在現(xiàn)代鋼鐵冶煉工藝中，透氣磚是鋼包爐外精煉技術(shù)中十分重要的功能性元件，通過(guò)鋼包底部透氣磚向鋼液中通入氬氣等惰性氣體，從而為鋼液攪拌提供動(dòng)力，達(dá)到均勻鋼液中合金成分和均勻溫度的目的。透氣磚按照組裝模式可以分為分體式透氣磚和整體式透氣磚，兩者均由透氣磚芯和座磚組成，無(wú)論分體式透氣磚或整體式透氣磚，座磚的作用均是保護(hù)磚芯，防止鋼液侵蝕到磚芯除工作面以外的任何位置，通常座磚會(huì)出現(xiàn)如下?lián)p毀現(xiàn)象：鋼液沖刷侵蝕、座磚剝落掉塊、座磚橫斷、座磚縱裂，下文對(duì)影響透氣磚壽命的因素和研究改進(jìn)方向做簡(jiǎn)要分析。
1影響透氣磚座磚壽命的因素
1.1透氣磚的安裝操作
根據(jù)透氣磚安裝的標(biāo)準(zhǔn)程序，整體透氣磚和分體式座磚在放置到包底鋼殼之前，要把鋼殼雜物徹底清掃干凈，不得有顆粒物，并用火泥等墊砂材料將底部找平，防止座磚底部出現(xiàn)局部懸空的情況。鋼包在接鋼后，磚芯會(huì)承受鋼液巨大的靜壓力，從而產(chǎn)生向下位移的趨勢(shì)，特別是整體式透氣磚，若透氣磚芯下方的座磚預(yù)埋層未有效墊砂有懸空情況，磚芯會(huì)沖破座磚預(yù)埋層的保護(hù)，造成座磚尾部縱裂、磚芯錯(cuò)位，在使用中有較大的安全隱患。
1.2包底砌筑方式
鋼包包底工作層通常為磚砌或澆注成型，針對(duì)磚砌包底，通常建議座磚四周留縫30~80mm，縫隙填充剛玉料或搗打料，緩沖包底磚烘烤后膨脹對(duì)座磚的影響。在實(shí)際使用案例中，有許多因?yàn)榘灼鲋Y(jié)構(gòu)不當(dāng)，座磚四周不留縫或留縫數(shù)量少造成座磚橫斷的情況。
1.3包底耐材性能
理想狀態(tài)下，座磚和包底耐材高度一致、同步侵蝕，包底耐材可以有效保護(hù)座磚，若包底耐材自身侵蝕剝落嚴(yán)重，造成座磚孤立無(wú)保護(hù)，則孤立的部分受鋼液卷流的剪切力容易產(chǎn)生橫斷。
1.4座磚填縫料質(zhì)量和施工效果
座磚四周留縫的目的是減少包底耐材膨脹對(duì)座磚的影響，但如果填縫料本身在使用過(guò)程中過(guò)度侵蝕形成缺陷，會(huì)導(dǎo)致座磚孤立無(wú)保護(hù)，同樣容易造成座磚剝落或整體橫斷。在注重填縫料質(zhì)量的同時(shí)，其施工效果尤為重要，若采用剛玉自流料填縫，需注意加水量，最終攪拌均勻、料水不分離，填充后用鐵棒搗實(shí);若采用搗打料填縫，則一定要搗打密實(shí)。
1.5鋼包烘烤制度
若采用剛玉料填縫，座磚會(huì)吸收剛玉料部分水分，并在烤包過(guò)程中逐漸排出水分。如果烤包未遵循小火-中火-大火的規(guī)則，座磚在迅速排出水分的過(guò)程中會(huì)釋放較大的應(yīng)力，有造成座磚縱裂的風(fēng)險(xiǎn)。
1.6透氣磚吹氬過(guò)程
透氣磚吹氬時(shí)，氣流使鋼液不斷翻卷，對(duì)包底耐材和座磚不斷沖刷侵蝕，一方面會(huì)使座磚高度不斷降低，另一方面鋼液從磚芯工作面高速涌動(dòng)，會(huì)使座磚內(nèi)孔不斷擴(kuò)徑。
1.7透氣磚燒氧熔損
對(duì)透氣磚芯工作面燒氧清掃時(shí)，氧管燃燒產(chǎn)生的溫度可達(dá)2000℃，當(dāng)氧管吹掃至座磚內(nèi)壁時(shí)會(huì)熔損座磚。特別是氧槍斜對(duì)磚芯燒氧時(shí)，容易出現(xiàn)誤燒座磚的情況，導(dǎo)致座磚異常侵蝕。
2透氣磚座磚改進(jìn)研究方向
2.1了解不同溫度下座磚的物理性能，提高座磚中溫強(qiáng)度
座磚成品通常僅進(jìn)行低溫干燥烘烤，溫度為150~300℃，鋼包盛鋼之后，座磚頂部溫度可達(dá)到1500~1600℃，隨著溫度傳導(dǎo)，由座磚頂部至底部存在溫度梯度，據(jù)頂部100~200mm部位的溫度通常為700~1000℃，而在此溫度區(qū)間內(nèi)，座磚的強(qiáng)度是最薄弱的，若受到外界的橫向剪切力，易產(chǎn)生橫斷。
將座磚澆注料成型為40mm×40mm×160mm標(biāo)準(zhǔn)試樣，試樣經(jīng)過(guò)110~1550℃不同溫度處理后，按照GB/T5988—2007檢測(cè)試樣燒后線變化，按照國(guó)標(biāo)GB/T3001—2007和GB/T5072—2008檢測(cè)試樣常溫抗折強(qiáng)和耐壓強(qiáng)度。不同溫度處理過(guò)的樣塊強(qiáng)度結(jié)果如下圖1所示，隨著處理溫度從110℃升高至700℃，抗折強(qiáng)度有逐漸下降趨勢(shì)，700℃之后逐步上升,但在1100℃之前，抗折強(qiáng)度均處于較低狀態(tài)。其耐壓強(qiáng)度在1100℃之前同樣處于較低狀態(tài)，其中在700~900℃區(qū)間處于最低值。不同溫度處理過(guò)的樣塊線變化如下圖2所示，其線變化在1100℃之前為負(fù)值，說(shuō)明試樣在1100℃之前收縮，1100℃之后開(kāi)始膨脹。
3結(jié)論
(1)加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)座磚安裝管理、規(guī)范燒氧操作可以提高座磚的使用壽命。
(2)改善座磚700~900℃溫度區(qū)間的中溫抗折強(qiáng)度可以提高座磚的物理性能。
(3)將座磚成型方式更改為正向成型有利于提高座磚的物理性能。
(4)降低座磚成型的加水量有利于提高座磚的物理性能。
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