電爐煉鋼對耐材標準

　　江蘇沙鋼集團有限公司在1994年就引進了90噸FUCHS電爐。在90噸電爐成功應用多種節能技術的基礎上，又先后引進了4座100噸FUCHS超高功率交流電弧爐。其電爐及后續工序采用了廢鋼預熱、泡沫渣工藝等先進新技術，為沙鋼生產優質無扭控冷熱軋盤條包括預應力鋼絞線用鋼、簾線鋼等19大系列100多個品種優質產品提供了保障。隨著電爐煉鋼技術的不斷發展，對耐火材料提出了新的要求。

技術進步帶動耐材升級

　　“一包到底”技術降低鐵水包用耐材消耗。沙鋼在1998年400m3高爐籌建期間就大膽采用“一包到底”的設計思路，采用重型汽車運輸鐵水包，鐵水直接兌入電爐或轉爐，取消了魚雷罐車和相應的倒包、稱量、維修系統，使煉鐵-煉鋼工序布置高度緊湊。2004年，“一包到底”設計思路又應用到650萬噸鋼板系統工程，采用“四軸線方向一致”的設計思路，成功實現了鐵水包直接從高爐出鐵場接收鐵水，運到煉鋼脫硫后直接兌入轉爐，有效地縮短了鐵水包的周轉時間，降低了鐵水溫降，減少了鐵水包耐材消耗。

　　眾所周知，耐火材料的使用效果取決于其性質，單純的耐火材料理化指標與實際使用效果不完全統一，企業要結合自身實際，找出耐火材料與生產工藝相匹配的性能最佳結合點，使耐火材料產品質量在使用過程中保持穩定。沙鋼自2000年起就開始實施耐火材料整體承包管理模式，加強了鋼廠與耐火材料供應商的溝通，推動了煉鋼和耐火材料的技術、管理水平提升，實現了供需雙羸、共同發展的愿景。鐵水包耐火材料永久層采用高鋁澆注料搗打成型，工作襯采用Al2O3-SiC-C磚，嚴格控制Al2O3、SiC、F.C含量以及顯氣孔率、體積密度、耐壓強度等指標，鐵水包平均使用壽命超過1150次。

　　電爐高效化促進耐材品質提升。我國鋼鐵蓄積量相對較低，廢鋼資源遠不能滿足鋼鐵生產快速增長的需要。隨著電爐熱裝鐵水等新技術的應用和完善，電爐煉鋼面臨新的機遇與挑戰，電爐煉鋼要生存和發展，就必須圍繞電爐生產高效化多做文章。

　　隨著市場對成本控制的不斷加強，產品檔次的升級，沙鋼的電爐熱裝鐵水工藝也在不斷改進完善，電爐煉鋼廠逐步對原有電爐相關裝備和操作方法等進行了一系列技術改造和優化：一是開發了電爐鐵水烘爐技術，改變了以前電爐新砌爐襯采用廢鋼進行烘爐的模式；二是開發電爐全吹煉模型，實現了電爐高鐵水比條件下的轉爐化生產；三是摸索出電爐煉鋼根據原料情況、原料價格等方面的因素綜合考慮各類原料的搭配使用，實現效益最大化；四是碳氧槍復吹技術的應用，有效地屏蔽了電弧光對爐襯和爐蓋的輻射，對降低耐火材料消耗、降低噪聲、改善工作環境有較大的作用；五是對爐體結構進行改造，延長了爐襯使用壽命；六是鋼包澆余熱態渣的回收，實現了熱態鋼渣循環利用。

　　目前，沙鋼電爐耐火材料全部實現了國產化。電爐爐頂采用全水冷爐頂技術，為適應電爐小爐蓋受電極輻射、急冷急熱、鋼水和爐渣的化學侵蝕、鐵水兌入比例多等苛刻的工作環境，在電極三角區位置采用剛玉質并添加鋼纖維的耐火燒注料整體預制爐蓋，滿足了高鐵水比條件下的生產需要；電爐爐襯磚使用優質鎂碳磚；爐底采用高CaO含Fe2O3煅燒合成砂和高純電熔鎂砂制成的搗打料，燒結層薄且致密，熱態強度好，過渡帶短，易于拆除；出鋼孔耐材采用熱態更換方法，平均壽命超過180爐，解決了不能與中修爐齡同步的問題；電爐爐襯耐火材料壽命平均已超過1200爐，耐材消耗和成本逐年下降。

　　沙鋼電爐耐火材料使用效果及成本優勢，得益于“供需雙方”共同發展的管理思路，雙方共同加強對爐襯的管理，檢測、記錄爐役后的殘磚厚度，與煉鋼操作參數對照，通過優化電爐煉鋼操作及耐火材料采取針對性優化材質等措施，不斷降低生產成本，并提高生產效率。

　　科學管理延長精煉鋼包耐材壽命。為滿足電爐煉鋼高效化和品種鋼的冶煉要求，沙鋼精煉鋼包工作襯主要以含碳制品為主，熔池及包底采用Al2O3-MgO-C磚，渣線部位采用MgO-C磚，平均使用壽命在90次以上;鋼包透氣磚采用狹縫式剛玉鉻質，使用壽命平均在33次以上；鋼包上水口及座磚采用剛玉鋯質，平均使用在33次以上；下水口及滑板平均使用壽命在3.8次/套以上；出鋼孔填充鉻質引流砂，在生產節奏正常情況下鋼包引流砂自開率≥99%。

　　沙鋼在鋼包用耐材的管理方面采取了如下措施：一是加強鋼包磚的質量督查，確保工作襯的耐材質量；二是嚴格砌筑質量，確保磚縫符合砌筑工藝要求；三是嚴格新包烘烤質量，確保烘透；四是嚴格精煉工藝操作，控制好精煉出鋼溫度和爐渣堿度；五是采用合理的吹氬制度，確保透氣磚透氣性良好。通過這些措施的嚴格落實，鋼包耐材壽命也在不斷延長。

　　連鑄坯高質量對耐材提出高要求。現代煉鋼廠為適應大批量、高品質鋼的生產需求，連鑄技術已向高拉速、高生產率和低成本的方向發展。沙鋼90噸以上電爐車間連鑄機為5流~6流，方坯斷面150毫米×150毫米，連鑄坯熱送比達到70%以上，這就對連鑄坯的質量提出了很高的要求。

　　為最大限度地延長鋼液在中間包內的平均停留時間，促進夾雜物的聚集上浮，改善中間包鋼液流動特性，沙鋼與高等院校合作設計了新的控流裝置，最大限度地降低了中間包內夾雜物，使溫度分布均勻、各流溫差小、連鑄坯質量明顯改善。

　　中間包覆蓋渣在控制連鑄坯質量方面也發揮著重要作用，其主要功能有以下幾點：一是絕熱保溫，防止散熱；二是避免鋼水二次氧化；三是吸收上浮到鋼/渣界面的夾雜物。沙鋼中間包覆蓋渣采用高堿度、低Al2O3活度、低MnO+FeO含量，具有快速熔化及熔解夾雜物能力強的特點，渣中添加MgO減輕對長水口和中間包渣線的侵蝕。

　　中間包保溫層采用的是復合絕熱板，與傳統的絕熱層相比，保溫效果好，中間包包壁溫度和鋼水溫降明顯下降，有利于鋼水溫度穩定控制；永久層采用的是高強度鎂鋁質澆注料；工作層采用的是鎂質干式料，具有施工方便、熱效率高、周轉快、使用壽命長，殘襯解體性能好以及能耗低等優點；為了進一步降低連鑄坯中的夾雜和針孔缺陷，消除低碳鋁鎮靜鋼等生產過程中因水口內壁沉積高熔點物而發生堵塞現象，滿足多爐連澆生產，他們使用了不吹氬防堵塞浸入式水口，連澆時間不小于8小時，滿足了潔凈鋼的生產要求。

技術發展帶來新的需求

　　近年來，電爐冶煉技術的不斷發展，也對耐火材料提出了新的需求和要求，主要包括以下幾個方面。

　　電爐：為滿足電爐高效化生產，增加了側壁碳氧槍和氧油燒嘴。這些噴嘴產生的高溫，增加了渣的氧化，對爐襯、爐頂耐火材料造成沖刷，即使采用適合熔煉周期定時調整噴嘴燃燒速率的方法來減少對爐襯耐材的侵蝕，但其對耐火材料的負面影響還是存在的，制約了爐齡的進一步延長。電爐耐火材料如何滿足高效化生產要求，是需要鋼廠與耐火材料供應商共同研究、探討、攻關的課題。

　　電爐底吹攪拌新技術的應用，加劇了對爐底局部耐火材料的損毀，因而在整個爐襯使用周期內，必須加以監視，并進行維護。電爐底吹供氣元件的安全使用和壽命的延長是急需要解決的難題。

　　電爐全吹煉技術的應用，對爐蓋耐火材料壽命提出了新的考驗，開發、設計、應用新的爐頂耐火材料是延長爐蓋使用壽命、降低成本的關鍵。

　　鋼包：在煉鋼系統中，精煉鋼包耐火材料成本所占的比例較大，是耐火材料消耗大戶。沙鋼鋼包壽命與國內先進鋼鐵企業相比差距還較大,進一步延長鋼包壽命，是保證潔凈鋼生產和降低耐火材料消耗的發展方向。

此外，電爐及鋼包會產生大量的廢鎂碳磚，廢舊耐火材料原料及再生制品的標準制定對規范行業健康有序發展，保證用戶放心安全使用，降低成本、保護環境和節約資源意義重大。

　　連鑄：實施中間包熱周轉可以大幅度降低中間包耐火材料消耗。此項技術在國外的鋼鐵企業已有應用，這不僅改善了非穩態澆鑄過程鋼的質量，而且大幅度降低了耐火材料成本，減輕了工人修復勞動強度。沙鋼目前所使用的中間包的控流裝置結構較為復雜，不適合進行熱周轉操作。隨著精煉技術的不斷發展，鋼液的化學成分和溫度的調節，雜質元素和夾雜物去除等均在鋼包內基本完成，中間包也朝著簡單的結構設計和操作方向發展。設計開發結構簡單的中間包內腔，使用長壽命的中間包工作襯耐火材料是實施中間包耐火材料熱周轉的必要條件。