真空室一般在操作中先预热至1300℃左右,在钢水处理前十分钟停止加热,并在升降管下端加一挡渣罩,防止钢包中的钢水进入真空室。脱气时升降管插入钢水深约300mm,钢水的温度1650~1700℃,处理时问为30~60min,真空度约为66.66Pa。脱气过程加入造渣剂、合金料进行精炼。内衬受高温与真空的作用,升降管与熔渣接触,使用条件苛刻。具有吹氧功能的RH-OB循环法,提高了抽气能力,加剧了真空室内钢水的飞溅,强化了精炼操作,吹氧加剧了耐火材料的损毁。此部分的耐火材料必须具有优异的耐侵蚀性和抗热震性。
A RH真空室上部用耐火材料
真空室上部不直接与钢液接触,无钢液冲刷、熔渣侵蚀问题,为自由空间;炉衬寿命比较长。该反应产生CO气泡,导致钢水喷溅,黏附于炉壁,甚至结瘤。中修时,为了除去结瘤冷钢,会造成炉壁耐火材料损伤。
此外,RH真空室上部抽真空时,氧分压低;而停歇期空气进入,氧分压高,使镁铬砖中的氧化铁发生高低价态的转变而产生体积效应。真空室上部通常砌筑的是普通镁铬砖,显然也可采用一般铝镁尖晶石砖。但不宜采用镁炭砖,因为在真空条件下,会促进镁炭砖自耗反应的进行。
所以RH真空室上部也可用Al2O3-MgO·Al2O3浇注整体衬或喷补整体衬。
B 真空室下部、底部与喉口用耐火材料
真空室下部、底部与喉口等部位用的耐火材料衬砖主要经受:高速循环流动的钢液冲刷;炼超低碳钢如IF钢、硅钢等钢种时要进行较长时间抽真空、吹氧脱碳过程,钢液中Fe、Si、Mn、Al元素会氧化,形成氧化铁含量高的酸性渣,以及喷吹脱硫剂粉形成的熔点低、流动性好的CaO-CaF2-Al2O3,系渣的侵蚀与渗透。如前所述,镁钙砖在抗氧化铁酸性渣以及CaO-CaF2-A12O3渣的熔蚀与渗透上都不佳,抗冲刷能力也不如镁铬材料,因此,在真空室下部、底部与喉口等部位不宜用MgO-CaO砖砌筑。已有的研究结果表明:在抗冲蚀、抗铁硅酸性渣与脱硫渣的侵蚀与渗透方面,较好的耐火材质是Cr2O3含量较高的直接结合镁铬砖,其中以电熔再结合的镁铬砖或基质中Cr2O3含量较高、气孔微细化的镁铬砖更为合适。因此,在RH炉的真空室下部、底部与喉口等部位应砌筑高温烧成的优质的直接结合镁铬砖。
C 浸渍管内衬用耐火材料
浸渍管由气体喷射管、支撑耐火材料的钢结构和耐火材料构成。钢结构被固定在-中心.高温烧成的镁铬砖为衬里,外面用浇注料。由于气体喷射引起的钢水冲蚀和温度变化而导致升降管的损毁,其主要原因及处理办法如下:
(1)气体的喷射导致风嘴周围的损伤;最好使用直接结合的镁铬砖或再结合镁铬砖。
(2)升降管端头产生的层状碎片;通过加膨胀缝和补强钢结构或通过热喷补的方法可以解决。
(3)浇注耐火材料出现龟裂;使用具有一定膨胀性的浇注料或加人钢纤维抑制龟裂。
浸渍管内衬用耐火材料除了要求抗高速流动钢液的冲刷外,由于浸渍管在停歇期间不易保温,温度波动的温差要比真空室内大得多,因此浸渍管内衬用耐火材料在抗热剥落与结构剥落方面要非常好。在抗炉渣侵蚀、渗透方面主要是抗m(CaO)/m(SiO2)=2以上的碱性渣。
浸渍管内衬现在多采用抗热震性好的镁铬砖砌筑。提高镁铬砖抗热震性的有效途径之一是减少氧化铁含量,增加Al2O3含量。镁铬砖中氧化铁含量高,当气氛发生氧化还原变化时,例如在高温下与钢液接触时,根据Fe-O状态图,热面处氧化铁是以镁浮氏体(MgO·FeO)O存在的,而在停歇时与空气接触则会转变为高价氧化铁。这种铁酸镁MgO·Fe2O3与镁浮氏体之间的转变会导致镁铬砖的开裂。而增加镁铬砖的Al2O3含量还可以提高镁铬砖的直接结合程度,进而提高砖的强度。
D 浸渍管外壁用整体浇注料
炉间歇操作带来的强烈热震破坏和熔渣的侵蚀,导致升降管外衬浇注料因严重龟裂而损毁,同时,浸渍管外壁用耐火材料直接与钢包中的碱性渣接触,要求其能抗碱性渣侵蚀;为了使浇注料的寿命达到与内衬寿命同步的目的,研制了低水泥或无水泥浇注料,材质为高铝、刚玉或铝镁质。板状刚玉颗粒内含有许多圆形封闭微气孔,加热过程中体积稳定,抗热震性好。因此,所用刚玉以板状刚玉最适宜。为了提高刚玉浇注料的抗开裂性,还需加入不锈钢纤维,加入适量的Al2O3和MgO超细粉使材料的耐蚀性得到了提高;利用铝镁浇注料产生的膨胀性或加入4%左右的钢纤维增强,材料的抗热震性大大提高。
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