钢包透气砖损毁原因分析

钢包透气砖是炼钢生产中重要的功能原件,在生产中起到非常关键的作用。通过分析透气砖的损毁原因,在透气砖的生产中采取措施提高性能,并在现场的生产中规范操作,达到提高残砖长度保证透气性的目的。

钢包透气砖的损毁原因主要有四个方面,在使用过程中透气砖所受外部作用见图1。

1、热应力的作用

透气砖工作面的耐火材料,尤其是出气口四周的耐火材料,因与高温钢水直接接触,受到高温钢水及不断流出的冷气流的影响,产生很大的温度梯度,由于多次使用,透气砖受到的急冷急热作用大,尤其靠近出气口部位所受到热应力更大,容易产生裂纹。

2、机械磨损作用

出钢过程中钢水高速、强力对钢罐底部的冲刷,加快了透气砖的损蚀;有人通过水力模型试验 对透气砖损蚀情况的研究发现:当低速流动的气流 射入液相熔池时,气流回击并击打透气砖前沿,给出气口四周的耐火材料以一定的冲击力。当进一步提高气体流速时,反向脉冲频率降低,但反向冲击强度进一步增大;另外,当吹氩进入正常喷射状态时,强烈的气泡组成气体喷射束,喷射束加强了钢罐底部的搅拌,钢罐底部液相运动加剧,二相卷流使透气砖受到强烈的剪切和冲击应力作用。透气砖高于座砖时受这种卷流的剪切、冲刷尤其明显,高于座砖的部分一般在使用一次后即被冲刷掉;另外,精炼结束后若快速关闭阀门,钢水的反向冲击也会加速透气砖损毁。

3、化学侵蚀作用

透气砖工作面与渣、钢水接触时间长,在整个包役中,熔渣不断向砖中浸润、渗透。钢水、渣中氧化物MnO、MgO、SiO2、FeO、Fe2O3等与砖发生反应:

12CaO+7Al2O3=12CaO・7Al2O3

FeO+Al2O3=FeO・Al2O3

2MnO+SiO2+Al2O3=2(MnO)・SiO2・Al2O3

生成的FeO・Al2O3、2(MnO)・SiO2・Al2O3、12CaO.7Al2O3等低熔物被冲刷而造成透气砖被侵 蚀。

4、机械应力的作用

包底耐火材料工作面与高温钢水直接接触,包底耐火材料非工作面温度相对较低,钢包在接钢水→钢水浇注→钢包热修→接钢水的循环使用过程中,钢包的温度一直在变化,包底耐火材料体积相应发生变化,由于包底耐火材料温度梯度的存在及包底耐火材料变质层与原质层的膨胀系数不同,包底耐火材料工作面到非工作面各层相应的体积变化不同,从而对透气砖产生剪切的力量,使透气砖产生横向裂纹,甚至会使透气砖出现横向断裂现象。包底整体浇注的钢包在烘烤过程中,升温速度过快,包底耐火材料温度梯度过大,透气砖也会出现同样的现象。在生产实践中,曾发现过包底整体浇注的钢包烘烤不慎导致透气砖横向断裂成几段的现象。（见图二）