电弧炉炉炉体和钢包的使用与维护

1、第一章 炉体的维护炉体的维护简称护炉，它是电炉炼钢的一个组成部分。其宗旨是提高炉衬和出钢槽 的使用寿命，降低耐火材料消耗，为优质、高产、多品种及冶炼的顺利进行创造条件。 炼钢电炉的炉龄除与砌筑质量有关外，加强维护也是十分重要的。炉体的维护除包括烤 炉、扒补炉、炉体的正常维护外，还涉及生产的连续性、设备条件、耐火材质、原材料 的选择、冶炼工艺的制定及科学的管理与操作水平等。第一节 影响炉衬寿命的主要因素一、高温热作用的影响炼钢电炉的炉衬常处于高温热状态，一般冶炼温度常在1600C以上。除此之外，炉衬还要承受急冷急热。虽然这种现象在冶炼过程中是不可避免的，但应尽可能地降低或 缩短高温热作用的程度与

2、时间，如快速扒补炉与装料、保证设备运转正常，尽量减少热 停工等，均有利于提高炉衬的使用寿命。二、化学侵蚀的影响炼钢过程中，自始至终进行着各种化学反应，尤其是在渣钢界面处更为激烈，渣线的形成原因主要在于此。炉衬的耐火材料在化学反应的作用下，极易剥落，正常熔渣中 含有5% 10%的MgO，就是这种侵蚀的结果。化学侵蚀与熔渣的组成及流动性有关。当渣中Si02、P2O5, AI2O3或Fe2O3等酸性或偏酸性氧化物含量较高时， 在高温下与碱性的 MgO 就要发生反应， 生成相应的硅酸镁和 铝酸镁等，使炉衬耐火材料表面熔点降低，进而加剧了炉衬的损坏。熔渣的流动性对化 学侵蚀的影响主要表现在：稀渣碱度低，

3、化学反应剧烈并能使熔池翻范，极易增加炉衬 的热负荷；稠渣将使熔池升温困难、化学反应进行得缓慢，从而延长了高温冶炼时间， 也促使炉衬的损坏。除此之外，化学侵蚀还与钢液中元素的组成有关。当冶炼含有较高的Mn、 Si、 W 或含碳很低的钢，或钢中混有少量的 Pb、Zn等元素时，更加剧了对炉衬的侵蚀。如温度高 于1600T，钢中锰含量大于10%以上时，Mn将与耐火材料中的Si02发生下述反应：Si02(固)+2M n)=Si+2(M nO)(3 1)Si02(固)+(MnO)=(MnO SQ2)(3 1)在上述反应进行的同时，耐火材料的软化点将降低到11501250 E范围内。为此，在冶炼 ZGMnI

4、3 等钢时，冶炼温度不能太高，且要求操作迅速准确，以利于提高炉衬的 使用寿命。冶炼高硅钢时，熔渣中相应含有较高的SiO2,降低了熔渣的碱度而侵蚀炉衬。因此， 当炉中加人大量的硅铁之后，应尽快出钢，这样既能防止硅元素的极度烧损，又能保护 炉衬。冶炼高钨钢时，钢液中将出现钨酸根，在高温下，钨酸根对炉底也有腐蚀作用。 在相同的条件下，冶炼含碳很低的钢时，由于(FeO)的含量高，(FeO)将与耐火材料中的SiO2 形成低熔点的化合物，且又要求冶炼温度较高，这对炉衬必然造成严重的侵蚀。Pb侵蚀炉底严重，甚至能造成漏炉的恶性事故，而 Zn 元素对炉衬的耐火材料也十分有害， 尤其是它的氧化物极易聚积在耐火材

5、料的孔隙中，使耐火材料膨胀造成破裂。三、弧光的辐射或反射的影响 电炉炼钢是靠电能转换成热能来熔化冷料和加热熔池的，这种能量的转换与传递又是借用电弧的弧光来完成。与此同时，弧光的辐射热或反射热也会作用到炉衬上而使耐 火材料软化。目前，在电炉钢的冶炼过程中，弧光的辐射或反射对炉衬寿命的影响虽然还不能完 全避免，但可通过各种途径尽量减少。如布料要合理，当炉底还没有形成足够深的熔池 时，电极最好不要迅速到达炉底，从而防止炉底被弧光直接灼伤。装料时，固体冷料还 应合理地占有熔炼室空间，使之送电后在不太长的时间里，弧光能被钢铁料所包围；在 冶炼过程中，制造能将弧光包围住的泡沫渣，也能大大减少因弧光的辐射或

6、反射对炉衬 的危害。四、机械碰撞与振动的影响 装料与布料不合理，在重料下没有装碎杂铁或装料前没有垫人适量的石灰，或料筐 抬得过高，炉底炉坡可能承受大块重料的碰撞、振动与冲击而形成坑洼。倘若装料无人 指挥或吊车运转不正常，结果造成料筐歪拉斜拽碰伤炉壁，或钢铁料挑选不严，在熔化 期出现严重的爆炸等，均降低炉衬的使用寿命。冶炼车间噪音大，噪音波的冲击也是炉 衬损坏的另一因素炉壁耐火材料的侵蚀指数与电弧电流和功率因数及电效率的关系如图 3 1 所示。五、操作水平的影响 在冶炼过程中，低水平的操作对炉衬的危害极大。吹氧不当，氧管口的温度高达2100C，如氧气火焰触及炉底炉坡或渣线等部位，极易造成直接烧穿

7、。电力制度使用不 当，容易出现前期温度过高或还原期后升温而使耐火材料损坏严重。造渣制度执行不当， 如氧化渣过厚过稠而又低温加矿，开始时 CO 气泡排不出来，后来猛烈进发冲出，结果 使炉内压力过大，容易造成炉盖坍塌。如果还原期因某种原因而造成熔渣过稀，使弧光 反射严重，也极易加速炉衬的损坏。化学成分控制不当，造成重氧化而出现钢液过热， 不仅延长了冶炼时间，又降低了炉衬的使用寿命，尤其是冶炼低碳高合金钢、高锰钢、 高硅钢、高钨钢时更要多加小心。因此，提高操作水平，杜绝不正常的现象发生、尽量 缩短冶炼时间，这对延长炉衬的使用寿命极为有利。六、其他因素的影响 在一般的情况下，非连续生产的炼钢电炉其热态

8、的耐火材料在空气中冷却时，必然 出现粉化，从而易使炉衬减薄。此外，返吹法比不氧化法冶炼、氧化法比返吹法冶炼、 矿石氧化比纯氧氧化冶炼易使炉衬侵蚀严重；不同钢种因元素的组成及操作工艺不同， 对炉衬的危害也不一样。所以，合理地、适当地交错安排冶炼计划及冶炼方法，有利于 延长炉衬的使用寿命。在相同的冶炼条件下，造渣材料的优劣、成渣速度的快慢对炉衬的使用寿命也有直 接的影响。如石灰熔化的速度慢，加剧了对炉衬的侵蚀，有时还过多地消耗萤石，而萤 石对衬的使用寿命极为不利， 更何况有的萤石中还含有 Pb、Zn 等元素， 对炉衬的危害更 大。如造渣材料中含有较多的粉末，这些粉末不仅严重地影响钢的质量，且当粉末

9、随同 炉气飞起，易与炉衬表面作用，生成低熔点的化合物，而促使炉衬层层剥落，这种腐蚀 对高铝砖和硅砖炉盖的影响尤为严重。因此，在冶炼过程中对所用的造渣材料进行严格 的挑选是十分必要的。炉体上连接的水冷系统应确保使用正常，如果阻塞或漏水滴流在炉衬上，会加速了 对耐火材料的热侵蚀；炉壳的封闭圈、电极圈、炉门等变形严重或不齐全，容易出现气 体的对流，这不仅影响还原气氛的保持，贻误冶炼的正常进行，也加剧了炉衬的损坏速 度。极少数是因冶炼工艺制定不当，如冶炼方法或温度参数确定的不合理，或操作程序 安排不妥等而影响炉衬的使用寿命。此外，烤炉的电力使用制度及其烤程的安排和扒补 炉的操作水平等，也是影响炉衬寿命

10、的重要因素。第二节 烤炉为了保证耐火材料的良好烧结或炭化， 以及去除其中的水份， 对于新砌筑的焦油 （沥 青）镁砂或卤水镁砂炉衬，需经烧烤后才能使用，这就是所谓的烤炉，烤炉有两种方法： 电烤法和火烤法。一、电烤法用电烤炉时， 应根据变压器的运载能力、 炉壳的结构与尺寸、 炉衬的材质， 合理地制 定烤炉的电力使用制度及科学地安排烤程，使之有利于各部位均衡升温。对于焦油（沥 表）作粘结剂的炉衬，烤炉开始时必须快速升温，以使尽早结焦，防止炉衬软化下塌。 为此在开始阶段，最好采用高级电压，并以较大的功效送电烘烤；对于卤水作粘结剂的 炉衬，烤炉开始时必须缓慢升温，否则将会使炉衬发酥。为此在开始阶段（炉衬

11、温度在 600°C以下时），应该使用较低级电压，并以较小的功率送电烘烤。碱性新炉衬在烤炉前，先在炉底垫入 200mm厚的石灰，然后对正三根电极下，摆放 两根或三根足够长的废电极，组成“ T”字形或“”形，并用电极块或大块焦炭挤住， 以便引弧和保护炉底，然后降下电极送电烘烤。电烤时，第一个烤程可稍长些，之后每 完成一个烤程，要停电1015mm,并依次更换电流电压。停电的目的主要是促使气体 充分的排除，同时检查电极的烧损及炉衬的烘烤情况， 大约经过46个烤程即可满足要 求。对于三新或水冷炉衬，根据情况可顺延 23个烤程。烤炉过程中，如出现两相送电应立即处理，以免电耗增加及炉内升温不均匀。

12、 有时摆 放的电极离开了原来的位置，这主要是没挤住或垫入的石灰过多引起的。这种情况一旦 出现，应立即停电进行处理。烤程合部完成后，吊出电极并扒出电极块和焦炭，然后即 可装料冶炼。为了节省电力消耗，新炉衬不经烤炉直接用于炼钢的作法， 编者认为不能一概而论， 如在卤水镁砂炉衬上就不宜推广使用。表3-1和表3-2为装入量20t，变压器功率为7000kVA,具有四级电压的电炉，烤炉 的电力使用制度与烤程安排。表3-1焦油镁砂炉衬烤炉的电力制度与烤程、电压N 电流/Ka、228/12停电检 查205/10停电检杳205/10停电检杳161/10停电检杳132/8吊电极 扒焦炭烤程与时间/min第一烤10

13、第二10第三烤10第四烤10第五程烤程程050烤程表3-2卤水镁砂炉底炉坡、焦油镁砂炉壁烤炉的电力制度与烤程电压N 电流Ka、161/10停电检 查205/10停电检杳205/10停电检杳161/8停电检杳161/8吊电极 扒焦炭烤程与 时间/mi n第一烤10第二10第三烤10第四烤10第五程90程50程50在特殊的情况下，如只烤炉壁，应采用较高级的电压，以便具有较长的弧柱。如只烤 炉底炉坡，可完全采用较低级的电压。二、火烤法用水玻璃作粘结剂的酸性炉衬，常用火烤法进行烤炉，这主要是因为酸性炉衬的硅 质材料加热时体积膨胀变化大，容易产生热应力，所以采用火烤法比较合适。炼钢电炉 的火烤法一般是用

14、木柴或煤气缓慢均衡升温至400 C,而后用焦炭、空气鼓风加热至1000r左右，再改用电弧电热3 4h至1550r以上，然后即可装料炼钢，当然也可全部 用焦炭连续慢火烘烤34d，并用鼓风量调节火力强弱。用卤水作粘结剂的碱性炉衬也可 用上述方法进行烘烤。为了延长炉龄，每炉钢出完后，必须进行正常的扒补炉，如遇特殊情况，还得采用 特殊的方式进行修砌垫补。一、炉况的检查上一炉钢出完后，要立即仔细检查炉况，并用工具重点探测、观察炉底炉坡，检查 工作层的厚薄，是否有坑洼、上涨等，就是采取留钢留渣操作的电炉，这种例行检查也 是周期进行。实际上，在每炉钢的冶炼过程中，自始至终都应检查炉况，且在炉体不良 时，尤要

15、如此。在冶炼过程中，检查炉况的方法较多，如渣线或炉壁损坏严重时，相应部位炉壳钢 板温度高，或发红变色起鳞皮；炉底炉坡不良时，镁砂不断上浮，熔池面下降；如果平 静的钢液突然跑火、喷溅，可能是炉底炉坡镁砂大量翻起或炉壁、炉盖剥落，也可能是 水冷系统严重漏水引起的；扒渣抬电极时，有经验的炼钢工应不失时机地观察渣线、出 钢口和炉门两侧及2#热点区等处，如有异常现象与征兆，及时进行处理，以防漏炉等恶 性事故发生。二、扒补炉原则、方法及补炉材料1扒补炉原则扒补炉的原则是：快扒、快补、高温、薄补。补炉是将补炉材料喷投到炉衬损坏的地 方，并借用炉内的余热在高温下使新补的耐火材料和原有的炉衬烧结成为一个整体，而

16、 这种烧结需要很高的温度才能完成。一般认为较纯镁砂的烧结温度约为1600 r，白云石的烧结温度约为1540度左右。但出完钢后，炉内的温度下降很快，因此有经验的炼钢工 都是抓紧时间趁热快扒快补。薄补的目的是为了保证耐火材料良好的烧结。经验告诉我 们，新补的厚度一次不应大于 30m m,需要补得更厚时，应分层多次进行。为使补炉材料能和原有的炉衬进行良好的烧结，在补炉前需将补的部位的残钢残渣 扒净，否则在下一炉的冶炼过程中，会因残钢残渣的熔化而使补炉材料剥落，既稠化熔 渣、污染钢液，也妨碍脱磷、脱硫、脱氧等物化反应的顺利进行。此外，残钢残渣如未 扒净，就低温补炉或补得太厚，当冶炼温度较低时，往往在炉

17、底上出现残钢残渣和补炉 材料的混合层而造成炉底上涨。炉底上涨抬高了残线的正常位置，易使炼钢熔体在炉壁 处蚀穿。当熔池温度很高时，上涨层也会浮起，从而影响后步冶炼的正常进行。出钢后炉温下降较快，粘稠的渣熔点高，容易凝固，很难扒净。因此，为了补炉的需 要，在上一炉出钢时，熔渣的流动性要好，出钢口要大无坎，渣钢尽量翻尽；如因炉底 太深、炉坡太陡，残钢残渣剩留较多而对炉底无法检查时，应趁热往后炉坡喷投补炉材 料，使后炉坡达到42°45°，然后再次倾炉，可将残留的渣钢完全翻出。2 补炉方法补炉方法可分为机械喷补和人工投补；根据选用材料的混合方式不同，又分为干补 和湿补两种。目前在大型

18、电炉上，机械喷补已获得广泛的应用，设备种类也比较繁多， 但喷补原理基本相同；人工投补多用于小型电炉上。人工投补质量差，劳动强度大，作 业时间长，耐火材料消耗也大，效果不如机械喷补。3补炉材料碱性电炉人工投补的补炉材料是镁砂、白云石或部分回收的镁砂；所用粘结剂为： 湿补时选用卤水或水玻璃；干补时一般均掺入10%沥青粉，冶炼低碳钢，应不掺或少掺， 炉况不良时，可多掺人一些。对于炉衬损坏严重的部位，也可掺人一定量的Ti02粉作为粘结剂，使之有利于烧结，但价格比较昂贵不经济。机械喷补材料主要用镁砂、白云石 或两者的混合物。此外，还可掺入磷酸盐或硅酸盐等粘结剂。碱性电炉人工投补用的补 炉材料，粒度要求见

19、表3 3。表33补炉材料粒度要求材料名称镁砂白云石回收镁砂沥青粒度/ mm0.8 32508< 3三、补炉操作炉衬各部位的工作条件不同，损坏情况也不一样。渣线由于物化反应的作用而侵蚀 严重，每炉必补；出钢口两侧因承受渣钢的冲刷也极易减薄；2#炉壁热点区是影响炉龄的薄弱部位；炉门两侧常受急冷急热的作用、流渣的冲刷及操作与工具的碰撞等，损坏 也比较严重。因此，无论进行喷补或投补，电炉炼钢均应重点补好这些部位。出钢前将补炉设备、工具和补炉材料准备好。上炉钢出完后，首先探测、观察炉底， 然后扒净应补部位的残钢残渣，且迅速撬掉炉门处的残钢残渣并用镁砂垫好。补炉时一 般先补出钢口两侧及后半部渣线，然

20、后再补前半部渣线，对于损坏严重的部位还要进行 重点的修补或特殊的处理。出钢口要保持端正平整，凹陷之处用卤水镁砂垫补，凸起部 位要打平，确保出钢畅通无阻。补炉如按上述程序依次进行，结果对炉衬的正常使用必 然有利。四、特殊情况处理 冶炼过程中，炉衬应保持正常的状态。但有时炉底炉坡也出现严重的减薄、坑洼或 上涨、炉壁倒塌、炉盖局部坍塌等现象，这时电炉炼钢工应根据具体的损坏情况，选择 合适的方式进行特殊的处理。1炉底炉坡严重减薄或有坑洼的处理方法 当炉底炉坡普遍严重减薄时，应先将残钢残渣除净，然后可采取垫补的方法进行处 理。垫补材料一般采用卤水混合镁砂， 比例是 70的镁砂粒 （粒度为 58mm），1

21、5 20 的镁砂粉掺人 10 15的卤水混合均匀倒入炉中， 如果炉温较高也可多掺入一些卤水， 然后铲平压实，盖上一层铁板，在铁板上面投以适量的石灰即可装料。当炉底炉坡出现局部的坑洼时，可采取镶补的方法进行处理。镶补是用块度约为 30mm 的镁砖块填入坑洼处，并用卤水混合镁砂填充空隙，填平后盖以铁板，在铁板上 面投人适量石灰，即可装料。如果炉底炉坡的坑洼较小，镶补效果十分理想。2炉底炉坡上涨的处理方法 炉底炉坡上涨时，应趁高温用铁耙子扒掘或铲平上涨部位，也可用压缩空气或氧气 吹平，然后在上涨处加入碎矿石和萤石；或装料时，将生铁装在下部，均有利于消除上 涨。上涨非常严重时，应进行洗炉处理。常用的洗

22、炉材料有注余渣、河砂、萤石或氧化 铁皮等。洗炉时间不宜过长，一般为10 15mi n,洗炉后的熔渣必须彻底倾出，以免进一步侵蚀炉底炉坡。这种处理方法虽然效果较好，但电能消耗增加且浪费冶炼时间。3炉壁倒塌的处理方法 顶装料炉子的炉壁倒塌时，应根据不同的损坏情况，采取挡补或砌补的方法进行处 理。当炉壁损坏面积不大时，一般多采用挡补。挡补分为干补和湿补两种；干补选用的 材料为油砂或镁砂掺沥青。湿补的材料是用卤水混合镁砂，卤水量不宜过大，用手能握 成团即可。 挡补应趁热进行， 装料后在挡补前要将不牢固的炉壁或残存的渣灰清理干净， 打好基础，然后立铁板（铁板厚35mm）,在铁板和炉壁间堆放挡补材料并捣实

23、，同时用 铁块将铁板挤住，而后即可送电生产。挡补出钢口上部炉壁时，可先在出钢口内塞根圆 木或钢管，也可堆放石灰为基础，以免出钢口被堵死打不开。当炉壁倒塌面积较大或前水枕上部塌落时，一般在装料后采用镁砖砌补。砌补前要 打好基础，为增加牢固程度，上下层砖缝要错开，同时用镁砂填充，两层之间也铺镁砂 以利于良好的烧结。4炉盖局部坍塌的处理方法 当炉盖坍塌面积较小，而其他部位又很坚固时，可采取搭补的方法进行处理。炉盖 搭补一般在熔化初期进行。操作是用钢筋将汤道砖串联起来，成排地搭放在坍塌处，在 上面覆盖耐火泥或镁砂，当炉温升高后，便能进行良好的烧结。第四节 炉体的正常维护一、炉底炉坡的维护在一个炉龄期中

24、，炉底炉坡难以保持原有的正常形状和尺寸 ,一旦出现出现严重减薄、 坑洼或上涨等应及时处理。装料前，炉底炉坡处应垫入足够量的石灰，用以防止大块重料砸伤，避免在熔化过 程中，料中的Si、P、Fe等元素氧化形成SiO2、P2O5、Fe2O3等酸性渣而侵蚀炉底炉坡。 装料时料筐不能过高，炉料中如需配入焦炭或电极块等配碳剂时应加在石灰上面，避免 弧光将炉底炉坡直接灼伤。在冶炼过程中，严禁电极脱落，以免将软化的炉底砸成深坑。 另外，装人量要保持相对的稳定，避免钢水量严重不足而侵蚀炉坡。冶炼工艺制度的制定科学合理，温度合适，操作准确，避免重氧化；吹氧管不许触 及炉底炉坡；保持设备运转正常，尽量缩短冶炼时间等

25、，均是强化炉底炉坡正常维护的重要措施。二、炉壁的维护炉壁各部位温度分布不均匀， 补炉作业的重点为热点区。 水冷炉壁的出现已经取得了 极其满意的结果，但在冶炼过程中应经常检查水温、流量、严防停水和漏水，同样炉顶 水冷系统也要保持正常，并防止循环水滴漏而热侵蚀炉壁。此外，装入量更要保持相对 的稳定，严防超装过多侵蚀炉壁；装料应有专人指挥，避免料筐碰撞、剐伤炉壁。为了减缓弧光及熔渣对炉壁寿命的影响，造渣要及时，渣量与流动性要合适，尽量 避免弧光裸露、渣层过厚或碱度低、渣子稀而侵蚀炉壁。渣线处的固体料不要轻易用氧管吹扫，熔化期的早期造渣尤为重要，它能防止渣中 呈游离状态存在的SiO2、P2O5、Fe2

26、O3等与耐火材料中的MgO、CaO发生作用，进而保 护了渣线。此外，冶炼各期的温度要控制好，切忌急剧降温及后升温等。三、炉盖的维护 炉盖设计要科学合理，拱度、高度、强度要合适，炉盖圈与炉壳的封闭圈要保持严合，防止倾炉时串动。砖砌炉盖要选择膨胀系数小的耐火材料，防止受热后个别凸起或 被挤坏。此外，炉盖在使用前不仅要干燥好，而且还要有一定的预热温度。在使用过程中，炉盖的高温作业层在空气中裸露的时间要尽量短，以减少急冷急热 的不利影响。炉料如果高出炉身时，必须压平，防止炉料撞坏炉盖。升降或更换电极时， 还应防止电极碰坏炉盖。粉末少的造渣材料能减缓对砖砌炉盖的侵蚀。炉盖上的积灰应 经常吹扫，否则影响散

27、热。炉盖的水冷系统要保持正常，电极圈要齐全且宽度要稍宽些。 此外，还要严格执行造渣制度，如氧化渣的流动性要好，渣层不能过厚，避免 CO 气体 排出不好及低温氧化或加矿过猛，防止炉膛内的气体压力远远大于炉盖重力和大气压力 的总和而引起炉盖的坍塌；还原渣的流动性也要合适，硅粉及炭粉应尽早加入，尽量减 少反射弧光对炉盖高温作业层的侵蚀。除此之外，炉盖在升降、旋转、搬运及保存时，严防碰撞、振动、受力过猛而使其 变形或坍塌；水冷炉盖不要与炉料接触，以免送电后被击穿。四、出钢口和出钢槽的维护1出钢口的维护出钢口应保持正常的形状和大小。它正常的形状是里口略大、外口略小的圆锥形， 这样既有利于渣钢的流出，又能

28、保证上部炉壁不易塌落。出钢口的大小也很重要，太大 的出钢口堵塞困难，上部的衬壁也不坚固；太小的出钢口，出钢时间长，钢液降温快， 二次氧化严重，难以做到大口喷吐、渣钢混出，影响钢液在包中的继续脱氧、脱硫与非 金属夹杂物的上浮等。出钢口还应保持干燥，潮湿的出钢口出钢时容易引起喷溅，并使钢中的气体含量增 加；为了确保出钢顺利，里边有坎或其他障碍物时，必须铲平打掉，有坑或两侧有洞眼 时，要用卤水或水玻璃混合镁砂并掺入镁砂粉在上一炉钢出炉后趁热填补。出钢口的堵 塞应由里向外堵实、堵牢，不能只堵半截或只堵外面，以免钢液熔蚀出钢口的内壁。2、出钢槽的维护出钢槽应保持完整且干燥良好， 既能保证出钢顺利， 又不

29、影响钢的质量， 严重减薄或 损坏的出钢槽不能用手出钢。每次出钢前，对出钢槽要进行清扫，做到无灰无垢，无残 钢残渣。在出钢过程， 专职人员应注意观察出钢槽的各种弊病， 做到维护时胸中有数， 如需垫 补在出钢后趁热进行。一般也是选用卤水或水玻璃混合镁砂并掺入部分镁粉为材质，也 可嵌补镁砖，但修补后的出钢槽一定要保证槽内平直无坑无坎，使钢水流过时，既不起 涡流又不四处飞溅。出钢槽两端的检查与维护尤为重要，因为出钢过程中，一旦根部漏 钢，抢救困难；端部要求齐整不带“胡须”及无洞眼，严防多流，散流出钢，以确保钢 液温度不大量的流失。新更换或经修砌垫补的出钢槽要用煤气或木柴烘烤， 使之干燥良好， 避免出钢

30、过程钢 液的吸气或产生喷溅。第二章 钢包的使用与维护第一节钢包的结构与烘烤一、钢包的作用钢包也叫盛钢桶、钢罐、大罐等。它的作用除了盛容和搬运钢液与渣液外，更主要 是在出钢时，通过渣钢的包中的激烈搅拌使钢液得到充分的渣洗，以便进一步达到脱氧、脱硫，并使钢液的温度和成分获得均匀。另外，也通过钢液在包中静置一段时间（简称 镇静），使气体得以排除，并使各种非金属夹杂物充分上浮，进而纯洁钢液，改善钢的质 量，同时还可利用镇静时间的长短、钢包水口直径的大小以及通过浇注控制系统调整注 温注速，从而使浇注操作得以正常的进行。此外，近年来各种炉外精炼的迅猛发展使钢 包又兼为精炼的重要设备。二、钢包的形状与结构钢

31、包的容量大小不一，主要取决于炼钢炉的产量和吊车起重能力。一个标准的钢包,除了能容纳全炉钢液和渣液外，还要考虑留有10%的超装余量，以适应炉料重量波动时的需要。对于精炼钢包，如用于真空、吹氩、喷粉等，要求一炉渣钢全部盛入后，钢包 内的渣面距包沿留有500 1300mm的作业空间。但钢包也不宜过大，以避免散热损失大、 耐火材料消耗高及操作不便等。在钢包容积一定的条件下，为了尽量减少钢包的散热损 失，内表面积应尽量小；为了减轻结构重量、减少钢液的静压力及便于倒出残钢残渣， 钢包的外形一般应制成上大下小的圆锥台体，并具有10% 15%的锥度。锥度过大会造成散热损失大，且重心不稳。为了有利于钢中气体的排

32、除和非金属夹杂物的上浮及尽可 能地降低开浇时钢流的冲击力，钢包不宜做成又细又高形。在特殊情况下，大容量的百 吨包为了不增加钢液的静压力，有的还采用椭圆形的截面。钢包的外壳是用钢板铆接或焊接而成，焊接外壳比铆接轻15% 20%,这样既节省1430mm和2040mm之间。包底结Di了金属材料，又可在不增加吊车起重能力的条件下增加容量。外壳钢板的厚度是根据最 大负荷来确定的，一般包壁和包底厚分别波动在 构小于30t的多为平面，大于30t的多为曲面。 为便于包衬在烘烤和使用过程中排除水分，外壳 下半部应钻有适当数量的排气孔，孔径一般不小于 10mm。通常，在钢包外壳的腰部安有加强箍， 以加固外壳；箍的

33、相对两侧各设一根耳轴，以便 吊运。大型钢包的耳轴下面还设有支撑座。耳轴 直径根据最大负荷下的剪应力确定。为保证钢包 在吊运和浇注过程中的稳定性，耳轴中心线必须 高于钢包重心的350400mm。大中型钢包上部有溢渣口，它一般比上沿低 100200mm， 位置应与耳轴错开，而小型钢包可根据情况决定 取舍。钢包的底部靠铸锭浇注台方向的右侧有一 注口，用来安放水口砖。如果是外装水口，包底 壳另有压板和打紧销轴，以防水口砖松脱。钢包图11-7掴包的主要尺寸底部还设有3个包腿，以便落地摆正并保护水 口或滑板装置等。目前，炼钢车间常用的钢包均 装有塞杆水口装置或滑动水口装置，以便浇钢时用来控制水口的启闭。除

34、此之外，为了 保证吊运和开浇过程中不使钢包摇晃，在包的上沿安有卡子并与包梁固定。三、钢包的主要尺寸钢包的主要尺寸如图11-7。从工艺角度出发，钢包最关键的尺寸是它的深度与直径 之比。从排出钢中气体和夹杂及减少钢液静压力来看，大直径小深度的钢包较好，但影 响厂房的有效工作面积和增加结构的复杂性，且热量散失大；小直径大深度的钢包虽能 克服前者的缺点，但又不利于钢牛气体的排除和夹杂物的上浮，或因钢液的静压力过大, 浇注时易引起飞溅而使钢锭表面质量变坏。或:HbDb(11-1)9#Hb Db( 11-2)钢包的主要尺寸计算如下：设p为出钢量。考虑超装10%，钢液的重量为：p + 0.1p =1.1p(

35、11-3)通常熔渣为钢液重的3%7%但设计时往往还要采用较大的数字，一般取15%此时包中的渣量重为：0.15 X 1.1p=0.165(11-4)又因为1t钢液的体积为0.14m3，1t熔渣的体积为0.28 m3，包中的钢液和溶渣的总体积 为：0.14X 1.1p+0.28 X 0.165p=0.2002p而钢包的体积按下述公式计算:Hb=Db，设钢包的锥度为0.15,测:化简得:DH=Db-0.15Hb=Db-0.15Db=0.85Db3v=0.6735Db3(11-5)(11-6)(11-7)(11-8)当式11-5和式11-8相等时，钢包的体积恰好符合要求，即：0 .2002 p =0.

36、6735 D b3( 11_9)Db =0.6674 3 p( 11-10)H b =0.6674 3 p( 11-11)则：DH =0.58733 p( 11-12)又设包壁的砖衬厚度为c，包底外壳钢板厚度为，贝U：；c=0.07Db(11-13)；d =0.10Db( 11-14)再设包壁外壳钢板厚度为c，包底外壳钢板厚度为、c =0.010Db=0.012Db目前，炼钢车间常用的钢包规格及主要技术数据见表11-2表11-2一般钢包规格及主要技术数据序号型号正常 钢液 装入 量/t有效 容量/m3正常 渣液 装入量/t自重(钢 结构)/t衬砖重/t总重/t钩距/mm钩重/kg包咼/mm包上

37、 口外 径/mm耳轴 中心 至包 顶咼/mm耳轴尺 寸直径/mm1LG-310-131046.3740.3336.26,4 393.6>5300-5120451618004702LG-275-127541.26.6832.785i 36350.55000-5005428C17504703LG-205-120530.23.1827.955i 302664500-4665385215804304LG-135-113520.232.5620.085 21.3179.04150-3923345013503905LG-105-110516.093.5314.28713.4136.273620-37

38、25312413503056LG-90-19013.444.0413.2512.927LG-60-16092.17.828.888LG-45-1457.21.687.3637.19LG-35-1355.62.19.1155.7710LG-25-12541.58.2744.48911LG-20-1203.21.25.5793.73512LG-15-1152.40.93.8393.18413LG-10-1101.60.62.4712.27414LG-6-160.970.3991.5121.28615LG-3-130.4980.2381.1970.792120.2136278.861.1433055

39、1.98305326030752660260(31152657 1040248511109502740 301139.2632550 2982 239030.5142350 1312215(22.9232200 1237 195015.34*1920 7159.2004.9581670 2851344 160175014001188I 2298 900I 2110 850I 1985 800I 1855 750162914086757001132 57030523023019016515015012010085四、钢包的内衬与砌筑（一）钢包的内衬钢包的内衬分为内、外两层。外层为非工作层，也叫保

40、温层，内层为工作层。用于 砌筑内衬的耐火材料虽有多种，但一般要求如下：（1）需有高的耐急冷急热性和抗冲击与抗压性能；（2）具有高的化学稳定性，以抵抗钢液和熔渣的侵蚀；（3）所用的一切耐火制品的外型尺寸正确，不缺边缺角，以确保砌筑质量。非工作层的作用主要是为了保温，且当工作层蚀薄时，还能防止漏穿的钢液烧坏包 壳，以提高包壳钢板的使用寿命。这一层一般选择粘土砖砌筑。为了延长非工作层使用 寿命，现已广泛采用耐火混凝土打结，特点是整体无砖缝，施工方便，效果较砖好，使 用寿命可达24年，缺点是耐高温侵蚀性能差及防止漏钢的可靠性不大。工作层直接与渣、钢接触，承受着渣钢的高温化学侵蚀和机械冲刷及急冷急热作用

41、，如损坏或减薄到 一定程度应予以更换或修补。工作层的衬砖有粘土砖、高铝砖、镁碳砖、铝镁碳砖及碱性砖（镁砖或白云石砖）等，但普遍使用的还是高铝砖、铝镁碳砖，而镁碳砖多用于炉外精炼的钢包上。此外，还有 不定型耐火材料整体打结包衬的工作层。粘土砖来源丰富、价格低廉，且导热性差，保 温性能好，但耐火度低、抗渣性能差、荷重软化点也不高。为了弥补粘土砖的这些弱点， 多年来广泛采用油（焦油或沥青）煮砖，油煮时间以粘土砖煮透为宜。油煮砖使用前，表面 沾附的油渣应予以清理，或在 700度的温度下退火烧掉，以保证砌缝能符合要求。粘土 砖经油煮后，气孔率大大降低，强度增加，荷重软化点显著提高。粘土砖经油煮后，因 砖

42、中粘土颗粒被炭素包围，空隙为炭素填充，组织致密，结构坚固，故气孔率降低，强 度和抗渣性能提高，所以大幅度地提高了包衬的使用寿命。高铝砖含Al 2O3较高，比粘土砖的耐火度高，抗渣性能好。因此，高铝砖砌制的包衬寿命比粘土砖的高。碱性砖衬 耐火度高，抗渣性能好，且又不降低熔渣的碱度。但热稳定性差而导热能力强，包内钢 液散热降温快，容易引起渣线附近结瘤，粘钢粘渣也严重并难于处理，因此，碱性砖衬 在大包上的使用受到了限制。经验已经证明，选用不定型耐火材料整体打结包衬的工作 层是提高钢包使用寿命的有效途径，并在炉外精炼包上也取得了可喜的成果。（二）钢包的砌筑小型钢包工作层一般上、下一致，大型钢包因下部与

43、钢液接触时间长，侵蚀严重， 多砌成由底向上逐渐减薄的阶梯形，有的为了节约耐火材料和减轻重量或扩大钢包容量 而在包壁的一侧砌成塔形，使中心恰好对着出钢时钢流冲击的位置。目前，钢包内衬的 砌筑有砖砌法、打结法、振动法和抛射法等，以砖砌法较普遍。砌砖前要先检查包外壳 气孔是否畅通，包铁壳、耳轴等是否完好，否则不能用于砌筑。然后要按照规程规定准 备泥料，并检查泥料的组成、粒度配比，调后的稀稠程度是否合平要求。其中泥料粒度 要均匀，一般为0.5-0.8mm,太粗会沉淀，太细很粘；泥料不要受潮，受潮后和不开，易 结疙瘩，粘结力差。除此之外，还要求泥料干净无夹杂。非工作层虽不与钢液接触，但砌筑也不可忽视。它

44、是工作层的基础，砌的好坏直接 影响工作层的砌筑质量。非工作层先砌包底。首先在包底涂一层火泥，一般用水玻璃调 和耐火泥，配比为：水：水玻璃： 3：1，好处是能使砖互相粘得牢，原形保持持久，同 时又可使底层泥不过早粉化而发生窜动，从而避免或减少非工作层的涨高与凹下。然后 平砌第一层和第二层。一定注重砌平，并将砖缝错开。砌时不管包是否放正，总要使包 轴线垂直于砖平面，否则以后砌不好。包壁的非工作层要与包外壳靠紧、卡严，内表面 要保持平整，并用泥料填实。对于原有的非工作层应仔细检查，发现松动、脱落和蚀损 的部位要及时修复，以保证非工作层的正常使用。因工作层直接与渣、钢接触，砌的好坏关系重大。包底工作层

45、的砌筑要求横平竖直， 砖缝与非工作层错开。此外，缝要严，泥料饱满而均匀，表面平整并应逐渐向注口倾斜， 倾斜度一般为 3，以利于残余钢水流尽。包底座砖要找正、砌平、卡牢。砌筑前应检查 其质量，对于有裂纹、缺角、结疤或内孔不圆等缺陷的座砖不得使用。为了防止漏钢， 有的厂座砖底部用卤水镁砂填实。包底工作层的泥料多用水调和，如果用水玻璃调和， 易干成疙瘩，无法砌且砖缝大；稀了泥料一挤就冒出且砖缝滑易窜动，况且水玻璃泥料 的耐火度比水和的泥料低，因此多用水调和。包壁工作层的砌法主要有万能弧型砖螺旋砌筑法和标准砖砌筑法两种。万能弧型砖 螺旋砌筑是先用起坡砖砌成一定的坡度，然后用万能弧型砖平滑地螺旋式地砌筑

46、。该法 砌筑速度快，劳动条件好，包壁寿命也较高。标准砖砌筑的砖缝要纵横交错，上下不得 重缝，块与块、层与层之间要挤严靠牢，且砖缝符合要求。无论何种砌法，包底工作层 的使用条件比包壁恶劣，它接触钢液时间最长，承受渣钢静压力最大，清理残钢残渣时 受的机械破损也相当严重，因此砌筑时要求包底比包壁厚。此外，各种砖均要嵌严，以 免倒放时脱落，最上面应涂一层稠泥浆，以便处理包沿粘钢。砖缝挤出的火泥须刮净， 工作面应保持清洁，以便于烘烤。包衬砖缝砌的宽度和数量是决定钢包使用寿命的一个重要因素。 一般要求砖缝宽度不 超过2mm,为此要求耐火泥的粒度不应大于1mm,且火泥也不能调得太干。但砖缝又不 能留得太小，

47、如果都控制在1mm以下，包衬的寿命并不高，这是因为砖受热后没有膨胀 余地而易损坏。当然,砖缝太小,泥料也往往灌不严。通常希望包底的砖缝还是小一些 好。包底如果没有砖缝，凝钢在吊出时，就不会固有根而将砌砖破坏，并且清理起来也 容易。生产实践还证明，垂直砖缝一般比水平砖缝熔损得快，这是因为在浇注过程中， 钢液在包中下降的方向与砖缝重合而使砖缝受到较大的熔损。所以，砌砖时如何减少垂 直砖缝的宽度就比减少水平砖缝的宽度尤为重要，而上下两层砌成对缝更应绝对禁止。在生产车间，熟练的大包浇注工可根据砖缝的熔损情况来判断耐火泥和砖缝是否合 乎要求，以利于提高并改进砌筑水平。一般是钢包使用几次后，如果砖缝内的火

48、泥突出， 说明火泥比砖熔损的少，表示耐火泥的质量比砖好；而当砖的棱角变圆且形成沟时，说 明火泥比砖熔损的快，表示火泥的性能较差或表示火泥没有灌满砖缝，应找出措施进行 改进。五、钢包内衬砌后的烘烤用于砌筑钢包内衬的耐火材料中含有水分， 尤其是露天存放的耐火砖的水分更多， 外 加上砌砖时填充砖缝的湿泥浆如果不烘干，在出钢和浇注过程中，水受热变成气体，易 产生爆炸或喷溅事故。此外，在高温下气体也能溶解于钢中，凝固时又放出而使钢锭上 涨或产生皮下气泡等缺陷。通过烘烤可将包衬内的水分去掉，而且由于提高钢包内衬的 温度，还可减轻钢液出钢过程对包衬的热冲击，也避免了钢液在包内的急剧降温。况且 加热烘烤还可帮

49、助砖缝内的泥料以较快的速度进行烧结，使衬砖成为具有一定强度的整 体结构，从而提高了钢包的耐冲刷、耐侵蚀性能。所以，钢包内衬砌筑后，一定要经过 充分的烘烤。另外，新砌筑的钢包要立即烘烤， 以避免因长时间不能及时的烘烤， 而导致包衬的耐 材发生粉化。 钢包内衬烘烤时， 根据选用燃料的不同可分为油 （重油或轻柴油 ）烤、煤气（焦 炉煤气）或天然气烤、焦炭 （碎电极块）及木柴烤三类。各自的优缺点见表 113。表11-3钢包烘烤方法比较占小点油类由 一g一一*>量热短发川喷全 或安 热意设雾由 轻>使 >及 一 高操 由、 W短 比间 量时 热。便 发好简 ap nn，本>成热

50、油全耐 喷安烤与意烘料 存注宀 附妙且耐 側用较狗燃气类气煤 煤炉罟耐 盯需的 吏于大烤 僅用太烘 很适宀5的 0。川火钢 如阳、凝 庇比间混 又时火烤心 烘注 *$<, 热较 及间全时安戈OP气 然油 大石炭W 焦电使用适OTz座 使 易 宀心 稳 不 量 质 烤裂 丿砖钢包烘烤应根据衬砖的性质制定合理的规章制度。但总地说来，烘烤良好的钢包是以不冒水汽为原则。一般情况下，初点火不希望大火或猛火烘烤，以避免衬砖耐急冷急热 性能差而导致开裂。因此，多是先用小火烘烤，以便慢慢地排除内衬中的水分并使砖的 温度逐渐升高，当内衬温度大于300C后再改用大火烘烤。除此之外，钢包的烘烤时间也 极为重要

51、。因为气体水分在耐火材料中的扩散与排除需要烘烤时间来保证。烘烤时间的 长短主要是根据钢包容积的大小和烘烤设备的不同而定，一般小修包要烤8h,大修包要烤16h,工作层的表面温度也应在600E以上。用耐火混凝土打结的非工作层应自然于燥 24h后再烤24h，然后方可砌筑工作层。钢包是否烘烤好的检查办法，生产车间主要凭借经验。在正常烘烤后的情况下（既保证烘烤温度又保证烘烤时间），首先观察钢包上部和外壳的排气孔有无水汽，如没有，再 观看内衬砖的颜色，即粘土衬砖由原来的黄色变为黑褐色，不烧结衬砖由原来的深灰色 变为白色，油煮衬砖全部变白，或正在烘烤的工作层表面下部最少有1/3以上发红，并用手摸外壳：夏天感

52、到烫手，冬天感觉温暖就可认为烘烤良好。这里还需注意一种假象， 就是钢包内衬已发红而外壳是凉的，这多是由于烘烤时间不足而采用猛火烘烤造成的。 此外，就是粘土砖烤不透时，不是转变成黑褐色而是呈灰白色六、钢包浇注的控制系统塞杆水口浇注控制系统塞杆水口浇注控制系统包括启闭机械、塞杆和水口砖三部分。启闭机械有套管（多用在大型钢包上），滑杆等多种形式，均为连杆传动。除此之外，还有上下滑座、支架、小 压柄、压铁等辅助部件。塞杆由杆蕊、袖砖、塞头砖和压紧大螺帽四部分组成。杆蕊多由圆钢制成，用于塞 杆开闭时将机械力传递至塞头砖，要求杆蕊笔直，两端螺纹规整无缺陷。杆蕊直径取决 于它的高温强度，一般为 3060mm

53、。杆蕊外面套有袖砖，用以保护杆蕊，使之免受渣 钢侵蚀和防止它在高温下的软化变型。在出钢和浇注过程中，由于袖砖四周均需承受渣 钢侵蚀、高温化学热冲击以及钢液静压力的作用，它的材质应具有较好的热稳定性、抗 侵蚀能力和高温强度，其中热稳定性是主要的，因此多用粘土砖或油煮粘土砖，也有的 使用高铝砖，但价格贵、热稳定性略差。塞头砖是塞杆的重要组成部分，它装配在杆蕊的端部，同水口砖一起组成钢包的开 闭装置。当启闭机械提升或压下塞杆时，塞头砖就离开或关闭水口砖，借以控制钢流的 大小。塞头的尺寸取决于浇注时间，时间越长，尺寸就应越大，以防杆蕊过热和塞头脱 落。塞头砖在水口砖上应有合适的座放深度，深度过大时，在

54、塞头砖和水口砖接触的地 方容易形成环形金属壳而相互粘结起来，深度太浅又压盖不严，容易漏钢。塞头砖在水口砖内的正确位置如图118所示。塞头直径增加时，球型半径也相应增加，而座放深 度减少；水口砖顶部直径增加时座口弧形半径和座放深度也跟着增加。正确的座放深度,一般说来，中小型钢包为 33-35mm,大型钢包为4045mm。塞头砖有粘土质、高铝质 和石墨粘土质的，而以粘土质和高铝质的塞头砖应用较广，石墨粘土质塞头砖虽具有荷 重软化点高、抗渣侵蚀能力强等优点，但制造困难，成本较高。塞头砖和杆蕊的装配连 接有两种，如图11 9所示。插销式制作简单，但容易发生塞头脱落事故，因此使用较 少。螺纹式制作要求严

55、格，可靠性较大，但装配不当，易引起塞头炸裂事故。通常塞杆 的上下大小是一致的。但因渣线部位侵蚀严重，或下部承受静压力较大，因此有的加粗 些，还有的是采用油煮袖砖，以便提高塞杆的耐压强度和荷重软化点。压紧大螺帽的主要作用是将套好的袖砖压紧国題头砖与杆蕊的連接方式15#水口砖是浇注时钢流必经的部位。它有两种装配方法（见图11-10）: 是包内装配, 多用于中小型钢包上；二是包外装配，多用于大型钢包上。无论是内装还是外装，内形 都是弧面喇叭状的。内形制成喇叭状的理由是为了与塞头严密配合，确保不漏钢。水口 制成弧面是使塞头能顺弧面上移或占圈水口砖的安装方祛 ° _包内安遽；占-包外安夷下滑，

56、便于开关，而且喇叭状可减 轻钢水对水口砖的冲刷。此外，为 了稳定钢流，水口砖内形要有一段 直线长度，以避免散流，水口的该 段长度又称整流段。一般整流段长 度应等于水口直径的4倍，但过长 也有害处，如制砖困难、易发生水 口结瘤等。此外，在浇注过程中， 为保证注流圆而不散，又出现了梅花水口（十字形水口），使用效果也很好，水口砖孔径的大小主要根据浇注速度来选择,因而与钢包的容量、锭型、钢种、浇注方法和浇注支数有关，一般为5060m m。对于粘度大的钢液，如高铝钢、不锈钢等，可选用 6570mm的直径。水口砖的材质有粘土 质、高铝质、石墨粘土质、镁质、镁硅等多种，其中以粘土质和高铝质的水口砖使用较 广。高铝质水口砖的耐火度较高，抗侵蚀能力较强，优于粘土质水口砖，但价格较高； 镁质水口砖的缺点是热传导性好，水口易于结瘤堵塞；石墨粘土质水口砖虽然可以减少 粘掉塞头事故，但制造困难，价格也较高。塞头砖和水口砖的材质虽然较多，但为了避免发生