优化耐火材料的应用

　　对一包到底耐火材料的要求。基于损毁机理的分析，可认为一包到底铁水包耐火材料应具备如下特性：一是优异的抗熔渣性能;二是与脱硫剂低的反应性，耐脱硫剂的侵蚀作用;三是优异的抗热震性能，不发生开裂和剥落;四是高的强度，优异的抗机械冲刷或冲击性能;五是低热膨胀性能;六是低的气孔率。

　　现行一包到底铁水包耐火材料的配置。在现行京唐一包到底铁水包耐火材料的配置中，包沿和包底采用铝硅系浇注料，包壁保温层采用纳米绝热板，永久层采用叶蜡石砖双层错砌，渣线和包壁工作层采用铝碳化硅碳砖竖宽砖型平砌，围罐砖采用加长铝碳化硅碳砖平砌，包底工作层采用底层竖宽砖型平砌和上层竖厚砖型侧砌。

　　一包到底铁水包耐火材料应用实践。投产前期，京唐一包到底铁水包寿命偏低，通过采取砖型设计和砌筑优化、工作衬材质和配置优化、永久层材质和配置优化、保温性能优化、铁水包运行管理优化等多项措施，逐步延长了铁水包寿命，目前平均寿命达到210次。

　　砖型设计和砌筑。京唐公司铁水包耐火材料内衬结构，原设计为紧贴钢壳的外层20mm厚的耐火纤维毡，中间72mm厚的永久层浇注料和145mm厚的包壁工作层铝碳化硅碳砖或165mm厚的渣线工作层。包壁和渣线砖采用竖厚砖型侧砌，侧砌砖有较多的竖直缝，上下层竖缝交错不好，容易钻铁，大小头砖体性能的均一性也较差。耐火纤维毡强度低，在烘烤和使用过程中，受到铁水、工作层和永久层浇注料的挤压而收缩变形，从而导致工作层的砖缝开裂，永久层产生较大较宽的裂纹，使得铁水包在使用初期就多次出现漏铁事故。目前，包壁和渣线砖改用160mm厚的砖竖宽砖型平砌。平砌砖有较少的竖直缝，上下层竖缝好交错，竖直缝较少，大小头砖体性能均一性较好，对延长铁水包寿命有利。为了提高保温性能，紧贴钢壳放置了纳米绝热板。为了提高使用的安全性，将永久层改为2层错缝砌筑的叶蜡石砖。

　　工作衬材质和配置。对于一包到底铁水包用铝碳化硅碳砖，结合渣线、包壁和包底等不同使用部位的实际损毁差异，针对性地分别配以不同性能的材料。对于渣线部位，着重考虑抗渣侵蚀性能和耐冲刷性;包壁部位则侧重考虑抗脱硫剂侵蚀、抗剥落性和体积稳定性;包底充分考虑到材料耐冲刷或冲击性和蠕变性，以缓和受铁时产生的冲击应力和膨胀应力。

　　在材料的选择上，考虑了以下几个方面：铁包渣线材质由Al2O3-SiO2-SiC-C体系改为低SiO2的Al2O3-SiC-C体系，即采用低硅的铝碳化硅碳砖;基质部分采用纯度较高的刚玉原料，使材料的SiO2含量尽可能低，减小熔渣对材料的侵蚀。添加了合理量的SiC、石墨和金属抗氧化剂，以增大材料表面与渣、铁水的浸润角，有效防止渣和铁水的渗入，平衡了材料的抗侵蚀性、抗氧化性和抗机械冲击性能;采用树脂结合体系，高压成型，降低材料的显气孔率，有利于减少熔渣和脱硫剂的渗透;高温下，材料内部可形成有效的C-C结合，保证了高的强度，有利于提高抗冲击性能。

　　永久层材质和配置。为了提高使用的安全性，永久层由浇注料改用叶蜡石砖。叶腊石砖具有较好的抗铁渣侵蚀能力，能够有效阻隔铁水的穿漏;具有一定膨胀性，使用中可弥合砌缝，有助于减少砖缝钻铁的可能;在砌筑结构上通过两层错缝砌筑，可以防止永久层贯通缝的形成。

　　铁水包保温。通过采用纳米绝热板和铁水包加盖使用，优化保温性能。铁水包加盖除了可以减少铁水温降以外，还可以提高空包耐火材料表面温度，减少热震损坏。

　　铁水包运行管理。京唐公司通过缩短铁水包在炼钢区域的停留时间、运输送重包时间、高炉下空包等待时间，加强对管控中心铁钢分调的管理，积极组织协调炼钢、炼铁、运输各个部门相关人员，提高铁水包的周转率，减少铁水包周转包数，使得铁水包周转率由过去的3次/天提高到4.5次/天以上。