CN101319257A - 复吹转炉底吹透气结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了顶、底复合吹炼技术领域中复吹转炉底吹透气结构及其制作方法。该结构包括透气砖，透气砖的气体出口处层叠覆盖有至少两层由不同质料的补炉料形成的可透气的保护层。该结构大大降低了透气砖的侵蚀速度，延长透气砖使用寿命。该结构的制作方法包括：a.当透气砖的气体出口处侵蚀形成凹坑后，向凹坑中填充补炉料，补炉料在透气砖的气体出口处固化形成第一层可透气的保护层；b.当第一层可透气的保护层侵蚀形成凹坑后，向凹坑中填补另一种质料的补炉料，补炉料在第一层可透气的保护层上固化形成第二层可透气的保护层。该方法具有高效、低成本的优点。该结构及其制作方法尤其适合应用在如含钒钛或TFe较高的低熔点炉渣的转炉上。

Description

复吹转炉底吹透气结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及炼钢中顶、底复合吹炼技术领域，具体涉及复吹转炉底吹透气结构及其制作方法。

背景技术

由于复吹转炉炼钢或提钒具有良好的冶金效果，国内外炼钢转炉普遍采用了顶、底复合吹炼技术，即顶吹氧、底吹惰性气体加强搅拌，获得优质钢水的炼钢技术。底吹的关键设备是炉底风口或透气砖(透气元件)。随着溅渣技术的开发应用，转炉炉龄大幅度提高，而转炉底吹透气砖受炉内高温、强氧化性液体或气体的强烈冲刷作用，使用寿命受到很大的限制。如果不加以有效的保护，透气砖使用寿命较短，远远低于转炉实际使用炉龄，复吹炉龄较低，转炉在服役的中、后期长时间处于无底吹的纯顶吹状态下炼钢，复吹转炉的冶金效果就无法体现出来，造成巨大的损失。

现有进行底吹透气砖保护的方法主要有两种。一是采用炉渣渣补。很多厂家采用了这种方法，即利用转炉终渣凝固在透气砖气体出口部位，达到保护透气砖的作用。该方法取得了一定的效果，底吹透气砖的使用寿命有所提高，但与转炉炉龄仍然相差较远。二是采用造金属蘑菇头的方法，即以厚厚的一层钢渣或固体状渣铁将透气砖覆盖，其形状如蘑菇头，在转炉的服役过程中依靠覆盖的钢渣或渣铁保护透气砖，提高其工作寿命。气体从透气砖出来后，经过钢渣冷凝过程所形成的气道而以弥散状的气泡流入熔池，因钢渣中气道方向形成的不确定性，故也称为迷宫式供气。该方法在某些厂家取得了成功，使复吹炉龄大幅度提高，但这种方法需要较好的炉渣渣态和恰当的底部供气流量来促成，而转炉底部供气的状态以及炉渣渣态变化不定，不同的厂家炉渣渣态差别也很大，特别是含钒钛或TFe较高的低熔点转炉炉炉渣，容易出现堵塞或熔损较快，无法形成这种金属蘑菇头，影响透气砖的供气流量，因此这种方法的成功率不高。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：提供一种可有效提高透气砖工作寿命的复吹转炉底吹透气结构及其制作方法。

解决上述技术问题的技术方案是：本发明的复吹转炉底吹透气结构，包括透气砖，透气砖的气体出口处层叠覆盖有至少两层由不同质料的补炉料形成的可透气的保护层。

作为上述技术方案的优选方案，保护层由下至上依次为透气补炉料料层和镁质补炉料料层，镁质补炉料料层中设置有将气体输入钢液的通气孔。

进一步的是，镁质补炉料料层上覆盖有炉渣保护层。

复吹转炉底吹透气结构的制作方法，包括如下步骤：

a、当透气砖的气体出口处侵蚀形成凹坑后，向凹坑中填充补炉料，补炉料在透气砖的气体出口处固化形成第一层可透气的保护层；

b、当第一层可透气的保护层侵蚀形成凹坑后，向凹坑中填补另一种质料的补炉料，补炉料在第一层可透气的保护层上固化形成第二层可透气的保护层。

作为上述技术方案的优选方案，步骤a中的补炉料采用透气补炉料，透气补炉料固化后形成透气补炉料料层，透气补炉料固化时透气砖中的供气流量维持在0～50Nm³/h；步骤b中的补炉料采用镁质补炉料，镁质补炉料固化后形成镁质补炉料料层，镁质补炉料固化时透气砖中的供气流量维持在30～80Nm³/h。

进一步的是，在步骤a中，当凹坑的侵蚀深度达到100～300mm时，向凹坑中填充补炉料；在步骤b中，当凹坑的侵蚀深度达到50～150mm时，向凹坑中填充补炉料。

进一步的是，步骤b完成后，在第二层可透气的保护层上覆盖由炉渣固化形成的炉渣保护层。

进一步的是，在炉渣固化时，透气砖中的供气流量维持在50～150Nm³/h。

进一步的是，周期性的补充并固化炉渣使炉渣保护层的厚度维持动态平衡。

进一步的是，在步骤a之前，将炉渣与镁质石灰混合物覆盖在透气砖的气体出口处。

本发明的有益效果是：由不同质料的补炉料形成的保护层根据质料的差异具有不同的特性，有的抗高温、强氧化性熔体或气体侵蚀的能力较强，但透气性差，容易堵死透气砖的气体出口；而有的虽然透气性较好，不易堵塞，但因其抗冲刷、抗炉渣侵蚀的能力较弱，在转炉炼钢过程中容易熔损。这些保护层若单独使用，无法有效的起到保护透气砖以提高透气砖工作寿命的目的。本发明的复吹转炉底吹透气结构因其透气砖的气体出口处层叠覆盖有至少两层由不同质料的补炉料形成的可透气的保护层，因此对透气砖的保护既结合了每种质料的补炉料的优点，又可使不同质料的补炉料缺点得到互补。经试验证明，采用本发明的复吹转炉底吹透气结构后，透气砖的使用寿命可从原有的1000～2000炉左右，提高到6000炉以上，大大降低了透气砖的侵蚀速度，延长透气砖使用寿命，提高转炉复吹炉龄，可实现转炉复吹炉龄与转炉炉龄同步，体现复吹转炉全炉役复吹的冶金效果。并且，本发明的复吹转炉底吹透气结构还具有不易堵塞，透气性良好等优点。

通过本发明的复吹转炉底吹透气结构的制作方法，使透气砖的气体出口处层叠覆盖至少两层由不同质料的补炉料形成的可透气的保护层，在透气砖上部形成多重保护层。该方法具有高效、低成本的优点。

本发明的复吹转炉底吹透气结构及其制作方法尤其适合应用在如含钒钛或TFe较高的低熔点炉渣的转炉上。

附图说明

图1为本发明复吹转炉底吹透气结构的示意图。

图中标记为：钢液1，通气孔2，炉渣保护层3，转炉炉衬4，透气补炉料料层5，透气砖6，细小透气孔7，镁质补炉料料层8。

图中箭头所示方向为气流方向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

如图1，本发明的复吹转炉底吹透气结构，包括透气砖6，透气砖6的气体出口处层叠覆盖有至少两层由不同质料的补炉料形成的可透气的保护层。由不同质料的补炉料形成的保护层根据质料的差异具有不同的特性，有的抗高温、强氧化性熔体或气体侵蚀的能力较强，但透气性差，容易堵死透气砖6的气体出口；而有的虽然透气性较好，不易堵塞，但因其抗冲刷、抗炉渣侵蚀的能力较弱，在转炉炼钢过程中容易熔损。这些保护层若单独使用，无法有效的起到保护透气砖6以提高透气砖6工作寿命的目的。本发明的复吹转炉底吹透气结构因其透气砖6的气体出口处层叠覆盖有至少两层由不同质料的补炉料形成的可透气的保护层，因此对透气砖6的保护既结合了每种质料的优点，又可使不同质料的缺点得到互补。其中，每层保护层均是可透气的，这样从透气砖6气体出口输出的气体才能够依次透过保护层吹入钢液，实现底吹的功能。要使保护层具有可透气的特性，可以选择由透气性质料形成的保护层，也可以在透气性差的保护层中设置透气孔来实现。本发明的复吹转炉底吹透气结构采用至少两层由不同质料的补炉料形成的保护层对透气砖6进行叠加保护，能够在透气砖6气体出口上形成多层次稳定的保护层，解决复吹透气砖6较难保护的难题，大大降低透气砖6的侵蚀速度或者零侵蚀，可与转炉炉龄使用寿命相同。

如图1，作为一种优选的实施方案，保护层由下至上依次为透气补炉料料层5和镁质补炉料料层8，镁质补炉料料层8中设置有将气体输入钢液的通气孔2。透气补炉料料层5采用的是透气补炉料，透气补炉料是目前使用的常规的补炉材料，其最大特点是能在炉内烧结后形成很多细小透气孔7，因此透气性能良好，不会引起透气砖6堵塞，但其抗冲刷、抗炉渣侵蚀的能力较弱，在转炉炼钢过程中容易熔损。镁质补炉料料层8采用的是镁质补炉料，镁质补炉料的特点是抗高温、强氧化性熔体或气体侵蚀的能力较强，透气性较差，烧结后致密度较高，可大大缩短其侵蚀速度，并可保护下部已经形成的透气补炉料料层5。该方案先用透气补炉料料层5保护透气砖6气体出口部位，保证气体出透气砖6后气流畅通，不致堵塞，并有一定抗侵蚀作用；然后用镁质补炉料形成抗侵蚀能力较强的致密的镁质补炉料料层8，保护透气补炉料料层5，从而有效的保护透气砖6，使透气砖6保持较长的工作寿命，并且不易堵塞，透气性良好。

如图1，为了对镁质补炉料料层8进行保护，从而进一步提高透气砖的工作寿命，镁质补炉料料层8上覆盖有炉渣保护层3。炉渣保护层3的质料采用的是炉渣，炉渣固化以后就形成了炉渣保护层3。炉渣保护层3属于疏松型，透气性较好。由于炉渣保护层3直接与钢液1或炉渣接触，发生激烈的物质交换和热交换，因此侵蚀速度很快，必须经常性维护。由于炉渣保护层3直接采用炉渣为材料，因此其维持的成本非常低廉，这样就能够将维护的周期设定的比较频繁，以保证炉渣保护层3的厚度始终动态平衡的状态保护镁质补炉料料层8，使镁质补炉料料层8能固定下来。

本发明的复吹转炉底吹透气砖的维护方法，包括如下步骤：

a、当透气砖6的气体出口处侵蚀形成凹坑后，向凹坑中填充补炉料，补炉料在透气砖6的气体出口处固化形成第一层可透气的保护层；

b、当第一层可透气的保护层侵蚀形成凹坑后，向凹坑中填补另一种质料的补炉料，补炉料在第一层可透气的保护层上固化形成第二层可透气的保护层。

如图1，透气砖6设置在转炉炉衬4中，气体由下至上进行输送。在复吹转炉砌筑安装后刚开始投入炼钢生产时，透气砖6的气体出口与转炉炉衬4的表面是基本齐平的。但随着转炉的使用，透气砖6受到高温、强氧化性液体或气体的冲刷侵蚀，其气体出口处发生融损，高度逐渐下降，而转炉炉衬4的侵蚀速度远小于透气砖，因此形成凹坑。当凹坑形成后，向凹坑中填充补炉料，补炉料在透气砖6的气体出口上固化形成第一层可透气的保护层。第一层保护层将凹坑填补，防止透气砖6与钢液1接触，避免透气砖6的进一步融损。在形成第一层可透气的保护层后，复吹转炉继续投入使用，在使用一段时间以后，由于钢水3和炉渣的冲刷、侵蚀作用，第一层保护层的气体出口受到蚀损形成凹坑，此时向凹坑中填充另一种质料的补炉料，补炉料在第一层保护层上固化形成第二层可透气的保护层。这样，使透气砖6的气体出口上由下至上依次叠加覆盖至少两层不同由质料的补炉料形成的可透气的保护层，在透气砖6上部形成多重保护层。采用上述方法可以很好的将第一层保护层和第二层保护层固定，避免保护层脱离透气砖6，使保护层可以长时间稳定的对透气砖6进行保护。

其中，步骤a中的补炉料采用透气补炉料，透气补炉料固化后形成透气补炉料料层5，透气补炉料固化时透气砖6中的供气流量维持在0～50Nm³/h；步骤b中的补炉料采用镁质补炉料，镁质补炉料固化后形成镁质补炉料料层8，镁质补炉料固化时透气砖6中的供气流量维持在30～80Nm³/h。在补炉料固化过程中维持一定供气流量的目的，是保证补炉料固化时在气流的作用下在其中自然形成气流通道。透气补炉料固化时透气砖6中的供气流量可以为零是因为本身透气补炉料固化后的透气性就比较好的缘故。而镁质补炉料固化时透气砖6中的供气流量维持在30～80Nm³/h，这样，在镁质补炉料固化后，就能够在其中自然形成若干个通气孔2。

此外，在步骤a中，当凹坑的侵蚀深度达到100～300mm时，向凹坑中填充补炉料；在步骤b中，当凹坑的侵蚀深度达到50～150mm时，向凹坑中填充补炉料。这样，透气补炉料料层5的厚度就为100～300mm，而镁质补炉料料层8的厚度就为50～150mm。透气补炉料料层5的厚度相对较厚，因此整个保护层的透气性就能够得到保证。

为了对镁质补炉料料层8进行保护，步骤b完成后，在第二层可透气的保护层上覆盖由炉渣固化形成的炉渣保护层3。为了使固化后的炉渣保护层3具有良好的透气性，在炉渣固化时，透气砖6中的供气流量维持在50～150Nm³/h。由于炉渣保护层3的侵蚀速度很快，因此，可周期性的补充并固化炉渣使炉渣保护层3的厚度维持动态平衡。

由于复吹转炉砌筑安装后开始投入炼钢生产时，此时透气砖上部无渣层，处于裸露状态，受到高温、强氧化性液体或气体的冲刷侵蚀，透气砖熔损较快，因此可在步骤a之前，可将炉渣与镁质石灰混合物覆盖在透气砖6的气体出口上来降低透气砖6的侵蚀速率。采用这种方法可以适当的降低透气砖6的侵蚀速率，但很难形成长期有效的保护渣层。

实施例

复吹转炉底吹透气结构的制作方法，具体步骤为：

(1)复吹转炉(公称容量120吨，年生产能力为120万)砌筑安装后即开始投入炼钢生产，此时透气砖6上部无渣层，处于裸露状态，受到高温、强氧化性液体或气体的冲刷侵蚀，透气砖熔损较快，必须根据炉渣的渣态情况，采用冶炼后留2～4t转炉炉渣，并加300～800kg含镁质石灰，然后摇炉挂渣或辅以溅渣操作，保护透气砖，可适当降低透气砖6的侵蚀速率，但很难形成长期有效的保护渣层。所述“摇炉挂渣”意思是转炉炼钢后，将钢水出完后，钢渣暂时不倒，然后摇动转炉，使炉内钢渣粘附在炉壁或透气砖位置，起到保护转炉炉衬4或透气砖的作用。所述“溅渣操作”是指转炉出完钢后，暂不倒钢渣，而利用氧枪或专用枪对炉渣吹N²气，将炉渣溅起附着在炉壁上，使炉壁上形成一定厚度的溅渣层，起到保护转炉炉衬4的作用，减轻转炉炉衬4的蚀损，延长转炉的使用寿命。

(2)当透气砖6的气体出口处侵蚀形成凹坑，凹坑的侵蚀深度达到100～300mm时，开始采用由不同质料的补炉料形成的保护层进行多层叠加维护。首先待转炉出完钢后倒掉炉渣，并出尽残余钢液，然后将透气砖6的供气流量调到0～50Nm³/h，在较高炉膛温度的条件下，立即将一种透气补炉料(已获得国家专利，理化性能指标见表1)1.0～2.5t倒入转炉，然后前后摇动转炉让透气补炉料覆盖在透气砖6的气体出口处，填满侵蚀的凹坑，之后将转炉停留在待补透气砖的位置烧结30～90min后形成透气补炉料料层5，恢复正常流量再进行炼钢生产。

这种透气补炉料的最大特点是：在炉内烧结后形成很多细小透气孔7，因此透气性能良好，不会引起透气砖堵塞，但其抗冲刷、抗炉渣侵蚀的能力较弱，在转炉炼钢过程中容易熔损。如果仅采用这种补炉料维护，则不能形成永久性的透气砖保护层，大约5～15炉基本就熔损掉。

表1专用透气补炉料理化指标

(3)形成透气补炉料料层5后，将透气砖供气流量恢复到正常供气模式供气，转炉开始炼钢，当冶炼2～10炉时，由于钢液1和炉渣的冲刷、侵蚀作用，透气补炉料料层5的气体出口处受到蚀损形成凹坑，当凹坑的蚀损深度达到50～150mm时，进行第二次补炉操作，即：出完钢后倒掉炉渣，出尽残余钢液，将透气砖6的供气流量调到30～80Nm³/h，在较高炉膛温度的条件下，将镁质补炉料(理化性能指标见表2)1.0～2.5t倒入转炉，然后前后摇动转炉使补炉料覆盖在透气砖处，填满侵蚀的凹坑，之后将转炉停留在待补透气砖的位置烧结30～90min后形成镁质补炉料料层8，恢复正常流量再进行炼钢生产。

镁质补炉料的特点是抗高温、强氧化性熔体或气体侵蚀的能力较强，透气性较差，烧结后致密度较高，可大大缩短其侵蚀速度，并可保护下部已经形成的透气补炉料料层，但在气流的作用下能形成2～5个通气孔2，保证透气砖的供气流量，不至于堵塞。透气砖的修补不能全部用一般镁质补炉料修补透气砖，否则气体流通不畅，容易出现堵死透气砖的问题。

(4)然后在镁质补炉料料层8的表面覆盖由炉渣固化形成的炉渣保护层3。炉渣保护层3的维护为经常性维护，可以每炉维护，也可以间断式维护，即通过出钢后溅渣或留渣，并将透气砖6的供气流量调到50～150Nm³/h，将炉渣冷却凝固在透气砖上部，对镁质补炉料料层8进行保护。由于炉渣保护层3直接与钢液1或炉渣接触，发生激烈的物质交换和热交换，因此侵蚀速度更快，必须经常性补充炉渣，使该层的厚度始终处于动态平衡的状态下保护镁质补炉料料层8，使镁质补炉料料层8能固定下来。炉渣保护层3属于疏松型，在气流作用下也容易形成气体通道，不易堵塞透气砖。

通过以上的维护方法对透气砖6实施维护后，透气砖6顶部形成有层次的、稳定的保护层，透气砖6的使用寿命显著延长，甚至与转炉炉龄同步，而且透气砖不容易堵塞，透气性能良好。

表2一般镁质补炉料理化指标

项目	MgO％	C*％	耐压强度，Mpa1500℃×3h(埋碳)	耐火度℃	体积密度g/cm3	粒度mm
							指标	≥70.0	≥6.0	≥10	≥1790	≥2.4	≤12

Claims (10)

1.复吹转炉底吹透气结构，包括透气砖(6)，其特征是：透气砖(6)的气体出口处层叠覆盖有至少两层由不同质料的补炉料形成的可透气的保护层。

2.如权利要求1所述的复吹转炉底吹透气结构，其特征是：保护层由下至上依次为透气补炉料料层(5)和镁质补炉料料层(8)，镁质补炉料料层(8)中设置有将气体输入钢液的通气孔(2)。

3.如权利要求2所述的复吹转炉底吹透气砖，其特征是：镁质补炉料料层(8)上覆盖有炉渣保护层(3)。

4.复吹转炉底吹透气结构的制作方法，包括如下步骤：

a、当透气砖(6)的气体出口处侵蚀形成凹坑后，向凹坑中填充补炉料，补炉料在透气砖(6)的气体出口处固化形成第一层可透气的保护层；

b、当第一层可透气的保护层侵蚀形成凹坑后，向凹坑中填补另一种质料的补炉料，补炉料在第一层可透气的保护层上固化形成第二层可透气的保护层。

5.、如权利要求4所述的复吹转炉底吹透气结构的制作方法，其特征是：步骤a中的补炉料采用透气补炉料，透气补炉料固化后形成透气补炉料料层(5)，透气补炉料固化时透气砖(6)中的供气流量维持在0～50Nm³/h；步骤b中的补炉料采用镁质补炉料，镁质补炉料固化后形成镁质补炉料料层(8)，镁质补炉料固化时透气砖(6)中的供气流量维持在30～80Nm³/h。

6.如权利要求4或5所述的复吹转炉底吹透气结构的制作方法，其特征是：在步骤a中，当凹坑的侵蚀深度达到100～300mm时，向凹坑中填充补炉料；在步骤b中，当凹坑的侵蚀深度达到50～150mm时，向凹坑中填充补炉料。

7.根据4～6中任意一项权利要求所述的复吹转炉底吹透气结构的制作方法，其特征是：步骤b完成后，在第二层可透气的保护层上覆盖由炉渣固化形成的炉渣保护层(3)。

8.如权利要求7所述的复吹转炉底吹透气砖的维护方法，其特征是：在炉渣固化时，透气砖(6)中的供气流量维持在50～150Nm³/h。

9.如权利要求7或8所述的复吹转炉底吹透气结构的制作方法，其特征是：周期性的补充并固化炉渣使炉渣保护层(3)的厚度维持动态平衡。

10.根据4～6中任意一项权利要求所述的复吹转炉底吹透气结构的制作方法，其特征是：在步骤a之前，将炉渣与镁质石灰混合物覆盖在透气砖(6)的气体出口处。