關(guān)于鋼包（一）主要用途：鋼包精煉爐可供初煉爐（電弧爐、平爐、轉爐）鋼水精煉之用， 是滿(mǎn)足連鑄、連軋的重要冶金設備。 

(二)設備特點(diǎn)：設備具有常壓電弧加熱，真空脫氣、吹氬攪拌，吹氧喂絲，常壓 或真空加料、測溫、取樣，電視攝像，頻內觀(guān)察等功能：

不定形耐火材料澆注施工技術(shù)的引進(jìn)

作為鋼包包底和包壁不定形耐火材料的施工方法，當初引進(jìn)的是*普通的澆注施工方法。

1、澆注施工

澆注施工方法：首先，在包底施工后進(jìn)行半天左右的自然養護。接著(zhù)，安裝框架和混合攪拌機，在澆注耐材之后，為使整個(gè)縫隙填充均勻，用棒式振搗器進(jìn)行助振。再經(jīng)半天左右的自然養護后進(jìn)行脫模，然后對渣線(xiàn)部位進(jìn)行耐火磚的砌筑施工。

2、澆注材質(zhì)的選擇

對用于包底和包壁耐火材料的特性，不僅要求其抗腐蝕性和抗渣性要好，而且結構要穩定。一般認為Al2O3－ＭｇO質(zhì)耐火材料能滿(mǎn)足上述條件要求。 Al2O3－ＭｇＯ質(zhì)耐火材料中的ＭｇＯ量在７－２８％范圍時(shí)，會(huì )形成組織致密、穩定的尖晶石固溶體，因此一般用作煉鋼鋼包的耐火材料。該廠(chǎng)重視降低成本，提高鋼水沖擊部的抗磨損性，重視殘余膨脹性的影響作用，因此采用Al2O3－ＭｇＯ材質(zhì)作澆注料。另外，即使在長(cháng)施工體的厚度較?。??。矗埃恚恚┑那闆r下，為確保澆注料的流動(dòng)性，因此規定Al2O3骨料粒度在8mm以下，而且還添加了金屬Ａl，作為防止干燥時(shí)發(fā)生爆裂的措施。

3、實(shí)際應用的結果

對15t 鋼包包壁*上部的熔損速度進(jìn)行了調查。與耐火磚比，澆注料各部位的*大熔損速度為0.4mm／爐，而渣線(xiàn)磚的修補周期（大約４０爐鋼水）是在磚的熔損達 16mm左右時(shí)才進(jìn)行的，因而不會(huì )對鋼包壽命產(chǎn)生不良影響。另外，使用后的工作面在清除粘附的金屬和對表面進(jìn)行若干清理后，只要工作面沒(méi)有全部熔損，就可以進(jìn)行接長(cháng)修補，由此能減少新噴補施工時(shí)耐火材料的使用量和減少鋼包產(chǎn)生的廢磚達３０％左右。

4、擴大不定形化技術(shù)的課題

雖然已知澆注材料在耐用性能方面是沒(méi)問(wèn)題的，但為降低整個(gè)煉鋼耐火材料的成本，今后有必要將不定形化技術(shù)擴大應用于其它耐火材料的施工體（例如，25t鋼包、ＶＬＦ鋼包和出鋼槽等）。 采用該方法進(jìn)行澆注施工時(shí)擔心有以下問(wèn)題：

①由于澆注體需要固化養護（為使澆注體的強度能達到渣線(xiàn)筑爐部位的強度，需要時(shí)間養護），因此降低了筑爐效率。

②各施工部位需要專(zhuān)用的框架，因此難以確?？蚣艿陌惭b位置。

為解決這些問(wèn)題，必須改進(jìn)施工方法。

濕式項補施工技術(shù)的引進(jìn)

1、改進(jìn)施工方法

為解決上述問(wèn)題，*近以煉鋼廠(chǎng)為主引進(jìn)了正在不斷被推廣的濕式噴補施工技術(shù)。噴補操作程序如下。首先，用混合機將不定形材料與水混合后分批裝入料斗，然后把裝入料斗的噴補料用活塞式壓力泵通過(guò)管道送到噴嘴，同時(shí)通過(guò)另外一根管道采用壓縮空氣將固化劑送到噴嘴端部，在噴出之前與噴補料混合后噴補在施工體上。

與以往的澆注施工相比，濕式噴補施工的主要特征如下：

①由于不需要框架，因此能在任意位置進(jìn)行任意厚度的施工。

②由于添加固化劑，縮短了固化養護時(shí)間，因此能進(jìn)行連續施工。

③由于施工效率高（5－10t/hr），因此可縮短施工時(shí)間。

除此之外，它還能使耐火材料發(fā)生的熔化損失均勻，并可應付緊急情況。即可以說(shuō)噴補施工法就是利用不定形耐火材料的特性來(lái)彌補澆注施工缺陷的施工方法。

2、改進(jìn)材質(zhì)

以上述的澆注材料為基礎，對澆注材質(zhì)的壓力輸送性能、抗腐蝕性能和抗爆裂性能進(jìn)行了改進(jìn)。

（1）、提高壓力輸送性能

為使濕式噴補材料能在壓力下從內徑Ф38mm的管道和噴嘴通過(guò)，因此事先對各種噴補料在噴嘴內的流動(dòng)性進(jìn)行了確認試驗，其結果示于表1。 由該表可知，如果直接采用象澆注料那樣的粒度，就會(huì )發(fā)生噴嘴堵塞，因此降低了粗粒度比，并將Al2O3骨料的粒度從8mm降低到５ｍｍ。

表1 壓送試驗的結果

試樣                   A       B     C    D

骨料比粗顆粒/中等顆粒 2/1     2/1   3/2  1/1

上限粒度（mm）         8       5     5    5

添加的水分（％）      6.2     6.4   6.6  6.9

排出的流量（mm）      182     178   183  178

壓送壓力（Mpa） ﹥     14     13     8    4

壓送評價(jià)              不好   不好   好   好 

（2） 提高抗腐蝕性能

  根據上述試驗結果可知，采用表１的試料Ｃ和Ｄ時(shí)，不會(huì )發(fā)生噴嘴堵塞，但由于這兩種試料添加的水分量比澆注料的大，因此會(huì )影響抗腐蝕性能?；诖艘?，在試料Ｃ和Ｄ中，以水分低的試料Ｃ為基礎，通過(guò)高頻爐的侵蝕試驗，調查了通過(guò)增加ＭｇＯ量來(lái)提高抗腐蝕性能的效果。結果，考慮到抗腐蝕性能和爐渣侵蝕的深度，將ＭｇＯ量增加到10％，能彌補抗腐蝕性能的惡化。

3、提高抗爆裂性能

采用上述材質(zhì)對15t鋼包和25t鋼包的包底及包壁進(jìn)行濕式噴補施工后，在預熱1小時(shí)左右時(shí)噴補料會(huì )頻繁發(fā)生爆裂故障，爆裂寬度大約３０－５０mm。作為防止發(fā)生爆裂的措施，由于當初采取的是添加有機纖維的辦法，但不理想，因此在改善鋼包干燥條件的情況下進(jìn)行了研究。

（1） 爆裂發(fā)生的機理

采用一般干燥曲線(xiàn)模型對干燥中耐火材料內部的溫度和水蒸氣壓力的變化進(jìn)行了模擬，結果表明，干燥過(guò)程中施工體內部存在３個(gè)區域，一是靠近加熱面含水率為０的干燥區域；二是水分迅速蒸發(fā)的蒸發(fā)區域；三是在蒸發(fā)區域產(chǎn)生的水蒸氣流向被加熱的背面，壓力超過(guò)了飽和水蒸氣壓，形成凝結現象的凝結區域。干燥時(shí)的爆裂只有在蒸發(fā)區域滿(mǎn)足了下列條件時(shí)才會(huì )發(fā)生。

Pａ＋ＵＴ＜Ｐｓ

Ｐａ：表面熱風(fēng)蒸氣壓（ＭＰａ）

Ｐｓ：蒸發(fā)面內部的蒸氣壓（ＭＰａ）

ＵＴ：材料強度（Ｍ Ｐa＝與抗拉強度和抗拉變形有關(guān)的抗折強度

在加熱面一側的含水量減少到一定程度后進(jìn)行快速加熱時(shí)，由于蒸發(fā)區域中的溫度變化小，因此內部蒸氣壓的增幅小，但另一方面在干燥初期含水量的狀態(tài)下進(jìn)行快速加熱時(shí)，由于蒸發(fā)區域靠近加熱面，

因此表層一側內部蒸氣壓的增幅明顯。如上式表明的那樣，可以推測蒸發(fā)區域的內部蒸氣壓增大后，會(huì )造成材料自身的強度無(wú)法承受這一壓力，因此發(fā)生了爆裂。

（2） 改進(jìn)干燥方法

對實(shí)際干燥中各部位溫度變化進(jìn)行實(shí)測，摸索出了*佳干燥條件。結果，根據以上噴嘴耐火材料的表面溫度為基準，進(jìn)行了干燥，基本抑制了爆裂。目前，把以下３點(diǎn)作為抑制爆裂的條件是很重要的。

①干燥開(kāi)始３小時(shí)后：加熱速度＜90℃／hr。

②在３－６小時(shí) 后：加熱速度＜200℃／hr（6小時(shí)后，以表面溫度８００－９００℃為標準）。

③在６小時(shí)后：爐殼溫度＞60℃時(shí)，加熱不能超過(guò)1200－1300℃。

但是，在冬季室外氣溫低的情況下，由于干燥前的養護強度（抗折強度）低，因此無(wú)法確保材料具有耐蒸氣壓的強度，故頻繁發(fā)生爆裂。作為其措施是采取預熱干燥的辦法，即筑爐后在鋼包內對發(fā)熱體進(jìn)行燃燒，但這種干燥條件有待進(jìn)一步改善。

在實(shí)機使用的情況

1、熔損速度

15t鋼包的包壁采用濕式噴補材料后的熔損速度表明，采用噴補材料的平均熔損速度為1.57mm／爐，雖然比耐火磚的增大５％，但與澆注材相比，卻取得良好的結果，受鋼水沖擊部位的烙損速度*大為2.5mm／爐，與澆注材料的呈相同趨勢，但其絕對值低。與澆注材料的主要區別在于透氣磚和受鋼水沖擊部周?chē)娜蹞p速度非常低，這兩處分別是采用吹氬攪拌和采用AOD（氬氧脫碳法）裝入鋼水時(shí)因鋼水沖擊而造成熔損嚴重的部位，由此可知采用噴補料的施工體具有良好的抗磨損性能。

2、斷面組織

從15t鋼包在使用３９爐后噴補材的斷面組織照片和爐渣的侵蝕深度來(lái)看，包底的侵蝕深度比包壁的大３０－４０mｍ，在微變層內部能看見(jiàn)有一部分橫向裂紋，還能看見(jiàn)有部分金屬侵人。包壁的爐渣侵蝕深度較淺，為１５－２０mm，與澆注材的基本相同。另一方面，由于原始層的組織非常致密，且氣孔率也低，只有 12％，因此形成了良好的組織。

使用后的鋼包包壁經(jīng)取樣做Ｘ線(xiàn)衍射后可知，工作面的組織主要是a－Al2O3、硅鋁酸二鈣（2CaO－Al2O3－SiO2：耐火度1590℃）、尖晶石（ＭｇＯ－Al2O3：耐火度2135℃）；母材由β－Al2O3和尖晶石構成，由此可以推測澆注材和噴補材的化合物相同。這種 CaO－Al2O3－SiO2系低熔點(diǎn)化合物的形成是造成熔損的主要原因。另外，尖晶石不是作為材料添加的，它是材料中的Al2O3骨料和基料中的ＭｇＯ細粉在高溫下反應后形成的，即使在母材中，尖晶石也已形成分布范圍廣的組織形態(tài)。

施工效率和成本

各種施工方法的施工天數比較結果表明，以一座鋼包的筑爐操作天數為例，采用澆注施工時(shí)，由于能連續接長(cháng)修補，因此包底和包壁的解體時(shí)間可以縮短，與耐火磚相比，可縮短總的工期２５％；采用 噴補施工時(shí)，由于添加了固化劑，節省了養護時(shí)間，因此可縮短工期４０％。

成本的比較結果表明，與澆注料相比，噴補料的價(jià)格僅僅是固化劑這一項的價(jià)格比澆注料高，但由于可延長(cháng)使用壽命，因此比耐火磚可節約成本２８％左右，比澆注材料的節約14％。今后如果能將不定形化的噴補技術(shù)應用于目前仍采用耐火磚的容器（如，25t VLF鋼包和中間包等），估計可以大幅度降低耐火材料成本?？梢哉J為這是一種非常理想的施工技術(shù)。

結束語(yǔ)

15t鋼包包底和包壁采用濕式噴補施工的結果表明，不論是施工效率，還是成本，都優(yōu)于澆注施工法。為實(shí)現將來(lái)中間包等也能采用不定形化技術(shù)和出鋼槽采用噴補修補技術(shù)來(lái)延長(cháng)使用壽命，因此期待著(zhù)這種濕式噴補機能成為廣泛應用于各種物體施工的通用設備，從而進(jìn)一步降低耐火材料成本。