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钢包透气砖损毁的原因主要有这四个方面

发布日期: 2019-07-11 09:13:31    阅读量(116)    作者:张红

钢包透气砖损毁的原因主要有四个方面:热应力、机械磨损、机械应力和化学侵蚀。在使用过程中透气砖所受的外部作用见图 1。

图 1 钢包透气砖使用过程中外部作用示意图

1、热应力作用

在实际生产中,钢包的烘包温度达到 1000℃以上,钢水温度达到 1600℃以上,两者接触时的温度差会产生较大的热应力,进而造成非常大的热震冲击。钢包处于一个周而复始的工作环境中,透气砖在接触钢水和烘包时的温度频繁变化而产生的热应力是造成透气砖损毁的一个原因。透气砖产生热应力的关键因素是温度的变化,并且透气砖的不同部位温度变化各不相同。

李秉强等对比了透气砖的内部各部位所产生的热应力和其同一位置的温度变化所产生的差异。发现工作面附近的热应力在一定程度上超过透气砖自身的结合强度。透气砖受到较强的热震作用, 致使透气砖工作面出现层状剥落进而导致透气砖毁坏。

王志刚等通过对钢水进出钢包时在包底形成的温度场和钢水所产生的应力场进行数值模拟分析,并对其进行数值检测。研究发现,若要钢包到达“准稳态”,需要对预热后的钢包进行数次的热循环,由于钢包包底在靠近包壁处的工作层的应力比靠近中心的部位高,为了削减该处所产生的热应力,可以在包壁附近增加保温装置缓解该现象。

2、机械磨损作用

湍流对透气砖的冲刷大致分三种情况, 1.透气砖高于座砖时,透气砖主要损毁的原因是钢包内钢水形成卷流对透气砖的侧面产生巨大的剪切效应和冲刷效应。因此,冲刷力是透气砖的座砖产生极大的损毁的原因之一,正常工作环境中,透气座砖使用次数也就一次,一次之后超出座砖以上的结构即被冲刷掉; 2.透气砖与座砖持平时,座砖保护了透气砖被侵蚀和损毁,钢水形成的卷流首先冲刷座砖致使透气砖的剪切力相应减小; 3.透气砖低于座砖时,在正常工作中该工作面上易积压冷钢,由于存留下来的冷钢的粘度相对较大,对吹气产生一定的阻碍作用,所以要满足精炼要求就需要加大吹气的压力。这样,气流对透气砖的冲刷作用力就相应加大,受到剪切、冲击强度大,更易损毁。为了达到炉外精炼对吹通率和使用寿命的要求,透气砖必须具有优异的抗冲刷能力和高温力学性能。

程瑛等当精炼条件存在差异时,对骨料和基质进行适当的配比来减弱侵蚀、渗透对透气砖吹通率和使用寿命的影响。

3、机械应力作用

在使用过程中,钢包底部透气砖的工作面和高温钢水直接接触,在循环使用条件下,钢包中的温度一直处于变化的状态,例如包底耐火材料使用中由高温到低温会产生温度差, 由于耐火材料的原质层的膨胀系数和不同于变质层,透气砖受到剪切应力的作用, 致使透气砖结构出现横向裂缝,甚至断裂。

4、化学侵蚀作用

透气砖的工作层与钢渣、钢水相互接触的时间比较长,熔渣不断的向透气砖中进行侵蚀和渗透。钢水、渣中的 MnO、 MgO、 SiO2、 FeO、 Fe2O3 等氧化物与透气砖中的耐火材料发生反应:

钢水对透气砖工作层进行的熔损和剥落引起的物理蚀损,冶炼过程中钢渣和钢水对透气砖持续的渗透所产生的化学侵蚀,二者是透气砖损毁的最主要原因。因此, 为了提高材料的抗热震冲击性能和抗渣性,需要改善透气砖的韧性和渗透性。

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