐火材料
透气砖是精炼耐火材料中重要组成 部分，在大多数炉外精炼设备中，都采用 透气砖吹入惰性气体，以强化熔池搅拌， 纯净钢液，并使温度、成分均匀。在LF炉 工艺过程中，没有底吹透气砖的正常工作， 以上工艺就不可能进行。因此，透气砖在 LF炉外精炼中所起的作用很重要。
LF炉外精炼用的透气砖有弥散型、 缝隙型、定向型三种。弥散型的缺点是 强度低，使用寿命不高；缝隙型的缺点 是吹入气体的可控性较差。定向型一般 为圆锥形和矩形，定向型透气砖的寿命 一般比不定向型高2～3倍。
LF炉用耐火材料
主讲人： 组员：
一、前言 二、LF炉的发展 三、LF炉简介 四、LF炉用耐火材料 五、总结
一、前言
LF(Ladle Furnace)被称为钢包精炼 炉，属于二次精炼炉，LF精炼是炼钢工业 中使用较多的炉外精炼设备之一。近几年 来，随着我国洁净钢产量的不断增加和质 量的不断提高，对 LF 精炼炉及其它炉外 精炼设备用耐火材料提出了更高的要求。 LF精炼纯净钢的研究近年来受到多方面的 关注，不同的炉衬耐火材料对精炼效果有 不同的影响。下面主要介绍一下LF炉及其 所用的耐火材料。
二、LF炉的发展
LF钢包精炼炉是由日本大同钢铁公司1971 年率先开发使用的。该公司用LF炉冶炼取代了 电弧炉，减轻了电弧炉的精炼负担，提高了电 弧炉的生产率。LF炉发展初期仅用于生产高级 钢，随着冶金、连铸及相关控制技术的发展， 扩大了LF炉的应用范围。 由于LF炉具有投资少、用途广、精炼效果 好等优点，近年来，国内外己将LF炉作为主要 的炉外精炼手段。
4、包底用耐火材料
大型LF炉包底用浇筑大砖，如日本 Asshiglass公司开发的Al2O3-MgO-SiO2 系浇筑大砖，抗渗透性好。LF炉包底用 高钙质干式捣打料，如奥地利Veitsch 镁砂公司开发的LF炉包底，用了含 CaO16%高钙质干式捣打料。LF炉包底座 砖用浇注料，例如日本开发的Cr2O3的超 低水泥高铝浇注料。
3、包盖用耐火材料
目前包盖一般采用浇注料，对浇注料的要求： 浇注料应具备良好的高温性能，以满足LF精炼炉 操作中的高温作业和喷溅炉渣所引起的侵蚀；浇 注料的抗热震性和耐剥落性均优，以适应LF精炼 操作中的温度变化及间歇作业；有较好的初期强 度和良好的施工性能。 高纯刚玉质浇注料采用整体浇注施工，它具 有施工方便、强度高、使用寿命长、工人劳动强 度低等特点。洛耐院西苑耐火材料厂生产的高铝 质浇注料，使LF炉的使用寿命达500炉以上。
生产实际中使用的引流砂有镁橄榄石质、 硅质、锆质等引流砂。镁橄榄石质的引流砂 烧结层出现的温度较低，LF精炼炉长时间精 炼，烧结层加厚，钢水上连铸浇铸时，自动 开浇率低，但其价格低廉。石英质砂缺点在 1200℃以上因为相变引起较大的体积膨胀， 导致填砂与水口内壁的附着力增加，不利于 开浇时填砂的自由下落。锆砂具有热膨胀率 低、导热性好、体积密度大、稳定性好、不 易被钢液润湿等优良性能，受到钢厂重视。
透气砖的材质主要为烧结镁质、 镁铬质、高铝质、刚玉质等。近年来， 在LF精炼钢包中使用最普遍的是包铁 皮的圆锥形透气砖，并与座砖配合， 装在包底的砌砖内。为便于更换，还 在透气砖和砖座之间加设套砖。随着 定向型透气砖质量的提高，其使用寿 命可达到与包底寿命相同，这样就有 条件使用矩形透气砖，以提高透气砖 安装砌筑的质量。
㈠钢包内衬用耐火材料
钢包内衬由于不同精炼方式而要求不同， 总体来讲，钢水在钢包精炼时，包衬的工作 条件十分苛刻，主要有以下几个特点：高温， 一般精炼温度高达1600～1800℃；炉渣成分 和碱度变化大（碱度从0.5会增加到4左右）； 高温下真空，真空度可达到66Pa，有些耐火 材料会发生分解；急冷急热温度变化大，造 成耐火材料的侵蚀剥落；钢渣在钢包内停留 时间长，对钢包耐火材料的热负荷强度较大。
三、LF炉简介
㈠LF钢包精炼炉定义
LF钢包精炼炉是将电炉内还原熔 炼的钢水送入钢包，在将电极插入钢包 钢水上部炉渣内并产生电弧，边加入合 成渣，边用氩气搅拌，使钢包内保持还 原性气氛，并且能调节钢水温度，工艺 缓冲，满足连铸、连轧的重要冶金设备， 钢包炉是炉外精炼的主要设备。目前, 已将此法与转炉配合使用，对钢水进行 脱氧、脱硫及调整成分。
五、总结
LF炉是一项提高产品质量,降低生产 成本的先进技术,是现代化炼钢工艺不可缺 少的重要环节。由于LF炉选用不同种类的 耐火材料砌筑，使LF炉具有高碱度、耐高 温、抗渣性、耐侵蚀、抗热震性等功能。 只有强化每项功能的作用,才能发挥LF精炼 炉的优势,生产出高品质纯净钢种。
图2 钢包精炼法生产流程图 1、真空脱气功能。 2、使钢液具有升温和保温功能。 3、氩气搅拌功能。
四、LF炉用耐火材料
LF的耐火材料主要指钢包的耐火材料。钢 包的耐火材料包括钢包内衬耐火材料、透气砖、 滑板、出钢口填料（即引流砂）等。
对钢包耐火材料的主要要求： *耐高温，能经受高温钢水长时间作用而不熔融软化； *耐热冲击，能反复承受钢水的高温和钢水浇铸以后的高 温向低温转变而不剥落； *耐熔渣的侵蚀，能承受熔渣和熔渣碱度变化对内衬的侵 蚀作用； *具有足够的高温机械强度，能承受钢水的搅拌和冲刷作 用； *内衬具有一定的膨胀性，在高温钢水作用下，使内1 衬之间紧密接触而成为一个整体。
图3
两层式滑动水口
㈣出钢口填料（即引流砂）用耐火材 料
打开钢包口的滑动水口时，钢包能否自开是使用 滑动水口的关键，尤其对质量要求较高的钢种来讲， 钢包能否自流，是影响钢种成本的基本保证，为此， 引流砂的选取十分重要。引流砂的选取应满足以下要 求：由于引流砂在钢包水口中长时间高温状态，要求 烧结层的耐火度高；由于引流砂填入水口后直接与钢 水接触，起始烧结温度不易过高；引流砂在使用过程 中承受较大的钢水静压力，要求具有良好的流动性。
所以渣线部位采用的优质耐火材料 具用高碱度、耐高温（MgO、CaO的熔点 分别为2800℃和2500℃，它们是高熔点 氧化物）、耐侵蚀、抗热震性好的的特 性。
2、包壁用耐火材料
包壁通常采用锆质砖和结合Al2O375%～90%的 烧成或不烧Al2O3-C砖，近年来为生产洁净钢，流 行采用高碱度精炼渣，大量配入萤石，以强化钢 液搅拌等，使包壁衬侵蚀损坏特别严重。为此， 包壁衬发展用增加Al2O3-C砖中的氧化镁含量，降 低成本的镁橄榄石和镁碳砖。
1、渣线部位用耐火材料
渣线部位可选用MgO-Cr2O3砖、MgO-C砖、 MgO-CaO-C砖等碱性耐火材料来提高其使用寿命。 早期钢包渣线部位使用的耐火材料是直 接结合镁铬砖、电熔再结合镁铬砖等优质碱性 砖，但其伴有严重的六价铬污染。随着技术的 发展，MgO-C砖成功在转炉上使用后，LF钢包渣 线部位也开始使用MgO-C砖，并取得了良好的使 用效果。目前，我国和日本一般都使用含碳量 为12%～20%的以树脂结合的MgO-C砖，而欧洲多 采用沥青结合的MgO-C砖,含碳量一般在10%左右。