莱钢：脱硫喷枪耐火材料的研制与使用
2010-09-28 09:45 来源： 我的钢铁
最近几年，随着炼钢转炉周转速度的加快和炼钢节奏的进一步提高，炉外铁水预处理，已成为一种必要的炼钢生产工艺。脱硫是钢水炉前预处理的一部分，主要是在高炉出铁硫含量较高时进行的；脱硫喷枪是脱硫剂的输送管道，是满足脱硫剂均匀分布在铁水中，而深入铁水的功能性产品；脱硫喷枪一般由两部分构成，以无缝钢管做为内部支架，起到控制脱硫工艺参数作用，并有利于喷枪的吊装；外部工作衬浇注耐火材料，属于直接接触铁水的部分。
脱硫喷枪使用温度在1260～1320℃之间，主要存在的使用问题：铁水、铁渣对喷枪耐火材料的冲刷和侵蚀，多次热震造成的喷枪耐火材料的裂纹和剥落，喷枪使用过程中的摆动对喷枪的机械损害等；喷枪的使用环境要求和使用过程中存在的一系列问题，决定了喷枪耐火材料的研究思路。
一.配方的研制。
1.主原料的选择：脱硫喷枪使用在铁水中，在铁水中放置时间并不长，平均4～6min，但要经过多次从环境温度到高温，再从高温到环境温度的环境温度急剧变化。所以选用特级高铝矾土、焦宝石、电熔白刚玉等耐火度和热震性兼备的材料。
2.结合剂的选择：喷枪本身长4.8m，在搬运、吊装过程中要求具有足够的常温强度，由于喷枪在使用中经常从使用环境吊运到常温环境，所以要求其具有高温、中温、低温各个使用温度段的强度，根据生产过程中的养护需要，选择了纯铝酸钙水泥和硅微粉作为结合剂。
3.配方的选择：根据喷枪的使用环境和喷枪耐火材料部分的厚度，选择配方中颗粒的l临界粒度为8mm，并选择4级级配。
根据颗粒最紧密堆积的Andreasen公式：CPFT=100(d／D)q确定各粒级比例。其中：CPFT为该粒级累计百分数，d为该粒级最大颗粒直径，D为临界力度，q为粒度系数，此处取0.37。然后在不同的颗粒范围内取不同的q值进行试验，并通过实验室的数据进行比较，最后确定最优的工艺配方。
二.喷枪的会出现的问题与解决办法。
有时，喷枪在烘烤过程中出现炸裂现象，主要因为烘烤过程中排水过快，通过添加有机纤维和控制升温速度解决了这个问题。而且喷枪在养护后的搬运过程中，容易造成中间裂纹，为保证足够的常温强度，又添加了一定量的不锈钢纤维。在2003年10月至12月期间，首先辅助技术中心对脱硫喷枪的外形、枪芯和工艺参数进行了试验。在这个试用期间使用的喷枪，中部经常出现纵向的裂纹，经分析是所用耐火材料的膨胀系数小于钢材结构，导致高温使用时，枪芯的方管对角处出现裂纹，经过理论计算后，选择了几种膨胀耐火原料作为添加剂，在实验室做了数据对比，选择蓝晶石做为添加成份，解决了膨胀系数不同的问题。
在炼钢厂脱硫工艺成熟，设备运行正常后又进行生产了10只喷枪的现场试验，其中2只因为炼钢厂的工艺和操作原因提前下线，另外8只因为耐火材料本身经过多次的热震，致使喷枪使用后期出现网状裂纹，且渣线部位受铁水渣的侵蚀冲刷而变细而停用，平均使用寿命83.2次。
我们不难看出，合理加入量的防爆纤维防止了喷枪烘烤过程中的炸裂，钢纤维的加入既保障了喷枪的常温强度又保障了在使用过程中具有较好的热震稳定性，所选择的主材质和添加剂，既满足了喷枪的正常搬运安装，又满足了高温使用环境的需要。经过产品进一步的技术升级，生产工艺的进一步完善，脱硫喷枪产品可以满足现有炼钢条件下的铁水脱硫使用。
