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滑動水口滑板使用中損毀的原因主要有哪些?

發布日期: 2019-11-22 14:49:20    閱讀量(152)    作者:王海燕

滑動水口滑板是澆鋼作業關鍵材料,在使用中要承受高溫、熱震、鋼液的侵蝕沖刷及反復開閉等物理化學綜合作用。國內某知名鋼廠使用的鋼包滑動水口為兩層式結構,如圖1所示。根據現場使用經驗,將滑板使用過程中的損毀因素分為三大類:熱沖擊破壞、熱化學侵蝕和操作不當。

圖1 鋼包滑動水口系統結構

圖2 滑板熱沖擊破壞及對熱化學侵蝕的促進作用示意圖

1、熱沖擊破壞

滑板使用前溫度很低,而在澆注過程中,滑板在短時間內與高溫鋼水接觸,由此產生的巨大溫差對滑板本體會產生強烈的熱沖擊作用。此時在滑板澆注孔外部產生了張應力,一旦此應力超過滑板材料的強度,就會形成輻射狀微裂紋,如圖2所示。此類裂紋有利于外來鋼水、熔渣和氧氣的擴散、聚集、滲透,成為加劇化學性侵蝕的誘因。

2、熱化學侵蝕

滑板在使用過程中接觸高溫鋼水和熔渣,會發生一系列化學反應,造成熱化學侵蝕。這類侵蝕容易造成滑板工作面高溫耐磨性變差,表面層脫落,導致滑板吻合性不良,縫隙增大,進而導致吸氣,進一步氧化侵蝕,上述過程交替作用后,嚴重時會導致滑板漏鋼等重大事故。在滑板使用過程中,根據鋼種和熔渣組成的不同,可將常見熱化學侵蝕現象分為以下幾類。

2.1Ca處理鋼的化學侵蝕

在生產鋁鎮靜鋼和硅鋁鎮靜鋼的過程中,為改善鋼水的可澆性,在精煉環節向鋼水中喂入Ca-Al線和Ca-Si線等進行Ca處理。生產此類鋼種時,滑板侵蝕部位呈現明顯的“馬蹄”形,其原因主要是鋼水中的[Ca]和CaO與滑板中的Al2O3和SiO2反應形成了低熔點化合物,尤其在滑板處于澆注狀態下時,鋼水在滑板孔內流動容易形成如圖3所示的負壓帶,在負壓帶的作用下,Ca蒸氣與吸入的氧氣直接反應形成CaO,并富集在此區域內,從而導致了“馬蹄”形的蝕損。

圖3滑板“馬蹄”形蝕損區域形成示意圖

2.2高Mn鋼的化學侵蝕

在澆注管線鋼等高Mn鋼種時,滑板擴孔較嚴重,最大時擴孔量可以達到5mm·爐-1;另外,對滑板接觸面的侵蝕也比較嚴重,并伴有表面接觸面剝落、裂紋加劇的現象。這是由于高錳鋼水中的MnO與滑板中的Al2O3和SiO2發生如下化學反應:

MnO+SiO2MnO·SiO2,MnO+Al2O3→MnO·Al2O3,

導致滑板中抗侵蝕和抗熱震的主要材料剛玉和鋯莫來石分解,從而加劇了鋼水的沖蝕,導致孔徑異常擴大。

2.3熔渣的化學侵蝕

在鋼包澆注后期,由于鋼水流動的抽吸作用,會將一部分鋼渣卷入水口,對滑板形成熔渣侵蝕。其主要特點是擴孔和板面侵蝕,另外也有裂紋加劇的現象。鋼渣的成分比較復雜,主要包括CaO、SiO2、Al2O3、MgO、MnO、FeO、Cr2O3、CaF2等。其中,大部分的氧化物均可與滑板中的Al2O3、SiO2形成低熔點化合物,另外FeO、MnO等還可能與滑板中炭素原料發生反應,造成脫碳,使滑板表面結構疏松而導致破壞。

3、操作因素

通過實踐總結,對滑板造成損壞的操作因素可以歸納為滑板安裝、澆注控流及水口燒氧三大類。

(1) 滑板安裝不合理。當滑板在安裝到滑動機構內時沒有嚴格放平,出現翹動,或者滑板夾持松動,就會在使用過程中產生很大的外來應力,從而導致滑板的整體破壞。

(2) 生產中澆注控流不合理。在澆注過程中控流操作不合理時,容易導致滑板工作面的剝落、侵蝕、夾鋼等現象,如圖4所示。總結生產中的控流操作,發現容易造成滑板損壞的主要原因是滑板動作幅度過大,或動作過于頻繁,特別是手動控流時造成的滑板破壞數量多于計算機自動控流的,說明操作中的人為因素也是造成滑板損壞的重要原因。

圖4控流不合理對滑板造成的破壞形貌

(3) 燒氧操作不合理。鋼包整備操作或者在澆注過程中不下流時,均要對鋼包水口進行燒氧,一旦燒氧操作不當,就會產生嚴重的燒氧侵蝕。造成滑板損毀的不當燒氧操作包括:滑板沒有完全對眼即吹氧,造成氧氣直接沖擊滑板工作面;引流砂未完全流出時吹氧,則很難燒開,從而造成吹氧時間過長;氧氣管與流道不平行,造成氧氣流沖刷滑板孔邊壁,形成擴孔等。另外,其他操作不當因素還包括鋼包周轉時間不合理,導致鋼包整體溫度下降,再使用時引起的熱沖擊大;滑板用火泥配比不當,攪拌不均勻,有雜質等。

上述幾種損毀機制在滑板整備、使用過程中是相互作用、互相促進的,很難將滑板的損毀歸結為單一的原因。因此,要提高滑板的使用壽命,必須進行綜合分析并拿出系統性的解決方案。

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