近年来福建三钢闽光股份有限责任公司(以下简称三钢闽光)炼钢厂与供货商致力于提高耐火材料的稳定性，并且在使用寿命与降低事故率与成本上取得一定的成果，为企业的发展作出了贡献。随着国内耐材厂技术升级与竞争淘汰，炼钢的耐材寿命与稳定性逐年提高，如三钢闽光板坯连铸机原用的国外产品现已完全被国内产品替代，且完全满足钢铁工业快速发展的需求。
炼钢用耐材
炼钢用耐火材料 包含了装盛液态铁水、液态钢水容器的内衬及相关护炉、保温材料，具体可分为铁包包衬、转炉炉衬、钢包包衬和中间包包衬及相关配套的出钢口、滑动水口、连铸三大件等定形耐材和补炉料、耐火泥、干式料、浇铸料、引流砂、覆盖剂、保护渣等不定形散状料等130多种。
铁水包、钢包、中间包
2.1铁水包
铁包承担着从高炉出铁口承接铁水并将铁水兑入转炉进行冶炼的任务。
铁水通常的温度范围约1200～1370℃，其服役过程要承受剧冷剧热的冲击，因此要求铁包耐材要承受频繁的冷热变化，而且包衬要保持刚性不得因冷却受热过程中耐材解体或产生缝隙。
2.1.1砖衬铁包
砖衬铁包所使用的工作层主要耐材为低铝碳化硅碳砖，永久层为三层粘土砖，低铝碳化硅碳砖具有抗冲刷和不粘渣等性能，较钢水包的镁碳砖有较低的价格和较好的性能，砖衬铁包主要用于铁路运输铁水。
2.1.2整体浇铸铁包
厂房内兑铁水用的铁包，用浇注料整体浇铸而成，浇铸的材质为Al-SiC质，其工作周期紧凑，承受剧冷剧热的程度比铁路线上运输的铁包的低，因此寿命较铁路线上的要长。
近年来，加厚铁包底部冲击区厚度设计以延长寿命，对铁包包口涂抹防粘渣剂，降低因包口粘渣处理对铁包寿命的影响，铁包的寿命逐年增加。
表1 近年来的铁包寿命情况
2.2 钢包
钢包担负着载运钢水和进行炉外精炼的双重任务。
钢包内钢水温度范围约为1550～1620℃，钢包服役过程中要承受剧冷剧热的冲击。由于精炼钢包的使用条件极为苛刻，电弧对渣线部位和包壁部位侵蚀非常严重，导致耐材超前损毁，成为制约其使用寿命的主要原因，因此对钢包砖衬比铁包砖衬要求高。
2.2.1钢包永久衬
钢包用浇注料为刚玉—尖晶石浇注料，具有良好的抗渣侵蚀性和抗渗透性以及优良的耐剥落性能，可以很好地抵制上述蚀损，目前钢包永久衬一个服役周期约1.5年。
2.2.2钢包工作衬
钢包工作衬主要为铝镁(碳)质耐火材料，为提高钢水包寿命，对于钢包渣线砖、透气砖、滑板及水口砖等关键部位的耐火材料，应保持与钢水包衬寿命同步。
2.2.3底吹透气砖
钢包底部预埋透气砖，通过氩气的搅拌作用对钢水温度和成分进行有效均匀化，并使非金属夹杂物顺利上浮，三钢闽光采用缝隙式透气砖，一个钢包役期寿命内更换2个透气砖。
2.2.4钢包上水口与滑板
钢包上水口是钢包内钢水流入中间包的通道，而滑板是控制流入中间包钢水量的大小，其材质均为镁碳质，寿命达不到工艺要求时，需进行更换。
表2 近年来钢包使用寿命情况
2.3 中间包
中间包内钢水温度约为1470～1560℃，因中间包在浇铸完毕要留一定厚度的余钢，而下线时塞棒和余钢冻在中间包内，下线的中间包冷却后连工作衬一起拆除，属于一次性服役后工作衬即报废，因此对中间包工作衬的要求不如钢包的高。
2.3.1永久衬浇铸料
中间包永久衬通常使用铝硅系浇注料，根据中间包的使用条件，该浇注料应具有良好的强度、体积稳定性和抗热震性。三钢闽光中间包采用D57浇铸料，一个服役周期寿命约700～800炉。
2.3.2工作衬干式料
中间包镁质干式工作衬具有施工简便，烘烤热效率高，钢渣与永久衬容易脱离，中间包周转快，钢水质量提高，使用寿命长等优点得已广泛应用，其主要原料为电熔镁砂，根据钢种的不同的中间包龄按10～40炉控制。
表3 近年来中间包使用寿命情况
2.4 连铸三大件
长水口、塞棒和浸入式水口是实现连铸的关键功能耐火材料，其使用性能直接影响连铸效率和钢坯质量。
2.4.1大包长水口
长水口的主要功能是在钢水浇注过程中隔断空气，防止钢水的二次氧化及氮气的吸入，长水口的材质为铝碳质，普钢寿命为9～10炉，品种钢按2～6炉控制。
2.4.2塞棒
整体塞棒是控制中间包注入结晶器中的钢水流量，保证连铸生产的关键部件。塞棒的材质有镁碳质和铝碳质，分别用在含铝钢种与普碳钢上，寿命因钢种控制在10～40炉不等。
2.4.3上水口
在塞棒控流浇钢系统中，中间包上水口是钢水流入结晶器的分配器，外层为铝碳质内层镶高熔点ZrO2质，其耐侵蚀，扩径慢，与其他材质上水口相比，可明显提高单个中间包的连续浇钢时间。
2.4.4浸入式水口
浸入式水口的主要作用是防止钢水的二次氧化，控制钢水的流动状态，促进夹杂物上浮以及防止结晶器保护渣卷入钢水中，无论是板坯还是方坯浸入式水口均采用铝碳质。
连铸“三大件”除塞棒及中间包上水口必须与中间包寿命保持同步外，大包长水口与浸入式口可通过变渣线或更换并新的来保持与中间包寿命同步。
表4 近年来连铸“三大件使用”寿命情况
2.5其它
定形耐材还包括铁包的冲击砖，钢包底部的冲击砖、座砖等，中间包的冲击砖、冲击板、挡墙、挡坝、座砖、异型坯、黏土坯等。
转炉本体耐材
转炉炉衬内钢水温度范围约为1620～1680℃，炉衬服役过程中要承受剧烈高温钢液、气流、炉渣的复杂机械冲刷和强烈化学浸蚀反应，工作环境十分恶劣。 由于要长期服役，炉衬要保持必要的刚性不得因冷却或受热过程中耐材出现解体塌陷或产生缝隙。
3.1 转炉炉衬
转炉炉衬采用镁碳砖砌筑，对转炉炉衬砖的要求比铁包、中间包工作衬要求要高得多。
转炉炉龄是一个综合性指标。它是耐火材料、冶金熔剂和炉衬砌筑、使用、维护以及冶炼操作和生产管理水平等多因素的综合反映。
转炉炉衬薄而导致穿钢事故是炼钢生产的大忌，目前主要通过炉衬测厚仪测量炉衬厚度和红外测温仪来测量炉壳温度变化及补炉料、溅渣等手段进行护炉，提高炉衬的服役寿命。
3.2 转炉底吹透气砖
转炉底吹透气工艺是改善冶炼流场的辅助手段，三钢闽光转炉底吹透气元件，采用氮-氩气源切换工艺，复吹较好效果的寿命约在5000炉左右。
3.3 出钢口
转炉出钢口采用镁碳砖，是冶炼终点合格钢水流出的必经通道，它的使用维护效果对钢水质量控制、温度损失及冶炼成本有重要影响。目前出钢口寿命120～150炉，因寿命不高成为制约转炉高效生产的因素之一。
3.4 滑动水口和挡渣塞
转炉滑板挡渣用的耐材由出钢口砖、内水口砖、内滑板砖、外滑板砖和外水口砖五部份镁碳砖组成，是生产优质钢控制下渣量的工艺，滑板寿命10～15炉，三钢闽光的2座100吨转炉和1座120吨转炉采用滑板挡渣，另2座120吨转炉采用挡渣塞挡渣。
表5 近年来转炉、出钢口、滑动水口使用寿命情况
散状料
不定形耐火材料即散状料经常作为钢包、中间包的永久工作衬使用，适宜对复杂构型的衬体进行施工和修补。 此外连铸保护渣和覆盖剂属于功能性散状料。
4.1 覆盖剂
在炼钢生产中向钢包和中间包钢水表面加入一定量的钢水覆盖剂进行保温，避免钢水直接裸露在空气中，造成浇铸过程中的钢水温降过快，引起低温冻水口或连铸冻中间包。
三钢闽光采用复合型覆盖剂，覆盖剂要求铺展性好、膨胀绝热保温的特点，不能造成钢水的增碳，水份含量不能造成钢水气体的增加而影响铸坯质量。
4.2 引流砂
引流砂作为钢包底部水口填充材料，其主要作用是引导钢水自开。三钢闽光采用铬质引流砂，Cr2O3含量为26～35%，自开率在99%以上。
4.3补炉料
热态修补料主要用于修补转炉的装料侧、出钢侧和炉底,是延长炉役的必要材料。
目前所用的补炉料为大面料，主要成分为MgO和Al2O3，以投料补炉方便，烧结时间短等优点得于广泛应用，近期也试验了水基型补炉料。
4.4连铸保护渣
保护渣是连铸生产功能性耐火材料，主要作用是改善结晶器与坯壳润滑、传热，同时起隔热保温的作用。连铸保护渣是连铸生产减少漏钢，提高铸坯表面质量的重要手段，三钢闽光早在1999年后即实现全过程保护浇铸。
4.5其它
其它散状料包括中间包包盖、钢包包盖、精炼炉圈衬、事故槽等所用的耐火纤维绵、耐火泥、铁包防贴结剂、玻璃水等辅料。
效 果
5.1 耐材消耗减少
耐材作为炼钢生产的辅助材料，其消耗的高低直接影响炼钢指标，通过一年年的努力，三钢闽光炼钢厂耐材消耗逐年降低。
表6 主要耐材耗量情况，kg/t
5.2 耐材事故率降低
耐火材料的稳定性与可靠性直接影响着炼钢的安全生产，通过对耐材寿命合理控制与管理，耐材事故逐年下降。
表7主要耐材事故，次/年
5.3 耐材成本降低
2017年与2013年相比耐材累计降成本为14.41元/t，降幅约1/3。成本的降低提高了三钢闽光在市场上的竞争力。
表8 耐材降成本成本控制，元/t
5.4 结语
今后随着耐材品种质量优良化，资源、能源节约化，生产过程环保化，使用过程无害化的新型绿色的理念深入，三钢闽光炼钢所用的耐材也将进一步得到发展。
作者单位：福建三钢闽光股份有限公司炼钢厂
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