滑板挡渣系统中耐火材料的组成

转炉出钢采用滑板挡渣是当今国际最先进的方法之一，也是难度最大的挡渣技术;采用转炉滑板挡渣技术，系统耐火材料主要由出钢口砖、内水口砖、上滑板、下滑板、外水口砖等五大耐火元件构成，转炉滑板是滑板挡渣技术应用的最关键部件之—。由出钢口、内水口、滑板砖及外水口砖内孔形成出钢通道，而通过下滑板的移动开闭实现挡渣功能。常规的滑板挡渣系统耐火材料结构如图1所示。

图1  滑板挡渣系统耐火材料结构图

耐火材料应用存在的主要问题

国内转炉挡渣技术总体尚处于起步阶段，相关应用的耐材和设备、更换操作技术还需不断完善和优化，目前制约该技术发展的主要耐火材料问题及不足之处有以下几个方面。

2.1 滑板寿命相对偏低

目前国内转炉滑板的材质多选择铝锆碳质，作为钢包滑板材质而言，其强度高，抗热震性好，抗冲刷和抗侵蚀性优良;但对于转炉滑板挡渣技术而言,滑板使用寿命偏低，只能稳定在10~14炉之间，基本为每班更换1次，机构更换次数相对频繁，在一定程度上不能适应转炉快节奏炼钢生产的需要，同时也增加了工人的劳动强度。

2.2 出钢口寿命有待进一步提升

出钢口寿命是转炉滑板挡渣技术的重要指标之一，由于频繁经受高温钢水和高氧化性炉渣的直接侵蚀和剧烈冲刷，加之急冷急热的作用致使出钢口极易损坏。其寿命的长短直接影响到转炉冶炼周期、炼钢生产率和挡渣效果，进而影响钢质量。出钢口的完好度直接控制着转炉下渣量,并对合金收率及下步精炼处理(LF，RH等)工序带来直接影响。

目前使用寿命可稳定在90~110炉之间，但很难突破更高使用寿命的瓶颈，核心问题点主要在于出钢口与内水口砖结合部位为通过火泥粘结的平面或子母口接触形式，接触部位为面面接触,使用中空气渗入接触面的几率较大。由于多次更换时造成的接触面的氧化、疏松和剥落，尤其是出钢口与内水口接触部位(端头C砖)因需配合多套内水口砖使用，接触面氧化疏松的影响更加明显，出钢口端头C砖的服役时间已成为直接决定出钢口能否使用长寿的关键。

耐火材料应用问题的改善措施

3.1 完善和优化滑板的材质及结构，促进使用寿命大幅度提高

针对目前转炉滑板材质普遍存在的问题，本公司立足于钢厂实际生产条件，不断优化滑板材质，改善滑板的抗氧化性、耐磨性、热震稳定性、抗侵蚀性等综合性能，先后研发了镁碳质、铝碳质、铝锆碳质、铝锆碳镶嵌锆质等材质，最终采用铝锆碳质本体复合锆质镶嵌环技术，使滑板的综合使用寿命大幅度提升，平均寿命由原来的10~16炉稳定提升到23~25炉，最高寿命达27炉，处于国内领先水平(具体数据列于表1)。实现了炼钢厂一天更换一次滑板的目标，大大降低了工人的劳动强度，为钢厂转炉快节奏炼钢工艺的实施提供了有力保证。

表1 不同材质转炉滑板的使用寿命

3.2 出钢口整体寿命的改善措施

转炉出钢过程中钢水经由出钢口到钢包，在高温流动的钢水冲刷下出钢口耐火材料被逐渐熔损，使出钢口内孔呈“倒喇叭(上口小下口大)”扩孔。由于出钢口是由套砖和端头砖(C砖)整体组装而成，在实际使用过程中出钢口C砖不能单独更换，当使用90-110炉后，即使重新更换了内水口砖，由于出钢口C砖“扩孔”大到不能确保与内水口砖的安全结合面积,在结合面将存在极高的渗漏钢水风险，此时就必须立即更换整个出钢口，而转炉包壁出钢口的其他套砖还可继续使用。由此带来的问题是出钢口综合寿命大大降低，不仅增加了出钢口的更换频率，影响正常的生产组织和产能的发挥,而且增加了出钢口耐火材料的使用成本。

新型设计将整体结构的C砖改为可组合结构，在“扩孔区域”采用可以单独更换的更换体(碗砖)。采用新型结构的出钢口C砖，出钢口C砖“扩孔”大到不能确保与内水口砖的安全结合面积时,采用单独更换出钢口C砖的组合体一碗砖，由此确保出钢口C砖与内水口砖安全结合面积，并实现出钢口寿命的延续提升，提升幅度为20%~40%。此举有效提高了出钢口在线使用寿命，由原约90~110炉提升至120~140炉，并大幅提升了该部位的浇钢安全系数。出钢口C砖的具体设计说明示于图2。

图2  新旧出钢口设计结构说明

结  论

1)通过对转炉挡渣滑板关键技术的持续创新,本公司滑板挡渣技术国内外市场竞争能力不断增强，成功进入德国SLAZGITTER.A.G、首钢(迁安)等国内外多家200t以上的大中型转炉挡渣技术重点应用市场。使用效果良好，出钢时间稳定在6~8min，平均寿命达到23炉以上，最高寿命达27炉，处于国内领先水平。
  2)优化出钢口与内水口砖结合部位端头C砖的结构设计。出钢口端头C砖由原单一整体设计变更为可更换碗砖的组合设计，有效提高出钢口在线使用寿命，由原约90~110炉提升至120~140炉，降低工人更换出钢口的频次，降低劳动强度，并大大提升该部位的浇钢安全系数，减少下渣量，降低炼钢耐材综合消耗。