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弥散型透气砖的研究现状及应用

发布日期: 2020-07-09 08:37:55    阅读量(342)    作者:

弥散型透气砖是通过颗粒堆积孔隙产生了相互连通的弥散气孔,气体通过这些贯通气孔达到底吹的目的。砖中的细粉、微粉及结合剂高温作用下烧结,从而保证了其的强度。与狭缝型透气砖相比,弥散型透气砖具有上气快,吹通率高、使用安全、有效避免狭缝夹钢、砖芯断裂等优点,同时由于弥散型透气砖独特的弥散结构,在使用过程中产生大量的弥散小气泡(见图1),气泡具有较大的比表面积更易捕捉钢液中的夹杂物,从而达到钢水去除夹杂物、钢水成分和温度更加均匀的目的。但弥散型透气砖的气孔率较高一般在25-30%,且气孔尺寸较大,导致弥散型透气砖强度较低,抗冲刷能力差;在使用中钢液、钢渣通过气孔渗入工作层,导致气孔堵塞或形成致密变质层,需要通过吹氧轻烧,加速了弥散型透气砖的损毁。另外,狭缝型透气砖流量随压力增加而线性上升,弥散型透气砖流量达到一定值时,随压力的上升增加较小可调范围窄,适用范围较窄。

(a)弥散型透气砖(b)狭缝型透气砖

图1通过透气砖的气泡形成情况

1、弥散型透气砖的研究现状

丁钰等研究表明合适的颗粒级配和结合体系可有效提高弥散型透气砖的使用性能。颗粒级配中小颗粒起到很好的连接作用的同时也不会堆积,从而影响试样的气孔分布;细粉在促进高温烧结,可提高试样的强度。相对于无机结合剂来说,树脂黏度大占据体积较大,烧后气孔含量较多,体积密度以及耐压强度随之降低。

张美杰等研究借助CFD软件模拟结合因次分析法和多元线性回归法,研究了影响透气砖阻力系数的主要参数。结果表明,当显气孔率为23%~28%时,随显气孔率和平均孔径的增大,阻力系数显著下降,有利于气体流通。

杨虎林等通过对钢包除杂进行水力学模型试验,发现弥散型透气砖的除杂效果要优于狭缝型透气砖,当弥散型透气砖选用40L·h-1的流量底吹时,其除杂效果优于选用40~400L·h-1的狭缝型透气砖。

程军猛等利用数值模拟,分析气泡粘附去除夹杂物的机理,表明弥散型小气泡对夹杂物的吸附效果要优于大气泡,当气泡尺寸为D<0.2mm时,相对于1mm的气泡,对20μm的夹杂物上浮率增幅16倍,5μm的夹杂物上浮率增幅3倍。

吕永贵等研究表明,弥散型透气砖所具备的独特的弥散型结构,有效避免了砖芯断裂和渗钢、底吹不良等现象,提高了透气砖使用寿命,确保了施工操作的安全性。

2、弥散型透气砖的应用

何渊明等以电熔Al2O3为骨料,添加氧化铬和复合结合剂制备了弥散型透气砖,并在上钢一厂100t钢包上进行了两年的应用实践,发现该透气砖供气性能稳定,开吹压力低,开吹率达到100%,渗透层很薄,且使用寿命高。

李素梅等对安钢25t电炉钢包用弥散型透气砖进行了分析。应用表明该透气砖具有抗渣性、耐磨性和耐冲刷性良好等特点,使用寿命可达55次以上,解决与钢包寿命不同步的问题。

OhuchiT等通过调整粒度分布和气孔直径阻止了金属熔体的渗透,提高了材料的高温抗折强度(从3.5→8.0MPa)。改进后的弥散型透气砖在220tLF精炼钢包上进行了使用,吹气压力1.0MPa,气体流速为200Nm3·min-1,吹气时间为40-50min,吹通率为100%。

丰文祥等采用浇注成型制备了弥散型透气砖,并在连铸中间包上进行了应用,结果表明该透气砖具有良好的抗钢水冲刷、抗侵蚀以及抗剥落性能,在使用过程中透气性能稳定,满足了其使用要求。

李志勋等以刚玉、尖晶石为主要原料制备弥散型透气砖,应用于180t钢包中。同时使用的狭缝型透气砖出现了尾管渗钢、气室冷钢等现象;弥散型透气砖具备上气快,吹通率高、使用安全等优点。图2为钢包透气砖残厚对比,弥散型透气砖使用后残厚达200mm以上,而狭缝型透气砖残厚不到50mm。同时RH精炼后也不需烧氧操作,使用寿命也比同期狭缝型透气砖提高了34%。

图2钢包透气砖使用后照片

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