RH插入管的技术改进

文章编号 :1009 - 9441 (2002) 03 - 0019 - 02 RH 插入管的技术改进 □□唐丽荣　(太原钢铁 (集团)有限公司 耐火材料公司 ,山西 太原 　030009) 摘　要 :从浇注料、镁铬砖、金属壳体等方面 ,介绍了 RH 插 入管的使用条件及技术改造措施。改进后的产品经太钢第 二炼钢厂 RH 真空炉上使用 ,最高使用寿命达到了 108 次 , 基本上满足了生产需要。 关键词 :RH 插入管 ;损毁原因 ;浇注料 中图分类号 : TQ 175. 73 　　　文献标识码 :B 引言 RH 真空处理技术是一种工艺先进、能有效地 提高钢水质量的多功能的二次精炼方法。RH 真空 处理技术要求相关的耐火材料要经受急冷急热、强 冲击力、高真空条件及各种碱度渣、合金成分的强烈 化学作用 ,插入管因长时间浸渍在钢水及渣液中 ,对 耐火材料的要求更为苛刻。太钢第二炼钢厂 RH 真 空装置是从德国进口的 , 1997 年 9 月正式投入使 用 ,年生产能力为 40 万 t 。由于品种钢较多 ,尤其是 冶炼高牌号硅钢时 ,因脱硫剂的加入量较大 ,对耐火 材料的侵蚀加剧。1998 年初 ,插入管的使用寿命一 直徘徊在 20 次左右 ,严重制约了 RH 真空处理的正 常生产。在这种情况下 ,我们通过大量的试验工作 , 对插入管用耐火材料及金属构件进行了一系列改 进。改进后的插入管的使用寿命开始稳步上升 ,满 足了 RH 真空处理的需求。 1 　插入管的使用条件及损毁原因 插入管的衬体内壁受高速气流和钢液的冲刷作 用 ,外壁则受熔渣侵蚀和急冷急热的作用 ,易产生热 剥落 ,同时清渣时还会遭受机械损伤。因此 ,插入管 的工作条件十分恶劣 ,是该装置的最薄弱环节。 针对 RH 插入管使用寿命短的情况 ,我们对 2000 年 1 月至 2001 年 12 月使用的插入管进行了 跟踪调研 ,分析了其损毁原因并提出了改进措施 (见 表 1) 。 2 　插入管用耐火材料与金属构件的改进 通过对插入管损毁原因的分析 ,我们分别从浇 注料、镁铬砖、金属壳体、烘烤与维修等几方面入手 , 表 1 　RH 插入管的损毁分析 损毁状况 损毁原因 改进措施 龟裂、剥落 间歇式热震破坏、扒渣时的机械冲刷 增强耐火材料的热震 稳定性及金属构件的 抗拉性 熔损 材料烧结产生的组织变 质、渣渗透产生的组织变 质、渣反应引起的低熔物 增强耐火材料的抗渣 性 进行了全面的改进。 2. 1 　插入管用浇注料的选择 对刚玉浇注料、刚玉 - 莫来石浇注料、铬刚玉浇 注料的性能进行了测定 ,结果见表 2。 表 2 　刚玉、刚玉 - 莫来石、铬刚玉浇注料的性能比较 指　标 条　　件 刚　玉 刚玉 - 莫来石浇注料 铬刚玉 浇注料 耐压强度 / MPa 110 ℃×24 h 48 44 45 1 600 ℃×24 h 80 72 89 抗折强度 / MPa 110 ℃×24 h 9 9 12 1 600 ℃×24 h 17 14 19 烧后线变化 / % 1 500 ℃×3 h 0. 13 0. 14 - 0. 10 热震稳定性 1 100 ℃水冷 1 次后试样抗折强度残余率/ % 78 80 79 抗渣性 1 500 ℃×3 h 渣蚀后试样的侵蚀厚度/ mm 4 7 3 　　由表 2 可见 ,铬刚玉浇注料的耐压强度、抗折强 度优于刚玉质 ,刚玉质优于莫来石质 ;烧后线变化指 标铬刚玉质产生微收缩 ,优于其它两种材料 ;热震稳 定性相差不大 ;抗渣性有明显的差别 ,用坩埚法测试 抗渣性 ,其断面侵蚀厚度显示铬刚玉质、刚玉质明显 优于刚玉 - 莫来石质。综合比较上述 3 种材料 ,铬 刚玉浇注料应是首选 ,但考虑到普通钢的处理要求 与生产成本 ,也适量选用了刚玉质浇注料。现场使 用时 ,一般将铬刚玉浇注料用于品种钢 ,刚玉质浇注 料用于普通钢。 在选择浇注料的同时 , 我们对钢纤维的加入做 了平行试验。结果表明 , 添加适量的不锈钢纤维 , 不仅可以提高浇注料在各温度条件下的强度 , 而且 ·91·建材技术与应用　3/ 2002 　生产技术 还可以降低热应力 , 提高材料的热震稳定性及抗剥 落性。从使用效果来看 , 波形钢纤维优于直形钢纤 维。 2. 2 　插入管用镁铬砖砖型与品种的选择 2. 2. 1 　砖型选择 太钢第二炼钢厂在引进 RH 装置的同时 ,也引 进了奥镁公司生产的一批镁铬砖 ,砖型如图 1 所示。 该砖略短 ,由浇注料包围 ,当时的国产浇注料还不能 与进口镁铬砖相匹配。下部浇注料的严重剥落 ,加 速了插入管的损坏 ,制约了插入管的使用寿命。为 此 ,后将砖型加长、直接升到底部 (见图 2) ,所用镁 铬砖全部由国内厂家提供。由于国产镁铬砖的质量 不稳定 ,镁铬砖的加长部分直接接触钢水 ,掉块断裂 现象很严重 ,插入管的使用寿命极不稳定 ,个别插入 管仅用 6、7 次就被迫停用。而近年来浇注料的发展 却突飞猛进 ,尤其是在铬刚玉质浇注料投入使用之 后。鉴于这种情况 ,最后又恢复到原砖型结构 ,高档 铬刚玉浇注料保护了内部的镁铬砖 ,达到了较好的 使用效果。 图 1 　原砖型结构 图 2 　加长后砖型结构 2. 2. 2 　镁铬砖型号的选择 MgO、Cr2O3 含量不同的 4 种型号镁铬砖的物 理力学性能指标见表 3。 　　由表 3 可见 ,A、B 的各项指标均优于 C、D。现 场使用发现 ,A、B 的耐侵蚀性、抗剥落性优于其它 两种 ,故选择 A、B 两种型号的镁铬砖作为插入管的 内衬砖。 表 3 　不同型号镁铬砖的性能比较 项　　　　目 A B C D 显气孔率/ % 13 14 13 14 体积密度/ (g/ cm3) 3. 1 3. 2 3. 1 2. 9 耐压强度/ MPa 45 44 38 29 高温抗折强度/ MPa 9 10 9 8 2. 3 　金属壳体的改进 由于金属壳体在使用过程中受热膨胀 ,其膨胀 系数大于耐火材料的膨胀系数 ,会使外部浇注料产 生裂纹 ,对此我们先后采用了 3 种改进方法。一是 在壳体上刷 1 mm 厚的沥青漆 ;二是在壳体外粘上 约 3 mm 厚的耐火纤维 ;三是将壳体开孔 ,使内外浇 注料连通。从实际情况看 ,第 3 种方法简单、方便浇 注 ,效果也好。 为减少外部浇注料的剥落 ,在金属壳体上焊接 了 V 型和 Y型锚固件 ,并对其分布与长度分别进行 了试验 ,最后确定锚固件的长度为浇注料厚度的 2/ 3 ,并以间距 120 mm 均匀分布。波浪形钢筋比直 钢筋的拉力更大 ,其效果更好。 2. 4 　插入管的烘烤及维修 为确保插入管充分干燥而不产生裂纹 ,其干燥、 烘烤工序依次为 : ①在模板中硬化 24 h ; ②去掉模 板 ,在空气中干燥 24 h ; ③在 5 h 中 ,由环境温度加 热到 150 ℃; ④在 6. 5 h 中 ,由 150 ℃加热到 175 ℃ 并保持 24 h ; ⑤在 5 h 中 ,由 175 ℃升温到 225 ℃, 保温 24 h ; ⑥在 3 h 中 ,由 225 ℃升温到 300 ℃,保 温 24 h ; ⑦在 11 h 中 ,由温度 300 ℃冷却到环境温 度。 无论插入管处于冷、热状态 ,皆可通过喷补机来 维修 ,个别部位可以由人工修补。 3 　插入管的使用效果 经过对插入管用浇注料、镁铬砖、金属壳体等的 改进 ,于 2000 年 1 月试用。第 1 对使用寿命 35 次 , 因氩气管流量不足 ,被迫停用 ;在第 2 对插入管使用 寿命达到 52 次之后 ,连续创插入管使用的最好水 平 ,2000 年 8 月份分别达到 108 次、107 次。截止到 2001 年 10 月 , 共使用插入管 108 对 , 平均使用寿 命为 58 次 , 每支插入管浸渍时间均 > 1 100 min , 使用寿命基本稳定 , 达到国内同类产品的较好水 平。 4 　结语 经改进后的插入管的抗剥落性和耐侵蚀性能优 良 ,能够满足 RH 真空精炼炉的使用要求。氩气管 的保护问题尚有待解决 ,以使之能够与插入管的使 用寿命同步。 作者简介 :唐丽荣 (1969 - ) ,女 ,山西阳泉人 ,工程师 ,1997 年 7 月毕业于北京科技大学压力加工专业 ,现从事耐火材料技 术管理与新产品开发工作。 收稿日期 :2002 - 04 - 08 (编辑 　盛晋生) ·02· Research & Application of Building Materials