为您详解耐火材料如何挑选档渣耐火材料

钢水质量直接影响钢材的性能。减少转炉出钢过程中的下渣量是提高钢水质量的一项重要环节。在转炉出钢过程中如何降低下渣量是长期困扰钢铁企业的技术难题，已成为转炉冶炼特殊钢、优质钢的制约因素。在转炉出钢后需要在钢包内进行脱氧和合金化，通过加入与氧具有强的亲和力的元素，来降低钢液的氧含量。如果出钢结束时，不采取挡渣措施，炉内的含有(P2O5)的高氧化性渣就会进入钢包中。

由于脱氧合金化操作，降低了钢液的氧化性，破坏了揸、金属间的反应平衡，使渣中的磷和氧向钢液转移，造成回磷和过多消耗脱氧元素；同时下渣量过大，将会增加钢液中的非金属夹杂物，增加后续精炼工序的合成渣用量和后续工序的难度和处理时间，也会影响到钢包耐火材料的使用寿命。因此为了防止钢液回磷和提高合金的收得率，需要采用挡渣机构在即将出完钢前把挡渣球送入炉内，防止炉内的炉渣进入钢包中。

在转炉出钢过程中，由于转炉渣的密度小于钢水而浮于钢面上，因此转炉出钢时的下渣包括三部分：前期渣，当转炉倾动至平均38°~ 50°时，由于渣路过出钢口，造成转炉内的钢渣流出，即前期渣，如图1所示。过程渣，前期渣之后开始出钢，可观察到钢水的 涡旋效应而将钢渣卷入流出，造成卷渣，即过程渣。后期渣，出钢后期至出钢结束阶段，由于挡渣或摇炉不及时，造成钢渣流出，即后期渣，如图2所示。转炉从出钢到钢包的下渣量中，前期渣量大体占30 %，涡旋效应从钢水表面带下的渣量约为30 %，后期渣约40% ，如图3所示。

挡渣出钢是在转炉吹炼结束时，向钢包内放入钢水而把氧化性渣留在炉内的操作。出钢时随着钢水液面的下降，当钢水深度低于某一临界值时，在出钢口上方会形成漏斗状的漩涡，部分炉渣在钢水出完以前就由出钢口流出，造成渣、钢分离不清。挡渣出钢技术主 要是针对汇流漩涡开发的。有挡渣球、挡渣塞、高压气挡渣、挡渔阀门、下渣信号检测和 滑板法挡渣等各种方法。

挡渣球：由耐火材料包裹在铁芯外面制成，其密度在4.3~4.4g/cm3之间，大于炉渣的密度而小于钢水的密度，因而能浮在渣钢的界面处。出钢时当钢水已倾出3/4~4/5时， 用特定的工具伸入炉内将挡渣球放置在出钢口的上方。出钢临近结束时，游涡将其推向出 钢口，将出钢口堵住而阻止炉渣流出。为了提高挡渣球的抗热震性能，提高挡渣效率，研制有石灰质挡渣球，制作过程为首先在铁芯的外面包一层耐火纤维起缓冲作用，球的外壳 以白云石、石灰等作原料，用合成树脂或沥青等作黏结剂。图4为现场使用的挡渣球图片，图5为转炉出钢时挡渣球的使用示意图。

挡渣塞(镖)：是将挡渣物制成上为倒锥体，下为塞棒的塞。由于形状接近于漏斗形， 可配合出钢时的钢水流，故效率比挡渣球高。有的上部锥体增加小圆槽而下部改为六角锥形，以增加抑制钢流漩涡的能力。出钢时用专用的机械装置将金属挂钩挂住金属吊杆1， 伸进转炉，对准出钢口，把尾杆2插向出钢口，在出钢的抽力的作用下，挡渣塞就不会游 离出钢口，浮标3起到不被钢水抽走和挡渣的作用，这样就显著提高了挡渔效率。图6 为挡渣塞的实物图和结构示意图。

由于上述两种挡渣方法费用低，操作简便，因而目前被各钢厂广泛采用。表1为我国某企业生产的挡渣球和挡渣塞的典型理化指标。

转炉滑板法挡渣：是将滑动水口耐火元件安装到转炉出钢口部位，以机械或液压方式开启或关闭出钢口，以达到挡渣目的。转炉滑板挡渣自动控制工艺过程是在炼钢结束时，先人工启动液压站，打开滑板；转炉倾动35°角度时发出关闭滑板指令信号，此时滑板状态是由开到闭；当转炉倾动到75°~80°时钢渣已全部上浮。发出打开滑板指令信号，此时滑板再次打开。当转炉倾动到90°~110°时出钢，出钢结束控制系统见渣后向滑板发出关闭滑板指令信号，此时滑板状态由开到闭。出钢结束后转炉反倾动到垂直位置时发出打开滑板指令信号。

转炉滑板装置挡渣效果较好，但其装置设备复杂，成本较高，设备操作复杂。另外，该装置安装在出钢口所在的特定位置上，受吹炼期间喷溅的影响，安装与拆卸均不方便。减少转炉出钢过程中的下渣量是改善钢水质量的一个重要方面。少渣或挡渣出钢是生产纯净钢的必要手段之一。其目的是有利于准确控制钢水成分，有效地减少钢水回磷，提高合金元素吸收率，减少合金消耗。有利于降低钢中夹杂物含量，提高钢包精炼效果，还有利于降低对钢包耐火材料蚀损，延长钢包的使用寿命。同时，也提高了转炉出钢口的寿命。目前，炉外精炼要求钢包渣层厚度小于50m，吨钢渣量小于3kg/t。

自1970年日本发明挡渣球出钢挡渣法以来，挡渣技术不断完善，目前已有十几种挡渣方法，如用挡渣帽法阻挡一次下渣;阻挡二次下渣采用挡渣球法、挡渣塞法、挡渣棒法、避渣罩法、电磁挡渣法、气动挡渣器法、气动吹渣法等。如图1所示。

(1)挡渣帽

在出钢口外堵以钢板制成的锥形挡渣帽，挡住开始出钢时的一次熔渣。

(2)挡渣球

挡渣球的密度介于钢水与炉渣之间(一般为4.2~4.5g/cm3)，临近出钢结束时投入炉内出钢口附近，随钢水液面的降低，挡渣球下沉而堵住出钢口，避免随之而来的熔渣进入钢包。考虑出钢口受侵蚀变大，挡渣球直径应比出钢口直径稍大，以起到挡渣的作用。

(3)挡渣塞

挡渣塞能有效地阻止熔渣进人钢流。挡渣塞的结构由塞杆和塞头组成，其材质与挡渣球相同，其密度可与挡渣球相同或稍低。塞杆上部是用来夹持定位的钢棒，下部包裹耐火材料。出钢即将结束时，按照转炉出钢角度，严格对位，用机械装量将塞杆插入出钢口。出钢结束时，塞头就封住出钢口。塞头上有沟槽，炉内剩余钢水可通过沟槽流出，钢渣则被挡在炉内。挡渣塞具有挡渣和抑制涡流的双重功能，比挡渣球挡渣效果好，目前得到普遍应用。

(4)避渣罩

是1988年美国阿勒德隆钢铁公司发明的。避渣罩砌筑在出钢口处，出钢时钢水经过耐火材料制成的避渣罩侧孔流入出钢口出钢，由于避渣罩顶部呈封闭形式，阻碍了出钢口上方涡流形成的条件，能够有效地防止涡流卷渣。

(5)气动挡渣器

出钢将近结束时，由机械装置从转炉外部用挡渣器喷嘴向出钢口内吹气，阻止炉渣流出。此法对出钢口形状和位置要求严格，并要求喷嘴与出钢口中心线对中。

(6)气动吹渣法

挡住出钢后期的涡流下渣最难，涡流一旦产生，容易出现渣钢混出。因此，为防止出钢后期产生涡流，或者即便有涡流产生，在涡流钢液表面能够挡住熔渣的方法，也是最为有效的方法，这就是气动吹渣法。采用高压气体将出钢口上部钢液面上的钢渣吹开挡住，达到除渣的目的。该法能使钢包渣层厚度达到15~55mm。