钢包透气砖损毁原因分析

透气砖是钢包包底吹氩工艺的关键材料,其损毁是制约钢包寿命的关键因素。文章总结了精炼钢包用透气砖的类型,分析了其损毁原因,为研究提高透气砖用材料的性能提供依据。

双胎结构狭缝式透气砖的开发及在120 t精炼钢包上的应用

通过分析济源钢铁第一炼钢厂120 t钢包和透气砖的现场使用情况,对透气砖的材质和结构进行了优化,开发出双胎结构狭缝式整体透气砖;同时对120 t钢包内衬的砌筑方式、使用和热修维护制度进行了改进。现场试验表明,安装使用双胎结构狭缝式透气砖的钢包,在进行一次小修后的使用寿命接近80炉,满足实际使用要求,提高了钢包的热周转率,钢包的整体经济效益得到显著提升。

新型弥散式透气砖的性能及应用

为了提高精炼钢包底吹氩透气砖的使用寿命、底吹效果和安全可靠性,研制了一种采用透气内芯与致密高强材料组合的新型弥散式透气砖。通过其在150 t钢包中的使用情况表明,与目前使用的狭缝式透气砖相比,研制的新型弥散式透气砖有以下优势:1)透气性稳定,可有效防止钢水渗钢;2)在浇钢结束后不进行吹扫或者间歇式吹扫就能达到透气要求,显著降低了工人的劳动强度,同时也降低了部分能耗;3)使用寿命明显提高,而且提高了透气砖使用安全系数。

铜冶炼炉用透气砖的研制与应用

介绍了铜冶炼炉用透气砖的结构,利用自制的球形颗粒制备了透气性好且强度高的透气砖芯,与座砖、围砖组合在精炼炉上试用,操作工艺参数正常,满足了精炼炉的吹气搅拌要求。

狭缝式透气砖的研制与应用

采用高性能铬刚玉质浇注料 ,通过合理的狭缝设计 ,研制了狭缝式透气砖。该砖具有吹成率高、寿命长、安全可靠等优点 。

基质对刚玉透气砖抗渣性能的影响

透气砖在使用过程中 ,由于渣的渗透和侵蚀形成变质层 ,在热应力作用下变质层剥落影响使用寿命。研究了不同基质体系对刚玉质透气砖抗渣性的影响 ,并探讨了其抗渣机理。在基质中添加Cr2 O3和尖晶石能显著提高其抗渣性。添加适量尖晶石效果最好 ,其原因是在与渣的反应层表面形成尖晶石致密层 ,阻止了渣的渗透。

300t精炼钢包透气砖应用的数学物理模拟

针对300 t精炼钢包,在LF设备电极位置与钢包透气砖所在位置的对应关系确定的基础上,通过水模、数模分别采用单吹、复吹时钢包内钢水流动特性和夹杂物去除的对比研究,探讨了透气砖结构性能的影响作用。结果表明,单吹时应使用抗渗透较好且能形成有利于夹杂物去除的气泡形态狭缝式透气砖(PB1),吹气卷渣临界气量为1.45 m3/h,气量需稳定,混匀时间为82.44 s,钢液渗透小,夹杂物去除率为62.86%,能够满足搅拌钢液起到成分和温度的快速均匀以及净化钢液的作用。

精炼钢包用透气砖的研究进展与发展方向

总结了精炼钢包用透气砖的损毁原因和现用刚玉-尖晶石透气砖在改善抗热震性方面的研究新进展;介绍了非氧化物结合刚玉质透气砖的研究结果和在精炼钢包上的使用情况,提出了透气砖的研究和发展方向。

过渡塑性相工艺制造刚玉-氮化硅质透气砖的研究

在刚玉 -氮化硅材料中添加 5 %和 1 0 %的金属硅进行塑性相成型 ,成型后在氧化气氛下于1 60 0℃保温 3h烧成。对烧成后材料的常温性能进行分析发现 ,随着金属硅含量的增加 ,试样的显气孔率明显下降 ,耐压强度上升。显微结构分析发现 ,烧成后材料的内部仍然有金属硅存在 ,并且金属硅与周围颗粒紧密连结。同时还发现 ,材料内部的氮化硅发生反应生成了氧氮化硅 ,有利于氮化硅材料的烧结 ,提高了材料的性能。

狭缝规格对透气砖热机械应力的影响

为延长透气砖的使用寿命,对其热机械应力场进行了模拟分析,确定了狭缝的合理规格.首先根据透气砖工作特点及研究目的,在适当简化结构和边界条件的基础上,建立了二维平面应变有限元模型.然后在保持透气砖规格和狭缝分布形式一定的前提下,研究了狭缝尺寸和数量变化对透气砖热机械应力场的影响.研究结果表明,透气砖的高应力区集中于狭缝端部很小范围,应力变化较大的区域位于狭缝四周.缩短狭缝长度可降低透气砖的整体热机械应力;有限增大狭缝宽度可以降低狭缝端部热应力;增加狭缝数量可以降低其端部热应力,但会造成透气砖其他区域热应力的增大.

用后钢包透气砖显微结构分析

对60 t LF+VD精炼钢包用刚玉-尖晶石透气砖和45 t LF精炼钢包用铬刚玉-尖晶石透气砖用后残砖进行了显微结构分析。结果表明:LF精炼工艺用透气砖狭缝及裂纹有明显的渣侵蚀和渗透,LF+VD精炼工艺用透气砖狭缝和裂纹有钢液渗透。在周期性操作过程中,狭缝口部的扩大和热震造成的裂纹会使钢液或渣液的渗透侵蚀作用加剧并导致剥落现象的发生。透气砖狭缝堵塞直接影响吹通率和使用寿命,所以,要优化狭缝尺寸,提高材料的抗热震性。

狭缝式透气砖底喷粉铁水脱硫的实验研究

为研究狭缝式透气砖底喷粉对铁水脱硫效果的影响,以氮气为载体,通过狭缝式透气砖从底部向装有100 kg铁水的感应炉中喷吹石灰粉。实验结果表明,该工艺操作简单,稳定可靠,脱硫率高,无喷溅现象,铁损少,温降小,无污染,处理周期短,投资省,是比较理想的脱硫新工艺,具有广阔的应用前景。

钢包透气砖在精炼条件下的应力场分布研究

利用ANSYS有限元分析软件对钢包透气砖在精炼条件下(不同吹氩压力、精炼温度)的应力场分布进行了计算研究。结果认为,铝镁质透气材料结构应力与其热膨胀系数成正比变化;透气砖工作面狭缝尖端处应力最大,是其非工作底面的6.62倍,并且从非工作底面到工作面狭缝尖端应力增加最快;吹氩压力对透气材料应力的影响可忽略不计;精炼温度提高50℃,工作面狭缝各部位应力相应增加1%～2%。

钢包透气砖服役过程中应力分布研究

利用Ansys有限元分析软件对钢包透气砖服役过程中的应力分布进行了研究。结果表明:透气砖在服役过程中,吹氩阶段所受热应力最大,在吹氩结束的瞬间达到最大值,此时透气砖工作面主要受径向和周向的压应力,透气砖内部主要受径向、周向和轴向的拉应力;透气砖损毁主要出现在两个部位,一是工作面狭缝周围由于压应力大易产生裂纹或者剥落,二是在距透气砖工作面74 mm的位置由于拉应力大易发生横断损毁。

精炼条件对狭缝式透气砖使用效果的影响

对狭缝式透气砖在大型精炼钢包中的损毁原因进行了分析 ,热应力和强大的冲刷磨损作用是两个主要因素。对狭缝式透气砖使用中影响其透气性能的各种因素加以分析后认为 ,除了透气砖本身狭缝的尺寸、钢水温度、钢水种类外 ,操作过程和使用中受保护的程度也是影响透气性能的重要因素。

吹氩期间狭缝数量和尺寸对透气砖热梯度应力的影响

为提高透气砖的使用寿命,对其因吹氩而产生的热梯度应力场进行了模拟分析,以确定狭缝的合理尺寸及数量。首先根据研究目的和透气砖工作特点,在适当简化其结构和边界条件的基础上,建立了它的二维平面应变有限元模型。然后在保持透气砖尺寸和狭缝分布形式一定的前提下,研究了狭缝尺寸和数量变化对透气砖热梯度应力场的影响。研究结果表明:(1)热梯度应力仅在狭缝附近有剧烈变化,且狭缝尺寸及数量变化对最大拉应力影响不大;(2)狭缝越长,透气砖的整体热应力越大;(3)狭缝宽度变化对透气砖整体热应力分布影响不大;(4)对于本次分析来讲,狭缝最佳条数为20条。

组成对镁质弥散型透气砖高温抗折强度和透气度的影响

通过四因素三水平正交试验,研究了≤0.2 mm电熔镁砂加入质量分数(0、3%、6%),≤0.044 mmα-Al2O3细粉加入质量分数(5%、8%、10%),≤0.044 mm电熔镁砂细粉加入质量分数(2%、4%、6%),≤0.044 mm Cr2O3细粉加入质量分数(0、1%、2%)对镁质弥散型透气砖高温抗折强度和透气度的影响。结果表明:4种材料对镁质透气砖高温抗折强度影响的大小顺序是:电熔镁砂(≤0.2 mm)>Cr2O3细粉>电熔镁砂细粉(≤0.044 mm)>α-Al2O3细粉;对镁质透气砖透气度影响的大小顺序是:电熔镁砂细粉(≤0.044 mm)>α-Al2O3细粉>电熔镁砂(≤0.2 mm)>Cr2O3细粉。综合考虑认为,不添加≤0.2 mm电熔镁砂,加入≤0.044 mm的α-Al2O3细粉、电熔镁砂细粉和Cr2O3细粉的质量分数分别为8%、4%和1%的方案最佳。

流固热耦合模拟研究钢包透气砖温度场和应力场

为了对透气砖的设计制作及实际操作应用提供一些参考,利用ANSYS软件对透气砖体与氩气进行共轭传热计算,得到在钢包运行中透气砖内的温度变化及应力分布。研究结果表明:装钢过程中透气砖轴线上距底面150 mm以下的位置,温度基本不变;吹氩时砖体温度迅速下降,轴线上最大温降超过800℃;整个精炼过程中等效应力最大值出现在吹氩结束时刻的工作面处,为381 MPa,而远离工作面位置的点在装钢运输结束时刻等效应力最大。内圈狭缝靠近中心轴一端的等效应力最大,约为中心轴上的2.5倍,是外圈狭缝的1.5倍。

大型精炼钢包用刚玉-尖晶石质透气砖的研制与使用

为满足大型精炼钢包对透气砖的要求,通过配方优化、高温烧成等技术手段,成功开发了性能和使用效果优于传统铬刚玉质透气砖的刚玉-尖晶石质透气砖。该透气砖以板状刚玉为颗粒料,以电熔白刚玉为细粉,并加入6%纯铝酸钙水泥、5%活性α-Al_2O_3微粉和8%尖晶石,另外加入适量氧化铬和减水剂,经振动成型、干燥后于1500℃保温3h以上烧成。该透气砖在大型精炼钢包上使用,取得了满意的使用效果。