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浅谈武钢耐火材料新技术应用与管理创新
作者:  来源:耐火材料网  发布时间:2015-09-07 16:34:05  浏览次数:1560

    世界各工业领域的发展与技术进步以及人们生活水平的提高,对钢材性能的需求日益苛刻,洁净钢市场需求量的不断增大,对与钢铁冶炼技术发展有密切关系的耐火材料的材质、设计结构、生产工艺、甚至管理的创新均有直接影响。
 
    武钢股份炼钢总厂冶炼钢种趋于多元化、系列化,洁净钢、品种钢的比例大幅增加,冶炼工艺向自动化、智能化方向发展。耐火材料工作者迅速反应,开发出大量的新技术,以满足冶炼新技术的需求,比如:新型高效转炉供气砖技术、RH精炼炉内衬无铬化技术、钢包内衬材料无碳化技术、钢包长寿节能保温技术等。
 
    本文重点从耐火材料新技术的应用、耐火材料管理创新两个角度,介绍武钢股份炼钢总厂用耐火材料应用现状及发展趋势。

    1武钢耐火材料新技术应用

    1.1新型高效转炉供气砖技术应用

    顶底复吹转炉冶炼技术的核心之一就是底吹供气元件。供气元件的技术发展与复吹工艺的发展相辅相成,供气元件的使用效果及寿命是影响冶炼效果的最关键因素之一,因此随着复吹工艺的发展,供气元件的发展备受关注。
 
    为了达到低成本冶炼洁净钢,对转炉复吹工艺,尤其是对底吹供气元件提出了更高的性能要求。主要包括:

    1)底吹强度提高到0.12Nm3/(min·t)以上;

    2)冶炼过程中进行裸吹工艺,即供气元件处于裸露状态,表面不能采用蘑菇头对供气元件进行保护;

    3)供气元件的寿命与转炉同步,即在转炉整个炉役冶炼过程中不能关闭供气元件。然而,在这种冶炼工艺下,传统的细金属多孔塞式供气元件存在不足,影响转炉炼钢顺行,
 
    主要体现在:

    1)高强度吹炼下供气元件漏气;

    2)供气元件气流不稳,出现堵塞现象;

    3)供气元件及其周围配套护砖损毁较快;

    4)供气元件与周围炉底砖的匹配问题,易出现三角缝,增加了转炉漏钢风险。

    近年来,武钢股份炼钢总厂与武钢耐火材料公司合作对转炉供气元件进行了技术创新,开发出了高强度、供气量稳定、整体寿命高的新型供气砖。主要包括:

    1)转炉底吹供气元件镁碳质耐火材料、毛细管以及周围护砖进行性能升级;

    2)供气元件制作工艺创新,比如,毛细管排布的设计由传统模式改为类蜂窝结构毛细管排布模式、根据流量压力比(Q/P)进一步优化毛细管孔径、毛细管成型防变形的技术研究等;
 
    3)近终成型技术研究;

    4)焊接工艺技术研究。
 
    1.2RH精炼炉内衬无铬化技术应用

    随着汽车、家电、罐装食品工业的的蓬勃发展及各地水电、风电、核电机组的组建,市场对冷轧薄板钢和高品位硅钢的需求日益增加。RH精炼炉作为冶炼高品位钢材的必要精炼装置,近十几年发展很快。由于相关耐火材料承受着急冷急热、强冲击力、高真空条件及各种碱度渣、合金的强烈化学作用等严峻的考验,人们一直没有停止耐火材料使用寿命的攻关,镁铬砖是满足使用寿命较好选择。目前,武钢炼钢总厂RH精炼炉大多数采用低硅镁铬砖,使RH的寿命从原来使用传统镁铬砖的110次左右上升到150次以上。然而,由于镁铬砖生产和使用的氧化气氛或强碱性条件下会产生Cr6+,对人身和环境造成危害。随着国家对环保的要求越来越高,无铬化已经成为RH精炼炉重要的发展方向。另外,镁铬砖通常需要经历混料、成型、高温煅烧、打孔、侵盐、打磨、装配、整体在打磨等工序,制造工序复杂,成本很高,人们一直致力于找到一种替代镁铬砖的材料,先后试验镁铝砖、镁锆砖、镁碳砖等。目前,武钢正在试验无铬砖,虽然起步较晚,但使用效果良好,其技术处于先进水平。
 
    1.3钢包内衬材料无碳化技术应用

    随着钢铁冶炼技术的不断进步,以及技术竞争的日趋激烈,炼钢钢种不断向高附加值、高技术含量发展,为适应低碳钢、超低碳钢和纯净钢钢种冶炼工艺对耐火材料的技术需求,从2000年开始,武钢钢包逐步实施无碳化措施,以适应洁净钢的冶炼需求。截至目前,炼钢总厂已超过80%钢包实现了无碳化。在实施过程中主要技术创新是,材质由铝镁尖晶石向刚玉质转变;砌筑方法由螺旋式向平砌转变,解决了砖之间的三角缝隙及使用时的渗钢问题;形成了一套钢包运行、维修、监护综合技术,钢包使用寿命得到提高。表5显示了武钢股份炼钢总厂各钢厂钢包无碳化后寿命数据。
 
    1.4钢包长寿节能保温技术应用

    传统冶炼钢包内衬用耐火结构主要分为两层,即永久层和工作层。大多数永久层采用高铝矾土砖砌筑成型或者采用矾土质浇注料浇注成型,这些耐火材料的耐钢水冲刷性能和抗渣侵蚀性能相对较差。传统钢包在使用过程中存在钢包包壳温度较高,一般超过300℃,甚至高达350℃以上。钢厂为满足浇钢温度需求,不得不提高出钢温度或者经过LF炉进行温度补偿,浪费了大量的能源、合金,增加了吨钢成本;冶炼温度高,钢包工作层受到冲刷和侵蚀更为严重,工作层消耗过快,永久层的安全性得不到保障,钢包运行风险增加,钢包使用寿命降低;钢包包壳温度高,易使包壳钢结构变形,对于包壳的安全运行及使用寿命有一定影响。

    2013年以来,为了满足冶炼新技术的要求及客户需求,进一步提高钢包生产安全性、提高钢包耐材寿命,降低钢厂能源消耗,武钢耐火厂从对钢包耐材结构设计、产品性能、智能测温等全方位进行转型升级,开发出了一种新型节能保温长寿型钢包。该钢包在使用效果上呈现出以下优点。
 
    1)安全性能更高

    传统钢包由于冶炼温度高,钢包工作层受到冲刷和侵蚀更严重,工作层消耗过快,永久层的安全性得不到保障。新型钢包改变了这一缺点,具备一种全新的设计结构,整体具有很高的高温工作强度、优异的耐钢水冲刷性能,使得钢包使用的安全系数得到提高。
 
    2)保温性能更好

    新型钢包在武钢集团某钢厂进行了应用。与传统钢包相比,新型钢包外壳温度降低达70-100℃,有效地降低了漏钢风险,且有效降低了钢厂的能源消耗。

    3)使用寿命更长

    新型钢包在武钢集团某钢厂钢包上进行了应用,平均寿命较传统钢包提高了约20%。
 
    2耐火材料管理创新

    耐火材料对钢厂的产品实物质量、成本甚至安全生产有重要的影响,其新技术的推广对冶炼新技术的发展起着重要的作用,但耐火材料使用管理的创新也尤为重要。

    耐材总包(GlobalContract)对耐火材料企业来说,是一种较先进的营销模式,对钢厂来说,是一种较先进的管理模式。它将设计、供货、施工、维护一体化,实现了由吨耐材结算向吨钢消耗结算模式的转变。这一模式在我国已经运行十年左右,在很多钢厂进行了推广,并取得了良好效果。由于这种模式强调的是合同关系,加之有些缺乏设计和持续改进能力的企业参与恶性竞争,搅乱市场,使这一模式的先进性受到严峻的挑战。
 
    近两年,国外出现了一种新的耐材管理模式——“全面耐材管理”(TotalRefractoryManagement)。这种模式是在耐材总包模式基础上发展起来的,它不是强调合同关系,而是强调管理。管理不仅要具备能力,如设计能力,持续改进的能力,超前的技术储备能力等,而且要有责任感和主人翁的意识,要使钢厂从管理耐火材料的锁事中解脱出来,它的意义不仅表现在钢厂降低并锁定耐火材料成本,更重要的是使耐火材料供应商向服务商和管理者转变,耐火材料企业与钢厂具有共同的价值取向并实现了“无缝”连接。耐火材料企业可通过技术进步和管理创新,在确保钢厂安全运行的前提下,减少耐火材料浪费,降低耐火材料用量,这样客观上减少了耐火材料对钢水的污染,有利于洁净钢的生产。从而达到双赢之目的。武钢耐火公司在宁波钢铁和鄂城钢铁的项目就是全面耐材管理的实践。
 
    3结语

    1)武钢冶炼新技术的发展,与耐火材料新技术的推广应用有着密切关系。

    2)武钢耐火材料新技术主要有:大流量转炉供气砖技术、RH精炼炉内衬无铬化技术、钢包内衬材料无碳化技术、钢包长寿节能保温技术等。

    3)耐火材料管理的创新同样对冶炼技术的进步有着重要影响。

 
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