鄭州市永升耐火材料有限公司
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鋼包也叫盛鋼桶是冶金工業的重要容器件， 起著儲存、 轉運鋼水的作用， 同時還要進行爐外精煉的雙重任務， 隨著煉鋼技術的發展， 我國的鋼包用耐火材料也得到了很好的發展。 鋼包使用壽命的長短， 不僅關系到耐火材料的消耗， 而且直接影響煉鋼的正常生產。 特別是隨著轉爐壽命的提高， 連鑄比的增加和爐外精煉技術的進步， 鋼包處于容量大、 鋼種多、 溫度高、 時間長等日益苛刻的使用條件， 對鋼包用耐火材料的要求也不斷提高， 所以世界各國都在積極研究開發各種新材質耐火材料， 以提高現有耐火材料的質量， 延長耐火材料的使用壽命， 降低耐火材料的噸耗。
1、澆注鋼包的使用情況介紹
在我國一般其公稱容量在50噸以下的不帶精煉的轉爐普通鋼包，其工作襯一般采用澆注料整體澆灌成型。工作襯一次性使用壽命一般在50-60次左右，最高在70-80次左右，甚至個別鋼廠有在100次以上的。為降低噸鋼耐材消耗，許多鋼廠鋼包工作襯在使用一定次數后，將殘襯表面的殘鋼、殘渣清理掉，俗稱剝皮，然后再坐上胎模澆灌一定厚度的澆注料，待烘烤后繼續投入使用，可大大降低成本，該過程也叫套澆，其第1次留下的殘襯相當于永久襯，能維持2-3個包役。鋼包工作襯的材質有鋁鎂質、高鋁尖晶石質等，按結合劑可分為低水泥、超低水泥和無水泥耐火澆注料。
1.1高鋁尖晶石澆注料
鋼包內襯不定形耐火材料自80年代推廣應用以來，已由原來的普通鋁鎂澆注料發展到鋁鎂尖晶石澆注料，澆注料性能明顯提高。鋁鎂尖晶石澆注料具有密度大、強度高、耐侵蝕、抗剝落、磨損率低等優點，能顯著提高包齡，因而被眾多廠家采用。筑襯工藝由搗打、投射、振動發展到胎模振動，胎模振動降低了鋼包耐火材料消耗。取得良好效果，鋼包包齡平均可達70-80次。具有振動均勻、操作簡便、勞動效率高等優點，并且可實現鋼包內襯連續套澆，其理化指標如表1所示。
1.2低水泥耐火澆注料
低水泥耐火澆注料是在粘土結合耐火澆注料的基礎上開發的，也是在20世紀80年代得到蓬勃發展的新一代耐火澆注料。其主要品種有低水泥、超低水泥和無水泥耐火澆注料，它集多種耐火澆注料的優點于一身，具有高密度、低氣孔、高強度、低磨損、耐熱震和抗侵蝕等特點，同時還具有體積穩定性強和施工用水量低等特性因此應用廣泛，使用效果較好和社會經濟效益顯著。表2是低水泥、超低水泥、無水泥澆注料的使用性能數據統計。
2、鋼包的用耐火磚介紹
2.1硅酸鋁質材料
2.1.1粘土磚
粘土磚是我國最早使用的鋼包耐火材料，20世紀50~60年代，我國鋼包使用的耐火材料主要是各種粘土磚，由于使用費用低，直到80年代還有一些鋼廠的鋼包仍使用粘土磚。某鋼廠鋼包用粘土磚的理化指標為：Al2O3 44.10%，SiO2 52.10%，Fe2O3 1.72%，顯氣孔率16%～18%，常溫耐壓強度54.9～96.0MPa。粘土質鋼包襯磚的使用壽命因各鋼廠的使用條件不同而異。盡管現在我國的鋼包已經不再使用粘土磚，但粘土磚對我國建國初期煉鋼工業的恢復和以后的發展做出了重大貢獻。
2.1.2高鋁磚
隨著煉鋼技術的不斷發展和鋼產量及質量的不斷提高，粘土質鋼包襯磚因使用壽命短，自20世紀60年代末，我國有些鋼廠的鋼包開始使用各種高鋁質襯磚，使鋼包壽命大幅度提高。
武鋼平爐用270t鋼包從1968年開始使用二等高鋁磚，到1970年包齡達到25.7次，是粘土質襯磚的2.5倍。1974年包齡達到31.5次。武鋼二煉鋼轉爐用70t鋼包從1980年開始使用Al2O3含量大于72%的高鋁磚，包齡為34次，最高達到50次。
寶鋼300t鋼包從1986年6月起，全包壁使用某耐火材料廠生產的一等高鋁磚，平均包齡50次左右。連鑄機投產后，鋼包使用條件惡化，包襯使用壽命減短。寶鋼與某些耐火材料生產企業合作，開發出了使用性能優良的微膨脹高鋁磚，1992年4月正式使用A廠生產的產品，平均使用壽命為81.5次，最高壽命達到100次。使用B廠的產品平均使用壽命為78.6次，最高達到122次(連鑄比55.73%)。
太鋼70t鋼包使用高鋁質襯磚，使用壽命為64.3次。
總之，我國鋼包使用高鋁質襯磚后，使鋼包的使用壽命顯著提高，保證了煉鋼生產的順利進行，促進了煉鋼工業的進一步發展。
2.1.3蠟石磚
蠟石磚是以葉蠟石為主要原料生產的一種燒成制品。20世紀70年代初，福建某耐火材料廠生產的蠟石鋼包磚在馬鋼、鞍鋼、上鋼三廠、三明鋼廠等鋼鐵企業不同類型的鋼包上進行了試用。結果表明，蠟石磚的使用性能優于當時使用的粘土磚和三等高鋁磚。在馬鋼15t鋼包上使用，壽命達到66次。武鋼二煉鋼廠70t鋼包也試用過該廠生產的SiO2含量72%的蠟石磚，但效果不太理想，使用壽命僅14次。寶鋼300t鋼包在1985年9月至1988年間曾使用過日本進口的蠟石磚，平均壽命38次。某廠生產的鋼包用蠟石磚的理化指標為：SiO2 78.95%，Al2O3 18.85%～19.51%，Fe2O3 0.44%～0.52%，顯氣孔率14%～18%，常溫耐壓強度32.9～62.9MPa。由于多方面的原因，蠟石磚在我國鋼包上沒有得到推廣應用。
2.2鋁鎂(碳)質材料
2.2.1鋁鎂不燒磚
除鋁鎂搗打料、鋁鎂澆注料之外，我國還開發了水玻璃結合的鋁鎂不燒磚，在鋼包上使用，壽命比傳統的硅酸鋁質鋼包磚長。本鋼160t鋼包使用鋁鎂不燒磚，平均壽命40.56次,比使用三等高鋁磚(壽命18.5次)提高1倍多。天津三煉鋼廠20t鋼包使用鋁鎂不燒磚平均壽命38.8次，最高達到55次，是粘土質襯磚使用壽命(9次)的4倍多。
2.2.2鋁鎂碳磚
20世紀90年代，是我國連鑄技術快速發展時期，高效連鑄技術成為其發展的重心。為了提高連鑄鋼包使用壽命，適應高效連鑄技術發展的需要，我國又開發了鋼包用鋁鎂碳磚，用于各類連鑄鋼包，使鋼包使用壽命大幅度提高。洛耐院、寶鋼和焦作某耐火材料廠合作開發的鋁鎂碳鋼包磚在寶鋼300t連鑄鋼包上使用，包齡從使用一等高鋁磚的20多次，提高到80次以上，最高達到126次。鞍鋼三煉鋼200t全連鑄并進行爐外精煉的鋼包，使用鋁鎂碳磚，平均壽命64次，最高達到73次。1993年鋼包用優質鋁鎂碳磚的推廣使用在我國全面展開，全國許多煉鋼廠，根據本企業的實際情況，陸續使用鋁鎂碳鋼包襯磚，使鋼包的壽命顯著提高，如攀鋼160t鋼包使用鋁鎂碳襯磚后，平均壽命提高到90次，最高達到115次。鋁鎂碳磚是以特級高鋁礬土熟料，電熔鎂砂或燒結鎂砂和石墨為原料，以液體酚醛樹脂做結合劑制成的不燒制品。
2.2.3高檔鋁鎂不燒磚
含碳鋼包襯磚在使用過程中會造成鋼水增碳，對冶煉潔凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼非常不利。為了滿足潔凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼冶煉的需要，開發了高檔鋁鎂不燒磚(無碳不燒磚)。高檔鋁鎂不燒磚與20世紀80年代初開發的水玻璃結合的鋁鎂不燒磚相比，是一次質的飛躍。除采用高純度原料(剛玉、高純電熔鎂砂和高純鋁鎂尖晶石等)外，結合劑也采用了高性能的復合結合劑。
高檔鋁鎂不燒磚在鋼包上使用取得了良好的效果，使用壽命達到甚至超過了含碳鋼包襯磚，同時減少了鋼水增碳。如河南某耐火材料公司開發的鋁鎂不燒磚，在某鋼廠100t鋼包和LF精煉鋼包上使用，壽命是鋁鎂碳磚的1.5倍。鞍鋼200t鋼包采用鋁鎂不燒磚一次包齡在110次以上，最高達到128次。170t連鑄鋼包使用壽命達到119次，超過了鋁鎂碳磚。寶鋼300t連鑄鋼包從1998年6月停止使用鋁鎂碳磚，開始使用高檔鋁鎂不燒磚。
2.3鎂碳質材料
2.3.1鎂碳磚
鎂碳磚具有優異的耐侵蝕性能和抗剝落性能。鎂碳磚在鋼包上主要用于渣線部位，而非渣線部位使用其他耐火材料(澆注料、不燒磚等)，這樣既可獲得較高的使用壽命，又可降低耐火材料費用。某鋼廠鋼包渣線用鎂碳磚的理化指標為:MgO77.4%，C16.75%，顯氣孔率3.1%，體積密度2.903g/cm，常溫耐壓強度38.6MPa。1981年9月武鋼二煉鋼廠率先在70t鋼包渣線使用鎂碳磚，使用壽命50次，因非渣線部位高鋁磚損壞嚴重而停用。寶鋼300t鋼包渣線從1989年7月開始使用MT-14A鎂碳磚，渣線壽命保持在100次以上。某鋼廠90tLF精煉鋼包渣線使用碳含量16%左右的鎂碳磚，渣線壽命為95次。也有的鋼廠的鋼包采用全鎂碳磚包襯，如某鋼廠電爐用60tLF-VD精煉鋼包，全鎂碳磚包襯，平均壽命47次，最高達到57次。
2.3.2低碳鎂碳磚
鋼包渣線使用鎂碳磚存在著鋼水增碳問題，近幾年來，有些鋼廠和耐火材料生產廠家合作，開發了低碳鋼包渣線鎂碳磚。寶鋼300t鋼包渣線試用過碳含量小于7%和小于5%的低碳鎂碳磚，使用壽命可達110次左右，與普通鎂碳磚相當，可基本滿足300t鋼包的使用要求。鞍鋼鋼包的渣線也使用了碳含量在5%以下的低碳包襯磚，使用效果良好。
2.4鎂鈣(碳)質用材料
2.4.1不燒鎂鈣磚
20世紀90年代初，洛耐院以合成鎂鈣砂和電熔鎂砂為原料，以固體無機鹽和無機鹽溶液為結合劑，開發出了鋼包用不燒鎂鈣磚，在上海某鋼廠40tLF-VD精煉鋼包上使用，壽命在40次以上，并且鋼中的氧含量從12.2×10-6下降到11.13×10-6。1992年該產品通過了原冶金部鑒定，之后在長城特鋼廠等鋼廠的精煉鋼包上使用。
近幾年，某耐火材料公司開發出了無水樹脂結合的不燒鎂鈣磚，在某鋼鐵公司100tLF精煉鋼包上使用，壽命80～85次，侵蝕速率1.28～1.37mm/次。
2006年7-8月間，山東鎂礦與某耐火材料廠合作，研制出了不燒鎂鈣磚，在某鋼廠90tLF精煉鋼包(精煉率100%)包壁非渣線部位使用，壽命達到60次以上。因包底透氣磚嚴重蝕損而停用，不燒鎂鈣磚殘磚厚度在130mm左右，尚可繼續使用，預計正常包齡可達80～100次。
2.4.2不燒鎂鈣碳磚
本世紀初首鋼二煉鋼廠與某耐火材料公司合作，以合成鎂鈣砂、電熔鎂砂和高純石墨為原料，以無水樹脂做結合劑，開發出了不燒鎂鈣碳磚，用于首鋼二煉鋼廠225t鋼包非渣線部位(渣線用鎂碳磚)，平均使用壽命為116.8次，與原用鋁鎂碳磚相比，在包壁減薄20mm的情況下，平均壽命提高了37.57次。且鋼中的氧含量和非金屬夾雜都有所降低。
還有一些鋼廠在SKF和LF-VD等多種精煉鋼包的渣線部位使用鎂鈣碳磚，取得了良好的效果。
