精炼钢包底吹透气砖不过气的分析与改进
120t钢包底吹氩参数数理模拟研究及工艺优化
１．１ 基本假设
由于熔池内部存在复杂的运动过程，模型建立 时基于以下假设［２］ ：
（ １） 流体为 不 可 压 缩 黏 性 流 体， 初 始 状 态 下 熔
池内充满液相；
（ ２） 气泡浮力是驱动钢液循环流动的动力；
ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｂｙ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ａｃｔｉｖｅ ｚｏｎｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ａ １２０ ｔ ｌａｄｌｅ ｉｎ ＬＦ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｐｌｕｇ ａｎｄ ａｒｇｏｎ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｚｏｎｅ ｉｎ ｌａｄｌｅ ｉｎ⁃ ｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｘｉｎｇ ｔｉｍｅ ｒｅｄｕｃｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ａｒｇｏｎ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ， ｔｈｅ １２０ ° ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｐｌｕｇ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｏｔｈｅｒｓ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｒｇｏｎ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｉｓ ｓｍａｌｌ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｌｅ ｂｒｉｃｋ ｆｏｒ ｅｘｉｔｉｎｇ ｌａｄｌｅ ｉｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ． Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｌｔｅｎ ｏｆ ｓｌａｇ ａｎｄ ａｌｌｏｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｓ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｔｉｍｅ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ， ｉｔ ｉｓ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｗａｓｔｅ ｂｙ ｌｉｃｋｉｎｇ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ ＬＦ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ａｒｇｏｎ ｂｌｏｗｉｎｇ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｅｒｍｅａｂｌｅ ｂｒｉｃｋ
钢包底吹氩座砖修补料的改进与应用
钢包底吹氩座砖修补料的改进与应用凡箭（酒钢集团宏兴股份公司耐材公司，甘肃，嘉峪关，735100）摘要：本文通过调节水泥和微粉的加入量，并改变分散剂的品种，对钢包底吹氩座砖修补料的生产配方进行了改进研究。
结果表明：在一定量的范围之内，随着微粉或者水泥量的增大，强度增强；选用适合的分散剂可以防止800~1000℃爆裂。
关键词：座砖修补料；高性能水泥；超微粉；分散剂Improvement and Application of Repairing Material forLadle Bottom Blowing Argon BrickFan Jian(Keli refractory Co.of Hongxing Iron &Steel Co.Ltd.,Jiuquan Iron and Steel (Group)Corporation,Jiayuguan,Gansu,735100)Abstract:By adjusting the adding amount of cement and micro powder,and changing the type of dispersant,the production formula of repairing material for ladle bottom blowing argon brick is improved.The results show that in a certain range,the strength increases with the increase of the amount of micro powder or cement,and the suitable dispersant can prevent 800~1000℃burst.Key words:brick repair material;high efficiency cement;superfine powder;dispersant1前言传统的底吹氩座砖修补料一般采用磷酸盐结合的刚玉浇注料，中、低温强度低，需要添加烧结剂助烧强度才能大幅度地提升，因此在修补后需较长时间的烘烤方可投入使用，否则使用效果差。
酒钢120 t钢包底吹外装式透气砖应用工艺优化研究
第４１卷第５期２０１９年１０月甘㊀肃㊀冶㊀金ＧＡＮＳＵ㊀ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＶｏｌ.４１Ｎｏ.５Ｏｃｔ.ꎬ２０１９文章编号:１６７２￣４４６１(２０１９)０５￣００９２￣０２酒钢１２０ｔ钢包底吹外装式透气砖应用工艺优化研究李㊀震(甘肃东兴铝业有限公司ꎬ甘肃㊀嘉峪关㊀７３５１００)摘㊀要:透气砖在钢包吹氩中有极其重要的作用ꎬ其材质㊁安装方式㊁管路维护是影响钢包寿命及安全性的关键因素ꎬ介绍了酒钢１２０ｔ钢包底吹透气砖的安装方式㊁材质ꎬ阐明了透气砖底吹失败的原因ꎬ通过工艺优化等措施解决了透气性差的问题ꎬ提高了吹开率及透气砖的一次性使用寿命ꎬ为技术指标进步奠定了基础ꎮ关键词:透气砖ꎻ工艺优化ꎻ１２０ｔ钢包中图分类号:ＴＱ１７５.７㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:ＢＳｔｕｄｙｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆ１２０ＴｏｎＬａｄｌｅＰｕｒｇｉｎｇＰｌｕｇＢｒｉｃｋｏｆＪＩＳＣＯＬＩＺｈｅｎ(ＤｏｎｇｘｉｎｇＡｌｕｍｉｎｕｍＣｏ.Ｌｔｄ.ꎬＪｉｕｑｕａｎＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌ(Ｇｒｏｕｐ)ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎꎬＪｉａｙｕｇｕａｎ７３５１００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｐｕｒｇｉｎｇｐｌｕｇｂｒｉｃｋｐｌａｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｌａｄｌｅａｒｇｏｎｂｌｏｗｉｎｇꎬｉｔｓｍａｔｅｒｉａｌꎬｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎꎬｐｉｐｅｌｉｎｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｉｓｔｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒｓｏｆａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｌａｄｌｅꎬａｎｄｓａｆｅｔｙ.ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅ１２０ｔｏｎｓｏｆｕｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｅｌａｄｌｅｐｕｒｇｉｎｇｐｌｕｇｂｒｉｃｋｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎꎬｍａｔｅｒｉａｌꎬｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓｔｈｅｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｏｆａｉｒｂｒｉｃｋｂｏｔｔｏｍｂｌｏｗｉｎｇꎬ.ｔｈｒｏｕｇｈｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｐｏｏｒｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙꎬｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｂｌｏｗｎｏｐｅｎｒａｔｅａｎｄｏｎｅ－ｏｆｆｓｅｒｖ￣ｉｃｅｌｉｆｅｏｆｐｕｒｇｉｎｇｐｌｕｇｂｒｉｃｋꎬｗｈｉｃｈｈａｓｐａｖｅｄｔｈｅｗａｙｆｏｒｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｏｆｐｒｏｇｒｅｓｓ.ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ｐｕｒｇｉｎｇｐｌｕｇｂｒｉｃｋꎻｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎꎻ１２０ｔｏｎｓｓｔｅｅｌｌａｄｌｅ１㊀引言吹氩通常是指在浇注钢包或砖砌钢包底部砌一块或数块透气砖ꎬ出钢后通过透气砖吹入氩气造成钢包中钢液的搅动ꎮ吹氩可促进钢中夹杂物的上浮ꎬ可以部分去除溶解在钢中的气体和均匀成份ꎮ钢包吹氩[１]是一种重要炼钢工艺ꎬ在配合连铸场合ꎬ钢包吹氩可起到调整钢液温度的作用ꎮ而透气砖是该工艺重要的功能元件ꎮ优化透气砖的使用性能㊁使用管理对提高吹成率ꎬ改善钢水质量有重要的现实意义ꎮ透气砖按安装方式分为整体式透气砖和外装式透气砖[２]ꎮ整体式透气砖安全系数高ꎬ寿命较长ꎬ安装方便ꎬ但更换困难ꎮ整体式透气砖适用于吹氩时间低㊁透气砖寿命能与钢包寿命同步的工艺条件ꎮ外装式透气砖更换方便ꎬ但由于附有安装设备ꎬ结构相对较复杂ꎬ对砖芯的现场安装质量要求较高ꎬ容易造成人为操作事故ꎮ外装式透气砖由于能快速更换砖芯ꎬ对钢包的周转及包龄提高有益ꎬ适用于吹氩时间长㊁透气砖更换频繁的工艺状况ꎬ特别是精炼钢包ꎮ为优化透气砖应用工艺ꎬ目前国内常用的方法有如下几种[３－４]:改进透气砖材质㊁合理安排透气砖装配尺寸㊁维护管理底吹管路㊁控制底吹氩气量㊁钢包容量及高度等ꎮ在以上研究中ꎬ对材质㊁尺寸㊁高度及容量等多方面进行了改进ꎬ而对于透气砖应用工艺上没有较为详细的优化方案ꎮ目前ꎬ酒钢二炼钢钢包精炼比为１００％ꎬ使用的透气砖材质:铬刚玉质契形狭缝式透气砖ꎮ安装方式:外装式ꎮ长度:５００ｍｍꎬ供货厂家主要有两家ꎮ２㊀使用中存在的问题使用中存在的问题为透气量小ꎬ底吹管路焊接不牢ꎬ打结中透气砖堵死ꎬ刚玉火泥涂抹不均匀ꎬ锁紧松动等问题ꎬ以上问题导致钢包一次性上线寿命一度下滑ꎬ平均寿命约为１５炉ꎬ同时由于钢包底吹吹不开直接导致倒包作业ꎬ倒包作业对单线生产来说存在极大的断浇风险ꎬ其次就是钢包周转严重紧张ꎬ转炉面临等包ꎬ同时导致钢水衔接紧张ꎬ更为严重的是透气砖渗钢或漏钢事故ꎮ３㊀针对以上问题采取的措施３.１㊀透气砖透气性测量对所有进入现场的各厂家透气砖对照出厂测定的透气性进行检测ꎬ同时通过肉眼观测缝隙的数量(标准为２０条)ꎬ用塞尺测量缝隙尺寸(标准为０.１５~０.２ｍｍ)(仅供参考)ꎬ通过对前期透气砖性能的检测避免了不合格产品的上线使用ꎬ为底吹提供了保障ꎮ表１为某厂７月份透气砖检测情况ꎮ表１㊀７月份某厂家透气砖检测情况出厂编号压力/ＭＰａ流量/(ｍ３/ｈ)狭缝数量备注３７＃０.３９８３２.９１９合格６＃０.４０２３４.２２０合格１４＃０.４３３４.２２０合格１７＃０.４３４.２２０合格５４＃０.４０１３４.２２０合格３.２㊀加强砌筑打结过程中透气砖的保护⑴中途下线小修更换透气砖后ꎬ修补包底下料时ꎬ用石棉毡堵塞透气砖缝隙ꎬ同时避免破坏透气砖缝隙涂抹的腊层ꎬ防止下料中料堵塞透气砖ꎬ影响透气性ꎮ打结过程中要确保透气砖尾管不进入灰尘杂物ꎮ钢包修理完应将透气砖头部垃圾清理干净ꎮ⑵下料过程中规定透气砖工作面不低于包底５０ｍｍꎬ以防止使用中结冷钢ꎬ不高于３０ｍｍꎬ防止料堵塞透气砖ꎮ⑶修补完毕的钢包在烘烤前放倒后将石棉毡取出ꎬ检查透气砖缝隙情况ꎬ然后方可烘烤ꎮ３.３㊀火泥涂抹及安装技巧用塑料手套将涂抹好的火泥均匀的涂抹至透气砖上ꎬ涂抹按照逆时针方向ꎬ涂抹速度缓慢ꎬ尽量避免每次涂抹后产生棱角ꎬ小修包安装的透气砖大头部分要求略后于小头部分ꎬ安装时两人作业ꎬ一个在钢包里面拉ꎬ一个在外面推ꎬ必须同时用力ꎮ３.４㊀锁紧装置及底吹管路的整改根据对钢包底吹管路的路线的核定ꎬ管路不允许超过５个弯道ꎬ变形的管路需要及时进行处理ꎬ锁紧装置紧固好以后ꎬ将锁紧与钢包底部焊接牢固ꎬ解决了松动问题ꎬ上线前通过压缩空气试验ꎬ保证各管路接头无漏气现象ꎬ锁紧无松动同时检查透气砖套砖与座砖之间紧密程度ꎮ３.５㊀炼钢协商后的措施因底吹透气砖侵蚀后凹型部位易积钢凝固ꎬ规定浇完钢后在大包回转台立即接通气源(氩气或压缩空气)ꎬ吹出气道中尚未凝固的渗钢及底吹透气砖凹陷部位的积钢ꎮ钢包在翻包倒渣后将其吊至热修区放倒ꎬ然后接上快速接头用压缩空气或氩气测试透气砖流量ꎬ若达到使用流量要求ꎬ则可拔出快速接头ꎬ不作处理或轻微处理ꎻ若流量不能满足要求ꎬ则采用烧氧反吹措施ꎬ具体作法是:透气砖接通高压气源ꎬ同时在钢包正面用氧气或煤氧枪清除透气砖工作面残留的冷钢冷渣ꎬ直至透气砖流量达到要求ꎮ保证透气砖流量和吹成率满足要求的前提下ꎬ应尽量避免长时间烧氧ꎮ烧氧时ꎬ氧枪前端与透气砖工作面的距离保持在５０ｍｍ左右ꎮ４㊀结语钢包透气砖是炼钢工艺重要的功能元件ꎬ加强管理及采取各种技术措施ꎬ能有效提高钢包的吹氩率ꎬ使其达到或接近１００％ꎬ较高的钢包吹氩率对炼钢生产的顺行具有非常重要的意义ꎮ通过采取以上措施ꎬ钢包吹氩吹成率从平均９０％提高到平均９７％以上ꎬ并且杜绝了透气砖的漏钢事故ꎬ钢包一次性寿命达到１９.６炉ꎬ钢包透气砖使用取得了良好的效果ꎮ参考文献:[１]㊀周卫胜.钢包透气砖在生产中的应用[Ｊ].安徽:冶金学院学报ꎬ２００６(０２):１３￣１６.[２]㊀贾祥超ꎬ彭开玉ꎬ邵俊宁ꎬ等.首钢迁钢２１０ｔ钢包外装式透气砖应用实践[Ｊ].耐火材料ꎬ２０１６ꎬ５０(０２):１４７￣１４９. [３]㊀宁知常.提高钢包底吹透气率工艺的研究与应用[Ｊ].甘肃冶金ꎬ２０１７ꎬ３９(０１):８￣１４.[４]㊀靖振权ꎬ颜慧成ꎬ丁㊀剑ꎬ等.１２０ｔ钢包底吹氩参数数理模拟研究及工艺优化[Ｊ].河南冶金ꎬ２０１８ꎬ２６(０５):１７￣１９//２５.收稿日期:２０１９￣０５￣１０作者简介:李㊀震(１９７７￣)ꎬ男ꎬ陕西省户县人ꎬ工程师ꎬ本科ꎬ学士学位ꎮ主要从事铝冶炼工作ꎮ３９第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀李㊀震:酒钢１２０ｔ钢包底吹外装式透气砖应用工艺优化研究㊀㊀㊀㊀㊀。
4-122钢包底吹氩工艺技术改进
2007中国钢铁年会论文集钢包底吹氩工艺技术改进米源李凤喜邹继新韩树良（武汉钢铁（集团）公司第三炼钢厂, 武汉430083）摘要分析了影响钢包底吹氩成功率的各种因素，包括透气砖的抗钢水渗透性能、抗熔渣渗透性能、透气砖抗热震性、钢包透气砖的清理维护、底吹管道、转炉出钢操作、氩气源压力以及大钢包温降大等因素，提出了相应改进措施。
实施相应的措施后，通过实践使钢包底吹氩成功率由90％提高到99％，满足了品种钢的生产需要。
关键词钢包 透气砖 底吹氩Technology and Improvement of Argon Blowing from Bottom of LadleMi Yuan Li Fengxi Zou Jixin Han Shuliang（No.3 Steelmaking Plant of WISCO,Wuhan, 430083）Abstract Factors influencing the hit rate of ladle bottom argon bubbling are analyzed, including the anti-molten steel permeate function of the permeable brick, the anti-flag permeate function of the permeable brick, hot earthquake of the permeable brick, the tidying up and maintenance of the brick, the piping of the bottom blow, tapping operation ,argon source pressure and the temperature drop of ladle. And improvement measure is put forth. The hit rate of ladle bottom argon bubbling has increased from 90％to 99％by practice .The demand of grade steels are well satisfied.Key words ladle, permeable brick, bottom argon bubbling钢包底吹氩工艺是炼钢过程中一个十分重要的环节，它的作用是对钢水进行搅拌。
双透气砖钢包吹氩技术
双透气砖钢包吹氩技术的应用摘要：通过应用钢包双透气砖吹氩技术，提高了钢包底吹率，减少了钢包底吹氩死区，使钢水成分和温度更加均匀，并降低钢中夹杂、减少铸坯成分偏析，因而提高了钢水质量及轧材性能的稳定。
1前言莱芜钢铁股份有限公司炼钢厂（简称莱钢炼钢厂）为了保证钢水成分合格率及均匀性，采取精炼平台氩后取样快速反馈措施，应用精炼在线成分微调技术工艺，实现成分的预知预控，以适应转炉快节奏生产的需要。
但是在钢包底吹氩方面，由于单透气砖钢包吹氩存在死区，搅拌不均匀，易造成成分偏析，从而影响轧材质量，或者钢包底吹不开，对生产组织带来了较大的影响。
为此，通过对吹氩工艺进行研究与分析，提出了双透气砖钢包吹氩技术工艺。
2双透气砖钢包吹氩工艺2.1 双透气砖在钢包中的位置在双透气砖钢包中，两块透气砖的位置如图1所示。
图中，水口和原透气砖安装位置不变（半径中心处）；新透气孔位置在钢包中心线到内衬距离的1/2处；电极外接圆直径为钢包内衬直径的1/3。
图1 钢包双透气砖安装位置示意图2.2 双透气砖钢包吹氩分析根据单透气砖吹氩搅拌的特征，氩气泡引起钢液的循环流动大体可以分为气-液卷流区、水平流区、熔池壁附近的向下流区、熔池下部的向心流区。
通过氩气泡群所产生的浮力驱动钢液向上流动，从而带动各区域的钢水进行循环流动，达到均匀成分及温度的目的。
由于单透气砖位置在钢包内衬到钢包中心线1/2处，钢包另一侧水口周围则成为死区，钢水搅拌能力较弱，成分、温度及脱氧均匀性较差，夹杂物上浮能力也比较弱（如图2所示），当氩气流股较弱时，不能带动整个钢包内钢水的循环流动，这种表现尤为突出。
在生产中发现，大包开浇取样时，钢样冒碳花现象严重；开浇3min时取样（约浇7～8t钢）没有出现这种现象；另外，在中包烘烤较好的情况下，第一炉多次出现少量皮下气泡。
这充分说明在钢包水口周围存在死区，开浇后，这部分钢水先通过水口流出，由于未能充分均匀搅拌，导致这部分钢水脱氧程度弱，钢中氧含量平均在145×10-6左右，致使轧材出现皮下气泡、性能不合等质量问题。
提高90t钢包透气砖使用寿命的生产实践
ｏ ｆ ｂ ｒ ｉ ｃ ｋ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｕｔ ｓ ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ ｒ ｅ ｌ ｅ ｖ ａ ｎ ｔ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ．Ａｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ｌ ｉ ｆ ｅ ｏ ｆ 团股份有 限公 司 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ０ １ ）
摘 要 钢包透气砖是 Ｌ Ｆ精炼炉 的关键耐火材料 ， 透气砖 的使用 寿命 及吹氩搅拌效果对 钢的质量有着 直接影响。
本文针对 ９ ０ ｔ 钢包透气砖 在使用过程 中出现的问题 ， 分析了影响透气砖使用寿命 的因素并提出了相应的改进措施 ， 使 透气砖平均使用寿命 由原来 的 ６ ． ２ ５次提高到 ６ ． ８ 次， 透气砖透气率 由 ９ ２ ％提高到了 １ ０ ０ ％， 满足了正常生产 的要求。 关键词 透气砖 ； 透气率 ；使用寿命
文 章编 号 ： １ ６ ７ １— ３ ８ １ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ ０ ２ ２— ０ ３ 中 图分 类号 ： Ｔ Ｆ ７ ０ ２ ． ９ 文献 标 识 码 ： Ａ
ⅣⅢ ＴＨ ｏＤＳ Ｔｏ Ｉ Ｍ口 Ｅ ， ＲｏＶＥ ＴＨ Ｅ ＬＩ ＦＥ． Ｓ ＰＡＮ ｏＦ ＰｏＲｏＵＳ ＰＬＵＧ ＢＲＩ ＣＫＳ
ｐ ｌ ｕ ｇ ｂ ｒ ｉ ｃ ｋ ｓ ｉ ｓ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ６ ． ２ ５ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ｕ ｐ ｔ ｏ ６ ． ８ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｐ ｅ ｒ ｍｅ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｉ ｓ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ９ ２ ％ ｔ ｏ
ＦｏＲ ９ ０ ｔ ＬＡＤＬＥＡＴ ＴＡＩ ＮＪ Ｉ Ｎ Ｐ Ｉ Ｐ Ｅ ＣｏＲＰ ｏＲＡＴＩ ｏＮ ＬＴＤ．
透气砖技术及其在倾动式精炼炉上的应用
透气砖技术及其在倾动式精炼炉上的应用摘要:介绍了透气砖技术,阐述了倾动炉使用透气砖的难点及解决方法,对比分析了使用透气砖所获得的工艺技术指标,总结了世界范围内首次在倾动炉上大规模使用透气砖对本行业所带来的深远影响。
关键词:倾动炉透气砖金川集团公司为了发展循环经济、进一步拓展原料市场,决定采用倾动式精炼炉（以下简称倾动炉）处理废杂铜。
倾动炉是上世纪60年代由瑞士麦尔兹公司开发的．它综合了固定式反射炉和回转式精炼炉的优点,具有能耗低、自动化程度高、安全可靠等特点,是处理废杂铜的理想炉型,迄今国内外已有l0余家工厂采用该炉型进行废杂铜的精炼。
为了进一步提高效率、降低能耗,金川公司结合自身的经验,希望在倾动炉上能使用透气砖。
1、透气砖技术1.1 透气砖技术简介透气砖是一种特殊的耐火材料,气体可以通过透气砖进入炉内,而炉内液体则不会漏出。
使用时将透气砖砌筑在炉底,通过透气砖向炉内通入气体,达到搅动炉内熔体、优化传热与传质的目的。
透气砖按气体通道的形式可分为三种:狭缝型、直通型和弥散性。
狭缝型透气砖在制造过程中将镶嵌材料与耐火材料整体成型,经高温烧成,镶嵌材料受热熔化、挥发而形成狭缝,狭缝宽度一般为0.18mm,气体可以通过狭缝进入炉内,狭缝型透气砖的特点是制造工艺简单、价格低,其缺点是对于渗透性强的熔体来说,使用过程中易堵塞;直通型透气砖是将数量不等的钢管埋入砖中而制成,孔径一般为0.6～1.0mm,其特点是透气效果好、搅动强度大,缺点是后期易堵;弥散性透气砖是在制造过程中在砖内形成数量众多的贯通型微小气孔,其特点是气孔率高、气体分布和流动合理,其缺点是制造工艺复杂,价格昂贵。
透气砖技术在钢铁行业及铝工业中已经得到成功的应用,有色冶金中自金川公司2003年首次在回转阳极炉上使用透气砖后,目前国内已经有多家铜厂在回转阳极炉上使用了透气砖技术。
透气砖系统包括控制柜、气体输送管道及透气砖本体三部分。
控制柜由仪表控制系统和各种阀门组成,是专门用于控制透气砖系统运行的装置,透气砖的各种操作均通过控制站进行。
狭缝式透气砖在LF精炼过程中(吴晓改)
狭缝式透气砖在LF精炼过程中的热应力分析傅秋华贺中央吴晓濮阳濮耐高温材料（集团）股份有限公司在准确测量狭缝式透气砖和座砖的物理参数的基础上，建立其简化的3D模型，利用有限元分析手段模拟了其在整个LF流程中的温度场和热应力场，并模拟了不同结构透气砖吹氩精炼阶段中热应力场。
通过分析，吹氩精炼阶段透气砖热应力显著增大且产生应力集中，应力集中部位的热应力呈现为轴向拉应力状态；在吹氩精炼阶段，狭缝数量对于透气砖的热应力变化规律没有明显的影响，通过增加锥度，狭缝长度和狭缝离透气砖中心的距离，可有效降低透气砖轴向拉应力。
由于LF精炼可以提高钢液的纯净度以及满足连铸对钢液成分以及温度的要求，使得转炉配LF也得到迅速发展，几乎所有的钢厂都配有LF。
（LF精炼具有微调钢水成份、温度，处理时间满足多炉连浇要求的特点，在炉外精炼设备中占了主导地位，大大提高了我国转炉钢和电炉钢的炉外精炼比[1]。
底吹氩透气砖精炼是LF中最重要的环节之一，狭缝式透气砖作为吹气元件以其高寿命、高吹成率广泛运用于LF精炼系统里。
但是由于透气砖使用环境非常恶劣，在使用过程中经常发生非预期损毁，所以，提高透气砖的稳定性和使用寿命成为了许多技术人员的研究课题。
导致透气砖损毁的因素主要有热应力、钢液冲刷和化学侵蚀，而热应力是导致透气砖损毁的主要因素[2]。
笔者利用有限元分析方法，对LF精炼流程中狭缝式透气砖的温度场和热应力场进行仿真，同时也研究了狭缝式透气砖的结构对其热应力的影响。
1、数学模型1.1透气砖实体模型的选择和简化钢包透气砖一般配合座砖一起安装在钢包的底部，由于钢包和透气砖座砖之间预留有缝隙，所以除了热传导，钢包不会对透气砖应力有明显的影响，所以笔者选择分析对象为狭缝式透气砖和配套座砖。
由于实际狭缝的宽度一般只有0.1mm~0.2mm[3]，而在有限元分析模型中，需尽量避免狭长形的实体[4]，所以本次分析将透气砖的狭缝宽度放大以满足有限元分析的要求。
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２１ 底吹透气砖产生裂纹 ， ．． ２ 砖体和气道渗钢
从用后残 留物取纵 向剖析 ， 透气砖 产生裂纹 分为 纵 向和横 向两种 ， 时单独 出现 ， 时同时出现。 有 有 纵裂 纹 引起钢 液从纵裂纹处渗 入并扩延到气道 ， 形成 纵 向 钢水 渗透 ；横 向裂 纹多 出现在透气砖 体至 钢液面 ３ ０
３ 采取的相应措施
３１ 降低 狭 缝 式 透 气砖 气道 堵 塞 的措 施 ．
３１１ 调 整狭缝参数 ．．
原透气砖狭缝参数 为单环分布 ２ 条狭缝 ，狭缝 ４
约 占透气砖气道堵塞 的 ６ ％。分析其原 因： ２
（） １透气砖狭缝参数设计的缝隙过大 ； （） ２ 氩气管道 系统未安装排气支路 ， 结束操作 时 ，
透气砖本 身就会 由于倒吸管 的原因 ， 使得 Nhomakorabea液 回流进
入透气砖狭缝 ； （ ） 气砖 的热稳 定性 差 ， 触高 温钢水 后其 表 ３透 接 面受热应力作用发生尺寸变化 ＿钢水 容易渗入。 ｌ ＿ ，
２１ 狭 缝式透气砖 气道堵塞 ．
通过对堵 塞透气砖残 留物 的分 析 ， 主要有 以下 几
造 成透气砖 超 时空吹 ； 产检修 时 ， 包停放 时 间过 停 钢
长， 受烘烤 器 限制 ， 造成有 的钢包烘烤时 间短 ， 底温 包
（钢 铁 冶 炼 ）
一 ５ １—
天律 分 么
度极低 。出钢 时发生非正常 的透气砖横断裂现象 。
精炼钢包底 吹透气砖不过气 的分析 与改进
精炼钢包底吹透气砖不过气 的分析与改进
杜 萍
（ 津钢铁 集 团有 限公 司炼－ ） ， 天 ￣ － 天津 ３００ ） ｇ－ １ ０３ １
【 摘 要】 通过对实际生产 中精炼钢包底吹透气砖不 过气事故 案例进行跟踪取样分析 ， 找出其产生 的原 因。分析认为狭缝
２１ 钢水穿透透气砖堵塞 防漏机构气室 ．－ ３
从 座砖与透气砖之 间向外溢 出。
２４ 防 漏机 构 气 室 不 畅通 ．
操作工对透气砖使用判 断出现失误 ， 透气砖残余
厚度 薄 ， 吹氩 过程 中造 成钢水 穿透 ， 在 流入 到防漏 机
２４１ 过滤 网有异物 ． ．
异物 主要来 自于粉尘 ， 使通过的气体量减少 。 ２４ 透气砖后导管端头起弧烧结 ．２ ．
的顺 行及生产成本 。 要提高精炼钢包底 吹透气砖 的吹 成率 ，需要分 析影 响底吹透气砖不 过气的各种 因素 ，
并制定相应 的改进措施 ， 以杜绝此类事故 的发生 。 ２ 精炼钢包底 吹透气砖不 过气 的原因分析 通 过统计 ２ 起钢 包底 吹不过 气或 流量低 而造 １ １ 成的倒包事故 ， 其主要原 因见 图 １ 。
构将机构气室堵塞 ， 见图 ２ 中断了气体的流入。 ，
透气砖 后导管端头烧结 ， 阻断 了气 体 的流人 。绝 缘管一是 耐高温性 较差 ， 热易烧 损 ； 受 二是材 质较脆
易破裂 。绝缘管损坏后失去绝缘效果 ， 在钢水精炼 处
理时起弧烧结 。
２ ． 透气砖砖芯后管 内有异物 ．３ ４ 吹氩胶管受高温烘烤产生碳化 ， 吹氩过程 中碳 化 物集 中在透气砖砖 芯后 管内造成堵塞 。
覆盖有较厚 的冷钢而造成堵塞的发生率降低 了 ５ ．％， ５４ 明显减少 了防漏机构漏气和堵塞的事故 ， 取得 了良好 的效果 。
［ 关键词】 精炼钢 包
１ 引言
狭缝 式透 气砖 防漏机构 改进
个 因素 。
随着冶金行业 品种 和产品质量 的不 断提升 ， 各钢 铁公 司都在加大对 炉外精炼的投入和研究 。 天津钢铁 集 团有 限公 司 （ 以下 简称 天钢 ）配备 了 ３ Ｌ 炉 ， 座 Ｆ １ 座Ｖ Ｄ炉 炉外 精炼装备 ， 而影 响其 工艺 的关 键是精炼 钢包 底吹透气砖的透气性能 。 精炼钢包底吹 的原理是
ｍ ｍ范 围内 ，钢 液 渗入 到 横裂 纹处 形 成一 层约 ０３ ． ５
ｍ ｍ
厚 的钢片 。产生裂纹原 因 ： （） １透气砖 的抗热稳定性不稳定
出钢前 钢包 温度为 ８０ ９ ０℃， 炉 出钢温 度为 ０ ～０ 转 １ ４ ～ ６ ，透气砖上 部 由于温差 大而产生 热应 ０ １ ０ｏ ６ ６ Ｃ
力， 引起裂纹 和脱落 。 另外 ， 低温高 速的惰性气体使透 气砖狭缝 区域温度较其他 部位低 ， 使透气砖 内部 产生
较大 的温差 ， 导致透气砖碎裂 、 断。 横
（） ２ 非耐材原 因出现 的横断裂
图 １ 精炼钢包底吹不过气或流量低原 因分类图
转炉 吹氩开关设置在 炉下 ，开气时 间不易 控制 ，
式透气砖气道的堵塞 、 透气砖 表面覆盖有较厚 的冷钢 、 底吹系统 的漏气 、 防漏机构气 室不 畅通 等因素造成 了精炼钢包底吹不成
功 。针对上述因素 ， 采取 了相应 的改进措施 ， 包括对狭缝参数 的调整 、 透气砖 材质的优化 、 安装预报警装置 、 吹氩管路的改进 、 防
漏钢机构 的调整 、 座砖 和热修补料 的优化 以及规范操作等。 结果表明 ， 因透气砖气道堵塞 的发生率降低 了 ７ ．％， ６４ 因透气砖表 面
２１ 透 气砖 狭缝渗钢 ．１ ．
从 用后残 留物取 下夹钢钢片 ， 经测 量钢片长度在
３ ～ ０ｍ 厚 度存在两 种现象 ： 是夹钢钢 片厚度 较 ０ ５ ｍ， 一
均匀 ， 近 于透气 砖狭 缝 尺寸 ０ ５ｍ 二 是夹 钢 钢 接 ． ｍ； ２ 片厚度超过狭缝尺寸 ， 最厚处可达 ０ ｍ。此类 渗钢 ．ｍ ４
通过 钢包底部 透气元 件 向钢包 吹入 惰性 气体来 搅拌
钢水 ， 以达到 促进夹杂 物上 浮 、 均匀 钢水 成分 和温度 的 目的。 天钢底吹氩采用 的是 防漏钢机构分体式外装 透气砖 ， ２０ 自 ０ ４年 ３ 月投 产使 用以来 ， 实际生产 中 在 出现 了 因精炼 钢包底 吹透气砖 不 过气或 流量低 而 造 成倒包 的生产 事故 ， 重影 响 了品种钢 的质量 、 严 生产