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钢液真空提升脱气装置用耐火材料
作者:超级管理员  发布时间:2022-12-01 16:12:28  点击率:598

钢液真空提升脱气装置用耐火材料钢液真空提升脱气法是于1956年研制成功的并命名为DH法。DH装置系由真空室及其吸嘴、提升机构和抽排气系统等部分组成的,其工作是根据压力平衡原理进行的。真空室是用钢板制成的容器,内砌耐火砖,底部设置吸嘴。下图DH装置的工作原理示意图。

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在进行脱气前,吸嘴进口处用钢制套筒挡渣帽密封,以防止熔渣进入真空室。脱气时,降低真空室或抬高钢包,使吸嘴穿过熔渣而伸进钢液中,此时挡渣帽被熔化掉。同时,将真空室。抽成真空,与外界大气形成压力差,促使钢液沿着吸嘴上升到真空室内进行脱气处理,见上图中的a图。如果真空室内的压力为0.5左右时,提升的钢液柱高度可达1480毫米。在真空条件下,钢液中的气体呈过饱和状态而极易放出,致使钢水剧烈沸腾,因此加快了脱气进程。

当真空室与钢包的相对位置处于上图中的b图的情况下,则钢液流回钢包,并与钢包内钢液相混合,这样便完成了一个脱气周期。因为每次吸人的钢液量约为钢包容量的10~15%,所以分批脱气需要50个周期左右。如果加入合金添加剂,则约需100个周期。因此,在正常情况下,DH装置的作业时间为 15~30分钟,钢水温度一般下降20~50℃

DH装置一般是间歇操作的。为了减少钢水温度的降低和提高耐火衬里的使用寿命,在精炼间歇时,应采用煤气、重油或石墨电阻棒进行加热,使真空室内的温度保持在1600℃左右。

DH装置真空室及吸嘴的衬里,遭受熔渣和钢水的冲刷和侵蚀,同时还经受高温和温度骤变的作用。近年来,经脱气处理的钢种中,特殊钢比例提高,其脱气时间长而间隔短,加之温度又高,衬里的使用条件更为苛刻。因此,要合理选择耐火材料,以便提高设备的使用寿命和降低处理费用。

真空提升脱气装置真空室及吸嘴的衬里,初期阶段各国普遍采用高铝砖、镁砖或白云石砖砌筑六十年代中期,真空室衬里改用镁铬砖砌筑,吸嘴外壁则用优良的高铝质耐火捣打料或耐火浇注料制作。同时,提高施工质量和改进操作制度,故衬里的使用寿命显著提高。

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上图为西德DH装置的典型衬里示意图。从图中看出,吸嘴外壁和添加合金料孔等部位,采用优良的高铝质耐火浇注料浇灌,整体性好,不易剥落,使用寿命长其余部位衬里,普遍用镁铬砖砌筑。

真空室室底、侧墙下部及吸嘴等部位,与钢水和熔渣直接接触,化学侵蚀和机械冲刷均较严重,一般采用熔融料镁铬砖砌筑。同时,施工时应严格按照规程操作,以保证砌筑质量。在精炼过程中,为减少熔渣对镁铬砖衬的侵蚀、常常加入矾土材料,使熔渣的局部粘度增大,并形成镁铝尖晶石和镁铬尖晶石及其混合物,粘附于衬砖的表面,以防止钢水和熔渣的大量渗透,从而能提高衬里的使用寿命。

西德赫施钢铁公司多特蒙德厂180吨的DH装置,主要处理电机钢和变压器钢等钢种。该装置在发展初期,主要采用Al2O3含量60~90%的高铝砖、白云石砖或普通镁砖作真空室衬里,使用寿命为100次左右。当采用低铁镁砖砌筑时,使用寿命约为200目前,易损部位普遍采用Cr2O3含量为10%20%的熔融料镁铬砖砌筑,其余部位则用Cr2O3含量为20%的烧结料镁铬砖。未改进操作制度时,其衬里寿命为250~425次,改进操作后,使用寿命超过1000次,并已达到2000多次。真空室吸嘴衬体的使用寿命,1970年为60次,19768月达到250次。

英国塔尔伯特港某厂DH装置于1970年投产,主要处理定向硅钢及其它电炉钢。在精炼操作过程中,需加人大量的硅铁,使熔渣碱性减弱,且脱气处理时间长。因此,该装置的衬里损毁严重,使用寿命低于100后来,真空室侧墙隔热厚度度由52毫米减少到38毫米室底隔热层由三层保温板减为一层,并用Al2O3含量为83%的致密高铝砖砌筑。室底工作层一直砌进侧墙内,然后用镁铬质耐火捣打料捣实找平,再砌侧墙。在操作方面,先加含氧化铝的材料,以便在工作层表面形成尖晶石保护层,然后加硅铁,虽能产生酸性渣,但渗透较困难。精炼时应合理控制真空室的温度和压力,精炼后要将钢水和熔渣排除干净如有残留物。应用氮气吹净。由于采用上述各种措施,衬里的使用寿命提高到180次左右。

其它国家DH装置真空室及吸嘴的衬壁材质、构造型式和操作的演变情况,与西德和英国的基本类似。例如,1969年之前,日本DH装置真空室衬里的寿命低于100次,吸嘴寿命低于50随后,由于采用高质量的镁铬砖砌筑真空室衬里,改进操作制度和实行热喷补,使真空室钢水区域的衬里寿命显著提高,1973年为1322次,1975年达到1589次。真空室中、上部的衬里寿命达到3000~4000吸嘴衬体的寿命为40~100次,如用镁铬质耐火喷涂料进行修补后,其寿命可达到1097次。下表为日本DHRH装置用碱性砖的性能和使用部位。

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美国蒂姆告钢铁公司某厂180DH装置的真空室顶侧墙上部,采用MgO含量为97%的镁砖作衬里,平均寿命分别为919 次和807次,最高寿命分别为1373次和1018次。真空室底和侧墙中,下部的衬里,采用熔融料镁铬砖砌筑,平均寿命为382 次,最高为710吸嘴衬体采用高铝质的耐火浇注料浇灌,平均寿命为88次。最高为128次。

苏联马格尼托哥尔斯克钢铁公司DH装置真空室及吸嘴的衬里,采用再结合镁铬砖砌筑时,真空室衬里的使用寿命大于400次,吸嘴衬体寿命为80~90次,蚀损率为0.54~0.78毫米/另一公司300吨钢包用DH装置,真空室墙的使用寿命为800次以上,面底部衬里寿命约为450次,当操作温度较高时降为150次左右,如采用合成渣洗时,室底部衬里寿命仅为50次左右吸嘴衬体经过适当修补后,其寿命可达到200~250次。应当指出,苏联DHRH装置用的吸嘴外壁衬体,普遍采用高铝水泥刚玉质耐火捣打料捣制,使用寿命一般为120次。下表为苏联和奥地利DH装置用碱性砖的性能。

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综上所述,真空提升脱气装置用耐火材料的发展趋势主要是采用MgO-Cr2O3-Al2O3系统的直接结合砖、电熔再结合砖和半再结合砖,或者采用MgO-Ca0-C系统的优质制品,吸嘴等部位的衬体则用高铝质或刚玉质耐火浇注料和耐火捣打料,也可采用镁铬质耐火捣打料。具体选用时,应根据其使用条件和综合成本而定,使之达到长寿和低耗的目的。


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