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平炉炼钢用耐火材料的发展概况
平炉炼钢用耐火材料的发展概况,平炉是一种设有蓄热室的熔炼反射炉。它是由F.马丁和P.马丁两人研制成功的,并在1865年试用于炼钢生产,故平炉也称为马丁炉。
平炉炼钢法在本世纪初已经雄居于其它炼钢法之上,发展十分迅速。在1950年前后,全世界平炉钢产量约占总产钢量的80%,1955年美国平炉钢产量占总产钢量的90.3%,即平炉发展到了项峰。从五十年代初期氧气转炉炼钢法问世以来,显示了无比的优越性,产量不断增加,致使平炉钢比例逐年下降,并有被淘汰的可能,如下表所示。从表中看出,日本已结束了平炉炼钢的历史,最后·座平炉是1977年底熄火的;法国平炉钢比例也很小,1880年仪占总产钢量的0.9%。
应当指出,平炉钢在世界钢产量中还占有着一定的比例,1978年约占25%,目前仍然占20%左右。平炉钢生产较多的国家现在有苏联、中国、美国、波兰、西班牙、加拿大和印度等,这些国家在大力发展氧气转炉炼钢的同时,对平炉也进行了技术改造,主要措施就是采用吹氧技术。
目前,平炉吹氧技术比较成熟的有三种方法:1)从炉顶插入氧枪向熔池吹氧,称为氧气顶吹平炉;2)从炉底或后墙插入氧枪向熔池吹氧,叫作深埋吹氧法(即科夫法)或氧气底吹平炉;3)适用于吹氧而改造炉型,即发展双床平炉。
苏联1980年平炉钢产量约为9000万吨,居世界首位。平炉的最大容量为900吨,共有6座。双床平炉有13座。全国平炉的平均容量为225吨,生产过程中普遍采用吹氧技术,不断强化冶炼操作。1966年平炉用氧量为24.4米31吨钢,1973年的为50.2米3/吨钢,最近达到70米3/吨钢左右。
一般来说,平炉采取吹氧措施后,产量成倍增加,燃料消耗显著降低。但是,吹氧初期,由于炉内熔尘数量急剧增大,熔渣和金属的飞溅严重,炉膛温度升高,炉衬的使用条件恶化,特别是炉顶损毁加剧,寿命缩短。例如,苏联扎波罗什钢铁厂250吨平炉,氧气用量为1800米3/时以下时,炉顶寿命为386炉次。氧气用量增加到3900米3/时后,炉顶寿命下降至223炉次;英国360吨平炉,华气用量为10.2米3/吨钢时,炉顶寿命为817炉次,当氧气用量增加到20.5米3/吨钢时,炉顶寿命下降到148炉次。为了适应于平炉吹氧强化冶炼的需要,必须改造炉体结构,提高耐火材料质量。
炉体结构的改造措施是多方面的。例如,美国琼斯·劳林钢铁公司的350吨平炉,将炉顶高度从2.92米抬高到3.455米时,其寿命由242炉次相应的提高到545炉次。当然,平炉下部结构也必需随之而改变,即改三上升道为单上升道、扩大沉渣室和增大蓄热室格子砖的格孔等;再如,我国鞍钢氧气顶吹平炉炉顶寿命约为600炉次,比普通运炉表命提高近70% 。下表为苏联玛格尼托哥尔斯克钢铁公司双床平炉的生产技术指标。从表中看出,双床平炉的生产技术指标是比较先进的,冶炼时间短,小时产钢量高。当用氧量为70~77米3/吨钢时,炉顶寿命可达到1000炉次左右。
平炉炼钢用耐火材料,在发展初期主要用硅砖砌筑炉体,称为酸性平炉,其炉顶寿命平均为200炉次左右;后来均改用镁砖砌筑熔池和前后墙,炉顶则用镁砖、镁铬砖或镁铝砖等,这种平炉叫作碱性平炉,其使用寿命一般为400~500炉次。吹氧以来,炉顶采用直接结合高纯镁铬砖作衬体,使用寿命较高,美国一般为600~800炉次,加拿大的为1000炉次以上。为了节约能源,国外制选了化学结合不烧碱性砖,目前仅限于在炉墙上使用。
另外,改变供氧方式或采用科夫法吹氧,也能提高平炉的使用寿命。所谓科夫法吹氧就是将氧气喷嘴埋设在熔池面以下300毫米处的后墙上,嘴端与墙平齐。吹氧时,钢液直接受到搅动,加快了冶金反应,可缩短熔炼时间。同时,废气含尘量少,炉顶温度能降低100℃左右。例如,加拿大某平炉采用科夫法吹氧,其炉顶寿命从400炉次左右提高到700多炉次。
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