轉(zhuǎn)爐出鋼口損毀機理

1、爐氣的氧化：

從轉(zhuǎn)爐裝入鐵水到吹煉過程中，出鋼口都處于 高溫氧化氣氛下，吹煉過程中所產(chǎn)生的爐氣含有大量的CO，從出鋼口排出時發(fā)生C-O反應(yīng)，在出鋼口內(nèi)壁表面生成脫碳層，直接造成出鋼口的損毀。

2、鋼水、爐渣的摩擦損毀及機械沖刷破壞：

出鋼時，出鋼口要承受轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼水的巨大壓力， 同時鋼水、爐渣在流出出鋼口時，與出鋼口內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦、沖刷，直接對出鋼口內(nèi)壁造成機械破壞。

3、鋼水、爐渣的高溫熔解：

出鋼溫度一般為1680~1710℃，在高溫鋼水的作用下，出鋼口的材料會軟化，強度顯著降低，甚至?xí)劢?，造成出鋼口的損毀。

出鋼口一般由出鋼口座磚和袖磚（也叫管磚） 組成。

1、出鋼口座磚：

出鋼口座磚是套在袖磚外面的磚，其作用一是保護(hù)袖磚，二是當(dāng)更換袖磚鉆孔時，座磚能支撐起轉(zhuǎn)爐磚，方便更換袖磚。 常見的座磚有預(yù)先成型好的定型制品，也有現(xiàn)場用磚直接砌筑而成的。分體式和整體式出鋼口座磚由于預(yù)先成型好，在砌筑時，它與袖磚組裝好后直接安裝就可以，漏鋼通道少，安全系數(shù)高。 磚砌出鋼口座磚一般是轉(zhuǎn)爐爐殼內(nèi)用工作層磚砌筑， 其它地方用永久層鎂磚現(xiàn)場砌筑，周圍用搗打料填實，結(jié)構(gòu)比較松散，漏鋼通道多，但成本相對較低。

預(yù)制好的出鋼口座磚一般外形為方形或圓形， 內(nèi)孔均為圓形，內(nèi)孔的大小為袖磚外徑40~100mm。

2、出鋼口袖磚：

出鋼口袖磚是轉(zhuǎn)爐鋼水流向鋼包的通道，它直接與鋼水接觸，其壽命直接影響轉(zhuǎn)爐的煉鋼節(jié)奏。 從結(jié)構(gòu)上，出鋼口袖磚分為整體式袖磚（也稱為出鋼口管磚）和分體式袖磚；整體式袖磚一般采用等靜壓成型，分體式袖磚采用機壓成型。 為了方便安裝到轉(zhuǎn)爐上，出鋼口袖磚常用鋼管和法蘭組裝成一 體后使用。

轉(zhuǎn)爐出鋼口從成型方式上可分為機壓生產(chǎn)和等靜壓生產(chǎn)，機壓出鋼口體積密度大，強度高；等靜壓出鋼口結(jié)構(gòu)均勻，內(nèi)部應(yīng)力分布均勻。 從結(jié)構(gòu)上可分為分體式和整體式出鋼口，分體式出鋼口安裝方便，但由于產(chǎn)品存在縫隙，使用時容易出現(xiàn)漏鋼；整體式出鋼口重量大，安裝不方便，但由于產(chǎn)品是一個整體，沒有縫隙，因此不容易漏鋼。 選擇哪種生產(chǎn)方 式或結(jié)構(gòu)的出鋼口，應(yīng)綜合考慮使用和安裝情況。

出鋼口是熔融鋼水從轉(zhuǎn)爐流向鋼包的通道，它是轉(zhuǎn)爐的關(guān)鍵耐火元件之一。 出鋼口使出鋼過程實現(xiàn)了鋼渣分離，減少鋼渣流入鋼包所造成的鋼水污染，也減輕了合金元素?zé)龘p；同時，出鋼口鋼流對鋼包鋼水強攪拌，促進(jìn)了夾渣和脫氧產(chǎn)物上浮，不僅影響了鋼水冶煉的生產(chǎn)效率，也影響鋼水的質(zhì)量。 國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煉鋼企業(yè)均將轉(zhuǎn)爐出鋼相關(guān)技術(shù)（出鋼口及擋渣出鋼工藝技術(shù)）置于十分重要的位置。

提高出鋼口壽命的措施包括：

1、熱換出鋼口工藝優(yōu)化：

轉(zhuǎn)爐出鋼口熱換工藝存在的主要問題有：出鋼口擴孔時間長；出鋼口固定由人工使用鋼管固定；出鋼口填料使用轉(zhuǎn)爐用噴槍灌料。針對這些問題，首先對擴孔機鉆頭進(jìn)行了優(yōu)化，縮短了鉆孔時間，提高了鉆孔質(zhì)量；其次，在制作出鋼口套磚時在內(nèi)壁固定一根鋼管，加快了套磚更換時間；最后，設(shè)計使用了出鋼口專用噴槍，提高了灌料的速度和質(zhì)量。通過這些措施，極大的縮短了更換出鋼口的時間，保證爐內(nèi)的溫度及出鋼口孔型，從而保證了鋼口填料的燒結(jié)效果，為提高出鋼口壽命奠定了基礎(chǔ)。

2、優(yōu)化出鋼口內(nèi)填料性能：

出鋼口填料質(zhì)量差，容易導(dǎo)致出鋼口套磚周圍產(chǎn)生氣隙，加劇出鋼口的損毀速度。通過試驗使用氧化鎂含量高、流動性好、粒度細(xì)的專用出鋼口填料，保證出鋼口座磚與套磚間隙能夠填實、燒結(jié)均勻及燒結(jié)效果。

3、降低出鋼溫度：

降低出鋼溫度的主要措施包括實行鋼包在線、離線烘烤，鋼包、中間包加蓋保溫，使用性能更好的保溫劑；連鑄機實現(xiàn)全保護(hù)澆注、實現(xiàn)低過熱度澆鋼等。通過以上措施，出鋼溫度平均降低15℃，達(dá)到1690℃以下。出鋼溫度的大幅降低減輕了高溫鋼水和爐渣對出鋼口的沖刷和侵蝕， 有效提高了出鋼口的使用壽命。

4、高拉碳技術(shù)煉鋼：

通過推廣高拉碳煉鋼技術(shù)，有效地降低了終點鋼水和爐渣的氧化性，減輕了鋼水和爐渣對出鋼口的氧化侵蝕，為提高出鋼口壽命創(chuàng)造了條件。

5、 出鋼口擋渣、掛渣保護(hù)技術(shù)：

出鋼后采用擋渣塞擋住出鋼口，減少冶煉過程中爐氣和爐渣對出鋼口的侵蝕氧化。出鋼快結(jié)束時采用擋渣錐擋住出鋼口，減少下渣量，減輕爐渣對出鋼口的沖刷和侵蝕。推廣使用掛渣保護(hù)技術(shù)，濺渣護(hù)爐后，從出鋼面倒渣，爐渣通過出鋼口時部分附著下來，形成掛渣層，保護(hù)出鋼口內(nèi)壁。

1）在使用過程中，出鋼側(cè)出現(xiàn)濺渣層侵蝕不均勻現(xiàn)象時（如出鋼口周圍及出鋼面有凹坑，出鋼口周圍不平等），改變以往單純依靠換包時間修補的模式，做到適時修補。

2）以出鋼鋼流不散流，不下渣，控鋼時間不大于20 s，出鋼能出凈為準(zhǔn)；且每次修補質(zhì)量要達(dá)到可延續(xù)16h以上。

3）遇到出不凈鋼現(xiàn)象時， 必須立即停爐處理。

轉(zhuǎn)爐煉鋼廠冶煉工藝路線為:轉(zhuǎn)爐—LF精煉—連鑄。因鋼液吸氮貫穿于轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的全過程。煉鋼過程需要在每一個環(huán)節(jié)對增氮進(jìn)行控制。要降低最終鋼液中的氮含量, 必須控制爐料中的原始氮含量和熔煉過程、轉(zhuǎn)爐爐出鋼過程、LF 精煉過程、中間包及結(jié)晶器中的增氮。

轉(zhuǎn)爐鋼按爐襯的耐火材料性質(zhì)可分為堿性轉(zhuǎn)爐鋼和酸性轉(zhuǎn)爐鋼。按氣體吹入爐內(nèi)的部位可分為頂吹轉(zhuǎn)爐鋼、底吹轉(zhuǎn)爐鋼和側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼，還有頂吹、底吹復(fù)合轉(zhuǎn)爐鋼等?，F(xiàn)在氧氣轉(zhuǎn)爐鋼生產(chǎn)效率高，質(zhì)量也很好，己被廣泛應(yīng)用，成為世界上的主要鋼類。轉(zhuǎn)爐鋼的主要品種有碳素鋼、低合金鋼和少量合金鋼。

在通常情況下, 鋼中氮被認(rèn)為是有害元素。鋼中的氮對鋼的影響主要有以下幾個方面:氮在晶界析出, 造成鋼質(zhì)出現(xiàn)藍(lán)脆;氮與鋼中Ti 或A1 結(jié)合為(TiN)或(AlN), 弱化晶界強度, 使得鋼的脆性區(qū)發(fā)生變化, 易造成鑄坯表面出現(xiàn)裂紋;鋼中氮存在,降低了鋼的韌性、焊接性能、熱應(yīng)力區(qū)韌性, 使鋼材脆性增加 。

為了克服空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼熱效率低、鋼中含氮量高的缺點，用氧氣代替空氣吹煉是惟一的出路，但一般耐火材料噴嘴承受不了吹氧煉鋼時的強烈侵蝕。1973年，中國東北工學(xué)院(冶金系、沈陽第一鋼廠、唐山鋼廠參照氧氣底吹轉(zhuǎn)爐使用油、氧噴嘴的經(jīng)驗，將側(cè)吹轉(zhuǎn)爐的風(fēng)嘴改為油、氧噴嘴，解決了吹氧煉鋼的噴嘴壽命問題。于是空氣側(cè)吹堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法被改造成為氧氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法。氧氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的工藝操作和空氣側(cè)吹堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼基本相同。只是由于不再把空氣中大量的氮吹入爐內(nèi)，熱效率提高，原料中廢鋼比可達(dá)10%～25%，鋼鐵料消耗降低30～100kg/t鋼，鐵損減少使?fàn)t齡也有了提高。油、氧噴嘴的構(gòu)造如圖4所示。它由兩根同心套管組成，外管為無縫鋼管，內(nèi)管為紫銅管。銅管內(nèi)通氧氣，外壁切削出幾條細(xì)的螺旋油槽，和外層鋼管構(gòu)成輕柴油的通路。輕柴油和氧同時吹入爐內(nèi)，輕柴油在噴嘴出口受熱氣化和裂解，吸收了很多熱量，使噴嘴受到冷卻，噴嘴出口溫度保持在200～250℃，使噴嘴能正常吹氧而保持較長的壽命。

從1974年到1976年，中國有26座空氣側(cè)吹堿性轉(zhuǎn)爐改造成氧氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐，總?cè)萘窟_(dá)150_t。在推廣應(yīng)用吹氧后，發(fā)現(xiàn)氧氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐容量仍然不能增大。側(cè)吹轉(zhuǎn)爐的除塵設(shè)備大(因為需要在吹煉時傾動爐身，8t側(cè)吹轉(zhuǎn)爐和25t頂吹轉(zhuǎn)爐的除塵設(shè)備相當(dāng));氧氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐消耗輕柴油4～8L/t;鋼鐵料消耗比頂吹轉(zhuǎn)爐高10～20kg/t。由于存在這些缺點，到90年代初，除唐山鋼廠一個氧氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐車間還在繼續(xù)生產(chǎn)外，其余的氧氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐或改為頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐，或者停止了生產(chǎn)。

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