铁水包、钢包培训

第 1章 铁 水 包 铁 水 包 是 用 来 盛 放 铁 水 的 容 器 ， 用 于 连 接 高 炉 和 转 炉 。2. 铁 水 包 的 用 途 和 形 状 铁 水 包 由 金 属 壳 、 内 衬 耐 火 材 料 、 包 嘴 等 部 分 组 成 。 3. 铁 水 包 结 构 组 成铁 水 包 由 金 属 壳 、 内 衬 耐 火 材 料 、 包 嘴 等 部 分 组 成 。 铁 水 包 的 金 属 壳 一 般 由 锅 炉 钢 板 焊 接 而 成 ， 包 壁 和包 底 钢 板 厚 度 分 别 为 30 40mm和 40 80mm之 间 ， 为 了保 证 烘 烤 时 水 分 顺 利 排 出 ， 在 铁 水 包 金 属 壳 壁 、 底 上 钻 有一 定 数 量 的 直 径 为 8 10mm的 小 孔 。 钢 包 金 属 壳 包 底 安有 支 座 。 铁 水 包 金 属 壳 腰 部 焊 有 加 强 箍 和 加 强 筋 ， 耳 轴 对称 地 安 装 在 加 强 箍 上 。2.1 铁 水 包 壳 及 参 数 铁 水 包 内 衬 耐 火 材 料 的 三 层 ： 保 温 层 、 永 久 层 和 工 作 层 。 保 温 层 的 作 用 ：l 1、 防 止 铁 包 外 壳 变 形 。l 2、 防 止 出 现 铁 水 温 降 大 ， 减 少 包 壁 向 外 界 热 传 导 的 热 量 。 永 久 层 的 作 用 ： 永 久 层 的 作 用 是 当 工 作 层 耐 火 材 料 局 部 侵 蚀 掉 或 侵 蚀 到 很 薄时 ， 防 止 漏 穿 的 铁 水 烧 坏 金 属 壳 ， 提 高 铁 水 包 金 属 壳 体 的 使 用寿 命 ， 最 大 限 度 的 使 用 工 作 层 内 衬 提 高 铁 水 包 的 使 用 寿 命 ， 提高 使 用 的 安 全 性 ， 降 低 耐 火 材 料 消 耗 。 工 作 层 ： 工 作 层 耐 火 材 料 直 接 接 触 铁 水 与 铁 渣 ， 承 受 着 铁 水 与 铁 渣的 机 械 冲 刷 及 高 温 化 学 侵 蚀 。 工 作 层 在 铁 水 包 内 衬 中 是 最 主 要的 一 层 ， 铁 水 包 的 寿 命 高 低 取 决 于 工 作 层 耐 火 材 料 的 材 质 、 砌筑 水 平 以 及 铁 水 与 铁 渣 对 此 层 机 械 冲 刷 、 化 学 侵 蚀 的 程 度 。 因此 对 工 作 层 的 材 质 选 择 和 砌 筑 必 须 给 以 重 视 。2.2 内 衬 耐 火 材 料 组 成 及 作 用 l 大 修 ： 为 更 换 全 部 包 底 、 包 壁 工 作 层 衬 砖 、 永 久 层 衬 砖 、 包 嘴浇 注 料 及 衬 砖 ， 并 检 修 铁 水 包 包 壳 等 重 要 结 构 件 ；l 中 修 ： 为 更 换 全 部 包 底 、 包 壁 工 作 层 衬 砖 、 包 嘴 浇 注 料 及 衬 砖并 检 修 铁 水 包 包 壳 结 构 件 。l 小 修 ： 为 局 部 修 补 包 底 、 更 换 包 嘴 浇 注 料 及 衬 砖 。3. 铁 水 包 的 定 修 模 式 目 前 ， 铁 水 包 的 功 能 主 要 体 现 在 铁 水 的 脱 硫 上 ， 下 图 为 常见 的 两 种 脱 硫 方 式 ： 4.铁 水 包 的 脱 硫 功 能 脱 硫 抢 脱 硫 KR法 脱 硫 第 2章 钢 包 2.1 炼 钢 工 艺 流 程 中 钢 包 的 位 置 ： 图 2.1 炼 钢 工 艺 流 程 中 钢 包 的 位 置 钢 包 又 称 为 盛 钢 桶 、 钢 水 罐 、大 包 等 。 它 是 连 接 转 炉 和 连 铸 ，盛 接 钢 液 并 进 行 钢 液 炉 外 精 炼 、浇 注 的 大 型 工 具 。 在 钢 包 内 对 钢 液 进 行 最 终 脱氧 和 合 金 化 操 作 ， 可 以 调 整 钢 液温 度 、 均 匀 成 分 ， 促 使 钢 液 中 夹杂 物 上 浮 。 由 于 炉 外 精 炼 技 术 的发 展 ， 在 钢 包 内 进 行 真 空 处 理 、吹 氩 、 喷 粉 、 加 热 、 成 分 微 调 等新 工 艺 ， 对 提 高 钢 的 质 量 ， 钢 包的 作 用 就 更 为 显 著 。 图 2.2 钢 包 的 形 状 2.3 钢 包 结 构 组 成 钢 包 的 主 要 组 成 ： 金 属 外 壳 钢 包 内 衬 耐 火 材 料 保 温 层 永 久 层 工 作 层 滑 动 机 构 透 气 砖 2.3 钢 包 主 要 组 成 示 意 图 2.3.1 钢 包 金 属 壳 钢 包 的 金 属 壳 一 般 由 锅 炉 钢 板 焊 接 而 成 ， 为 了 保 证烘 烤 时 水 分 顺 利 排 出 ， 在 钢 包 金 属 壳 壁 、 底 上 钻 有 一定 数 量 的 直 径 为 8 10mm的 小 孔 。 钢 包 金 属 壳 包 底 安有 支 座 。 钢 包 金 属 壳 腰 部 焊 有 加 强 箍 和 加 强 筋 ， 耳 轴对 称 地 安 装 在 加 强 箍 上 。 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4）2.3.2 内 衬 耐 火 材 料 组 成 及 作 用钢 包 内 衬 耐 火 材 料 的 砌 筑 一 般 分 为 三 层 ： 保 温 层 、 永 久 层 和 工 作 层 。 保 温 层 ： 包 温 层 紧 贴 壳 体 钢 板 ， 其 作 用 是 保 温 及 防 止 钢 包 外 壳 变 形 。 为 了减 少 钢 水 热 损 失 ， 降 低 出 钢 温 度 ， 防 止 出 现 钢 水 温 降 大 ， 就 必 须 减 少包 壁 向 外 界 热 传 导 的 热 量 。 为 降 低 包 壁 内 衬 的 热 传 导 率 ， 通 常 在 钢 包永 久 层 与 包 壳 体 间 铺 砌 保 温 层 。 永 久 层 ： 永 久 层 的 作 用 是 当 工 作 层 耐 火 材 料 局 部 侵 蚀 掉 或 侵 蚀 到 很 薄 时 ，防 止 漏 穿 的 钢 水 烧 坏 金 属 壳 ， 提 高 钢 包 金 属 壳 体 的 使 用 寿 命 ,最 大 限 度的 使 用 工 作 层 内 衬 提 高 钢 包 的 使 用 寿 命 ,提 高 使 用 的 安 全 性 ,降 低 耐 火材 料 消 耗 。 工 作 层 ： 工 作 层 耐 火 材 料 直 接 接 触 钢 水 与 钢 渣 ， 承 受 着 钢 水 与 钢 渣 的 机 械冲 刷 及 高 温 化 学 侵 蚀 。 工 作 层 在 钢 包 内 衬 中 是 最 主 要 的 一 层 ， 钢 包 的寿 命 高 低 取 决 于 工 作 层 耐 火 材 料 的 材 质 、 砌 筑 水 平 以 及 钢 水 与 钢 渣 对此 层 机 械 冲 刷 、 化 学 侵 蚀 的 程 度 。 因 此 对 工 作 层 的 材 质 选 择 和 砌 筑 必须 给 以 重 视 。 2.3.3 滑 动 水 口 机 构 钢 包 通 过 滑 动 水 口 开 启 、 关 闭动 作 来 调 节 钢 液 注 流 。 滑 动 水 口 由上 水 口 砖 、 上 滑 板 砖 、 下 滑 板 砖 、下 水 口 砖 、 接 缝 泥 料 组 成 。 上 滑 板砖 固 定 在 机 构 的 固 定 框 内 。 下 滑 板砖 和 下 水 口 砖 安 装 在 滑 动 框 内 ， 可以 前 后 移 动 ， 滑 动 框 带 动 下 滑 板 砖 、下 水 口 砖 移 动 调 节 上 下 注 孔 间 的 重合 程 度 控 制 流 注 大 小 ， 上 、 下 滑 板内 孔 重 合 时 水 口 开 度 最 大 ， 不 重 合时 水 口 关 闭 。 下 滑 板 砖 与 上 滑 板 砖靠 机 构 的 弹 簧 压 紧 ， 使 移 动 过 程 中 滑 板 间 不 产 生 间 隙 ， 以 防 止 发 生 滑板 漏 钢 。 滑 动 框 借 助 于 驱 动 装 置 来移 动 。 2.3.4 底 吹 透 气 砖钢 包 底 吹 氩 是 炉 外 精 炼 工 艺 的 关键 ， 底 吹 透 气 砖 是 这 一 工 艺 最 为关 键 的 功 能 元 件 。主 要 作 用 ： 通 过 向 钢 水 中 供 氩 气以 便 靠 气 体 搅 拌 钢 水 ， 使 钢 水 温度 均 匀 ， 成 分 均 匀 ， 排 除 钢 中 非金 属 夹 杂 物 。 图 2.4 底 吹 透 气 砖 2.4 钢 包 的 定 修 模 式 小 修 ： 只 对 包 衬 耐 材 进 行 局 部 挖 补 及 包 底 进 行 更 换的 钢 包 。 中 修 ： 指 更 换 包 衬 全 部 工 作 衬 的 钢 包 。 大 修 ： 更 换 包 衬 所 有 耐 材 的 钢 包 。 2.5 炉 外 精 炼 的 种 类 炉 外 精 炼 是 将 转 炉 、 电 炉 炼 出 的 成 品 或 半 成 品钢 液 ， 在 专 门 设 备 中 （ 主 要 是 钢 包 ） 进 行 真 空 脱气 吹 氩 、 吹 氧 、 合 金 化 等 精 炼 处 理 ， 以 获 得 高 质量 钢 液 的 炼 钢 方 法 。 炉 外 精 炼 的 方 法 很 多 ， 下 面 我 们 着 重 介 绍 一下 LF法 、 RH法 ， VOD法 、 CAS法 和 AOD法 这 几种 比 较 常 见 的 炉 外 精 炼 方 式 。 2.5.1 LF法 图 2.5 LF炉 精 炼 原 理 示 意 图 LF法 是 1971年 日 本 特 殊 钢公 司 （ 大 同 钢 特 殊 钢 公 司 ） 开发 的 钢 包 炉 精 炼 法 。 其 设 备 和工 艺 由 氩 气 搅 拌 、 埋 弧 加 热 和合 金 加 料 系 统 组 合 而 成 。 工 艺 的 优 点 是 ： 能 精 确 地 控制 钢 水 化 学 成 分 和 温 度 ； 降 低夹 杂 物 含 量 ； 合 金 元 素 收 得 率高 。 LF炉 已 成 为 炼 钢 炉 与 连 铸 机之 间 不 可 缺 少 的 一 种 炉 外 精 炼设 备 ， 几 乎 所 有 的 钢 厂 都 配 有LF， 在 炉 外 精 炼 中 占 主 导 地 位 。 2.4.1 LF法 LF精 炼 照 片 2.5.1 LF精 炼 耐 火 材 料LF精 炼 耐 火 材 料 ：1 预 制 件 LF炉 盖2 钢 包 内 衬 耐 火 材 料l 保 温 层 ： 耐 火 纤 维 隔 热 板 纳 米 硬 质 隔 热 板 等l 永 久 层 ： 铝 镁 浇 注 料 高 铝 浇 注 料l 工 作 层 ： 渣 线 ： 镁 碳 砖 低 碳 镁 碳 砖 包 壁 ： 镁 铝 碳 砖 镁 碳 砖 铝 镁 碳 砖 无 碳 刚 玉 尖 晶 石 砖 低 碳 刚 玉 尖 晶 石 砖 包 底 ： 铝 镁 尖 晶 石 碳 砖 铝 镁 碳 砖 镁 碳 砖 无 碳 刚 玉 尖 晶 石 砖 注 ： 整 体 浇 注 钢 包 采 用 刚 玉 尖 晶 石 浇 注 料 2.4.2 RH法 RH法 指 的 是 真 空 循 环 脱 气法 ， 其 主 要 原 理 是 两 管 浸 入 钢 包 ，抽 真 空 ， 钢 液 上 升 ， 向 上 升 管 中吹 氩 气 ， 上 升 管 中 的 钢 液 由 于 含有 气 泡 ， 密 度 减 小 ， 继 续 上 升 。真 空 室 液 面 提 高 下 降 管 压 力 增 大钢 液 沿 下 降 管 下 降 ， 不 断 循 环 。钢 液 进 入 真 空 室 时 ， 流 速 很 高 ，氩 气 泡 在 真 空 室 内 突 然 膨 胀 ， 喷溅 成 极 细 小 的 液 滴 ， 接 触 真 空 面积 大 大 增 加 ， 达 到 充 分 脱 气 的 目的 。 适 用 钢 种 特 别 对 含 H量 要 求严 格 的 钢 种 ， 主 要 是 低 碳 深 冲 钢及 轴 承 钢 和 重 轨 钢 等 。 图 2.6 RH精 炼 示 意 图 2.4.2 RH法 RH炉 照 片 2.4.2 RH精 炼 耐 火 材 料RH精 炼 耐 火 材 料 ：1 RH炉 耐 火 材 料 ， 见 下 页 图2 钢 包 内 衬 耐 火 材 料l 保 温 层 ： 耐 火 纤 维 隔 热 板 纳 米 硬 质 隔 热 板 等l 永 久 层 ： 铝 镁 浇 注 料l 工 作 层 ： 渣 线 ： 镁 碳 砖 低 碳 镁 碳 砖 包 壁 ： 镁 铝 碳 砖 镁 碳 砖 铝 镁 碳 砖 无 碳 刚 玉 尖 晶 石 砖 低 碳 刚 玉 尖 晶 石 砖 包 底 ： 铝 镁 尖 晶 石 碳 砖 铝 镁 碳 砖 镁 碳 砖 无 碳 刚 玉 尖 晶 石 砖 注 ： 整 体 浇 注 钢 包 采 用 刚 玉 尖 晶 石 浇 注 料 2.4.2 RH炉 耐 火 材 料 2.4.3 VOD法 VOD法 是 “ 真 空 吹 氧 脱 碳 ”的 缩 写 ， 该 法 是 在 真 空 减 压 条 件下 ， 顶 吹 氧 气 脱 碳 ， 并 通 过 包 底吹 氩 促 进 钢 水 的 循 环 运 动 。 在 真空 条 件 下 很 容 易 将 钢 液 中 的 碳 和氢 去 除 到 很 低 。 该 精 炼 方 法 主 要用 于 超 纯 、 超 低 碳 不 锈 钢 和 合 金的 二 次 精 炼 。 图 2.7 VOD精 炼 示 意 图 2.4.3 VOD精 炼 耐 火 材 料 VOD炉 用 耐 火 材 料 的 使 用 条 件 十 分 恶 劣 ， 需 要采 用 优 质 高 效 耐 火 材 料 砌 筑 内 衬 。 由 于 各 钢 厂 的 冶炼 钢 种 和 操 作 条 件 不 同 ， VOD炉 所 用 耐 火 材 料 的 材质 和 品 种 有 很 大 的 差 别 ， 主 要 类 型 以 优 质 镁 铬 砖 为主 要 耐 火 材 料 的 炉 衬 和 以 优 质 白 云 石 砖 为 主 要 耐 火材 料 的 炉 衬 。 例 如 ： 抚 钢 30t VOD炉 ， 渣 线 部 位 使 用 优 质 镁 铬 砖 ， 其余 部 分 使 用 高 铝 砖 。 上 钢 三 厂 30t VOD炉 ， 用 白 云 石 砖 砌 筑 包 底 、 渣线 ， 其 余 部 分 使 用 高 铝 砖 。 2.4.4 CAS法 CAS法 是 在 氩 气密 封 下 进 行 合 金 成 分微 调 的 炉 外 精 炼 方 法 。该 法 由 钢 包 底 部 吹 氩 ，将 渣 排 开 后 ， 下 降 浸渍 罩 ， 继 续 吹 氩 ， 然后 加 合 金 微 调 成 分 。其 优 点 是 可 精 确 控 制成 分 ， 且 合 金 收 得 率高 。 图 2.8 CAS精 炼 示 意 图 2.4.4 CAS法 图 2.9 CAS罩 照 片 2.4.4 CAS精 炼 耐 火 材 料CAS精 炼 耐 火 材 料 ：1 预 制 件 CAS罩2 钢 包 内 衬 耐 火 材 料l 保 温 层 ： 耐 火 纤 维 隔 热 板 纳 米 硬 质 隔 热 板 等l 永 久 层 ： 铝 镁 浇 注 料l 工 作 层 ： 渣 线 ： 镁 碳 砖 低 碳 镁 碳 砖 包 壁 ： 镁 铝 碳 砖 镁 碳 砖 铝 镁 碳 砖 无 碳 刚 玉 尖 晶 石 砖 低 碳 刚 玉 尖 晶 石 砖 包 底 ： 铝 镁 尖 晶 石 碳 砖 铝 镁 碳 砖 镁 碳 砖 无 碳 刚 玉 尖 晶 石 砖 注 ： 整 体 浇 注 钢 包 采 用 刚 玉 尖 晶 石 浇 注 料 2.4.5 AOD法 AOD炉 与 氧 气侧 吹 转 炉 十 分 相 似 ，利 用 氩 氧 枪 从 侧 面吹 入 氩 氧 混 合 比 例可 调 整 的 混 合 气 体 。 AOD法 主 要 冶 炼 超低 碳 不 锈 钢 。 图 2.10 AOD法 精 炼 原 理 示 意 图 2.4.5 AOD精 炼 耐 火 材 料 图 2.11 AOD炉 衬 耐 火 材 料 AOD炉 所 用 耐 火 材 料 和VOD炉 相 似 ， 主 要 有 两 种类 型 ： 镁 铬 质 耐 火 材 料 内 衬 和白 云 石 质 耐 火 材 料 内 衬