陳春霞 潘虎
目前，不銹鋼冶煉主要是兩步法工藝或三步法工藝，其中兩步法冶煉指電爐熔化、精煉爐脫碳的工藝流程，包括電爐（EAF），AOD爐和鋼包，三步法在二步法基礎(chǔ)上增加深脫碳裝備，包括電爐（EAF）/轉(zhuǎn)爐、AOD爐/轉(zhuǎn)爐、VOD爐和鋼包。這些工藝中，鋼包工作層所用耐火材料主要由鎂鈣質(zhì)、鎂鉻質(zhì)或鎂碳質(zhì)定型制品砌筑而成，鮮有不定形耐材襯體。
近年來，隨著不定形耐材套澆、濕法噴補(bǔ)或高效能干法噴補(bǔ)工藝快速發(fā)展，一個(gè)合理完善的不定形耐材修復(fù)模式已經(jīng)能夠建立起來，可達(dá)到襯體壽命延長及單耗下降的目的。與定型制品相比，不定形耐材更具有性價(jià)比。
2015年，凱得力耐火材料（中國）有限公司的技術(shù)人員開始參與不銹鋼精煉鋼包不定形化項(xiàng)目研究，通過材質(zhì)調(diào)整和修護(hù)模式優(yōu)化，鋼包工作襯服役壽命從不到60爐提升到190爐左右，實(shí)現(xiàn)了鋼包壽命大幅度提高、成本持續(xù)降低。
為生產(chǎn)更高端的不銹鋼品種，用戶新增了VOD冶煉工藝，鋼包周轉(zhuǎn)頻率降低，導(dǎo)致澆注工作襯壽命持續(xù)降低，現(xiàn)有鋼包工作襯套澆維護(hù)工藝越來越無法滿足鋼包周轉(zhuǎn)需求。為此，凱得力技術(shù)團(tuán)隊(duì)嘗試引入新的維護(hù)方案，縮短鋼包下線維護(hù)時(shí)間。
鋼包不定形耐材維護(hù)工藝除表面燒結(jié)層結(jié)合套澆外，還有干法噴補(bǔ)造襯和濕法噴涂造襯等工藝。干法噴補(bǔ)造襯工藝具有設(shè)備占地小、結(jié)構(gòu)和操作工藝簡單、維護(hù)方便、冷態(tài)維護(hù)耗時(shí)短的優(yōu)點(diǎn)。這個(gè)工藝特點(diǎn)與現(xiàn)場需求最為契合。傳統(tǒng)干法噴補(bǔ)料存在材料反彈損失較高、襯體壽命較低的問題，因而開發(fā)高效能材料就成為干法噴補(bǔ)工藝能否成功的關(guān)鍵。
通過試驗(yàn)和實(shí)踐，凱得力技術(shù)團(tuán)隊(duì)探索出了一種更高效能干法噴補(bǔ)料修護(hù)模式，在不影響鋼包周轉(zhuǎn)的前提下，實(shí)現(xiàn)鋼包壽命進(jìn)一步提高和噸鋼消耗降低。
澆注料爐襯應(yīng)用情況
AOD爐的出鋼量為150噸，冶煉時(shí)間60分鐘，最高出鋼溫度在1720℃，平均出鋼溫度為1642℃。在鋼包內(nèi)低吹氬攪拌及合金成分微調(diào)等精煉比例為100%，平均精煉時(shí)間在45分鐘,平均操作溫度為1620℃。連鑄平均澆筑時(shí)間為60分鐘，鋼包平均運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)為每天4.5爐。
150噸鋼包的包底采用三層結(jié)構(gòu)，分別為7mm納米隔熱板、100mm高鋁質(zhì)澆注料、300mm鋁鎂質(zhì)澆注料（工作層）。包壁與包底采用同樣結(jié)構(gòu)，工作層厚度為230mm。渣線位置采用兩層230mm的MC12鎂碳磚。
鋼包維修模式經(jīng)歷了3次改進(jìn)。120爐維修模式為中修后用40爐次、兩次小修后各用40爐次。160爐維修模式是中修后用40爐次，三次小修后各用40爐次，其中第二次小修時(shí)熔池工作層套澆，不更換渣線。190爐維修模式同160爐維修模式一致，每次使用50爐次后維修，最后一次根據(jù)情況使用45次左右。在用戶工藝發(fā)生變化后，技術(shù)人員及時(shí)調(diào)整材料及維護(hù)模式，使?jié)沧摪鼔勖^了磚砌鋼包，鋼包使用壽命大大延長。
優(yōu)化鋼包工作層材料
隨著維修模式不斷調(diào)整，工作襯體澆注料也隨之不斷優(yōu)化升級(jí)，以求提升鋼包壽命，持續(xù)降低成本。目前，鋼包爐齡壽命可穩(wěn)定在190～195爐次的水平。材料配方以燒結(jié)尖晶石、鋁酸鹽水泥為主。襯體材料一共經(jīng)歷了3次調(diào)整升級(jí)，第1次材料配方調(diào)整為熔融氧化鎂加非水泥結(jié)合劑，第2次調(diào)整為熔融氧化鎂、少量燒結(jié)尖晶石和鋁酸鹽水泥，第3次優(yōu)化是在第2次材料中再增加特殊添加劑。通過調(diào)整水泥加入量，引入特殊添加劑，在保證主要指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定的前提下，通過提高材料的加熱永久線變化率，改善材料的烘烤性能，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品服役壽命提高。
引入干法噴補(bǔ)修護(hù)工藝
雖然工作襯材料通過3次改進(jìn)，暫時(shí)滿足了客戶現(xiàn)場需求，但是套澆工藝所固有的養(yǎng)護(hù)、烘烤時(shí)間過長，導(dǎo)致鋼包周轉(zhuǎn)和調(diào)度困難的問題仍然存在。為徹底解決鋼包周轉(zhuǎn)和調(diào)度困難，技術(shù)人員計(jì)劃引入干法噴補(bǔ)修護(hù)工藝，開發(fā)出一種適用于不銹鋼冶煉的無水泥鋁鎂質(zhì)干噴料。
以粒度為3mm以下的板狀剛玉占比75%、粒度1mm以下97電熔鎂砂占比7.5%、活性Al2O3微粉占比10%、特殊活性Al2O3微粉占比7.5%混合后，再加入重量占比0.3%的特殊添加劑和一定量的Cr2O3做成無水泥鋁鎂質(zhì)干噴料。引入Cr2O3后，干噴料配方試樣的各項(xiàng)物理指標(biāo)與震動(dòng)型澆注料水平相當(dāng)，其靜態(tài)抗渣性能已經(jīng)媲美甚至超過震動(dòng)型澆注料，這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有助于干法噴補(bǔ)工藝在鋼包上推廣應(yīng)用。隨著干式噴補(bǔ)技術(shù)的發(fā)展，干噴料配方的靜態(tài)抗渣侵蝕性能接近于澆注料，有望替代澆注料，實(shí)現(xiàn)鋼包的快速修護(hù)，從而助力客戶解決鋼包周轉(zhuǎn)調(diào)度難題，降低單耗，節(jié)約成本。
