摘    要：对目前钢包用透气砖的工作环境、狭缝式透气砖存在的问题及弥散式透气砖的特点进行了介绍，并对弥散式透气砖和狭缝式透气砖在使用过程中的透气量及底吹压力进行了对比。结果表明：弥散式透气砖对吹扫的依赖性较小，使用过程中透气性优良，能够满足现场的工况条件要求。

钢包底吹透气砖是钢包炉外精炼工艺的关键功能元件，通过提高钢包底吹吹成率可以提高品种钢的质量、优化生产计划的安排和降低耐材生产成本[1,2,3]。目前，狭缝式砖芯的钢包透气砖在再次使用前需要对透气砖的砖芯进行吹扫才能保证透气砖的透气效果，因此在钢包周转较为紧张或出现异常不具备吹扫条件时，易出现因透气砖透气量不足而导致精炼处理周期长，严重影响恒拉速而造成钢水成分不均的问题，致使连铸坯降级、判废，甚至铸机断浇[4,5]。基于以上原因，迫切需要引入一种对透气砖砖芯吹扫依赖性小又能保证底吹效果的透气砖。

1 钢包透气砖的工作环境

在进行精炼的过程中，透气砖工作面和熔融的钢水直接接触，同时常温的氩气通过透气砖吹入到钢包内，致使其工况条件非常苛刻。具体如下，

(1）钢包底吹透气砖在进行精炼过程中高温钢水的剧烈搅拌造成底吹砖工作面的冲刷与侵蚀。钢水在精炼时间断的进行吹氩搅拌操作，开通氩气后氩气气流通过底吹透气砖砖芯进入钢包，钢液通过设置不同的气体压力及流量来控制钢液的搅拌情况，进行大搅时钢包内的钢液进行剧烈的沸腾。钢包底部钢水运动加剧，气相和液相相互作用形成湍流，致使底吹透气砖砖芯及其附近区域的耐火材料冲刷严重[6,7]。

(2）熔渣对底吹砖工作面的侵蚀作用。浇毕后将钢包铸余翻出，在钢包包底及透气砖工作面残余部分熔渣，特别是底吹砖使用后期底吹砖表面残留大量熔渣，熔渣不断向砖中侵润、渗透，熔渣中的MgO、CaO、SiO2、Fe2O3等氧化物与透气砖耐材发生反应，生成低共熔物，造成工作面耐材被冲刷、侵蚀[6,7,8]。

(3）钢包热修使用烧氧管吹扫透气砖工作面造成的熔损。透气砖再次使用前必须进行烧氧操作，使用氧气通过烧氧枪到达透气砖工作面，利用其与工作面上附着的残钢遇氧氧化放热的原理，同时在透气砖后部反吹氩气，将透气砖工作面及狭缝式砖芯内的残钢和残渣清理掉，保证再次使用时透气砖的透气性。但烧氧过程中，氧枪端头温度高达2 000℃以上，若烧氧操作不规范，可能会造成透气砖过度熔损。

(4）钢包盛放钢水为间歇式操作，出钢过程中透气砖受急热作用，浇注完成后透气砖受急冷作用，特别是在透气砖的出气口所受热应力最为严重，多次的急冷急热造成透气砖产生裂纹，甚至剥落。

2 影响狭缝式钢包底吹氩效果的主要因素

通过对透气砖的工作环境的分析，可以看出透气砖的工作环境异常恶劣，特别是对于大型钢包，钢水的液面高度达到4 m以上，造成钢水静压力大，精炼过程搅拌强度大，因此确保透气砖具有很强的抗钢水渗透能力是保证底吹吹成率的关键。针对目前广泛使用的狭缝式透气砖，使用过程中其工作面发生渗钢极为严重，且渗入的钢渣清理难度很大，特别是进行钢包加盖后进一步加大了处理的难度，经常发生透气砖不透气的现象，影响整体的生产节奏。

造成上述问题的主要有以下3方面原因，

一是大型钢包钢水在静压力大，钢水在静压力的作用下钢液渗入透气砖的狭缝内，浇注完毕后随温度的降低而逐渐凝固，堵塞透气砖的透气通道，造成透气量不能满足精炼需要。因此，应根据现场实际操作情况及时调整、优化底吹透气砖狭缝的宽度；

二是精炼过程中氩气压力及流量控制不稳定或氩气管道快速关闭，致使吹氩管路形成瞬间负压，由于负压的作用，钢水被吸入到透气砖的狭缝内，浇注完毕后随温度降低逐渐凝固，堵塞透气砖的通道，造成透气量不能满足精炼需要。因此，应严格规范氩气压力及流量控制[9];

三是透气砖耐材材质的选择，所选材质应保证钢水对透气砖浸润能力尽可能的小，以确保达到最好的防渗效果[10,11]。

3 弥散式透气砖的技术要点及优点

3.1 技术要点

弥散式透气砖以其内部贯通的显气孔为透气通道，要求具有合适的显气孔率（一般在23～28%），在达到良好透气量的同时，需要保证砖体的强度及抗渣侵蚀性能。

弥散式透气砖在生产过程中，通过选用高档原料，采用机压成型、高温重烧等工艺措施，保证砖中的微气孔为50～100μm，可达到优良的使用效果[12,13]。

弥散式透气砖的理化指标如表1所示。

 表1 弥散式透气砖的理化指标 

3.2 弥散式透气砖的优点

(1）生产周期短。弥散式透气砖生产周期为25～35天。

(2）稳定性能较好。透气弥散块采用机压成型，取缔了传统透气砖的浇注成型模式，其整体稳定性提高，如图1所示。

图1 弥散式透气砖设计结构图   

(3）使用过程中烧氧次数及强度低。在透气砖使用过程中间隔3～4次进行1次烧氧操作，且在进行烧氧操作时仅需对透气砖工作面的残钢、残渣进行清理，烧氧操作工的劳动强度明显降低。

(4）透气性能稳定。弥散式透气砖的透气通道由狭缝直通型变显气孔通道透气，不易产生夹钢，底吹吹成率明显提高，可以达到99.99%以上。

(5）搅拌效果好。弥散式透气砖通过显气孔吹出的惰性气体能够形成微小的气泡，在钢液中上浮速度慢，能够有效促进钢液中夹杂物上浮，搅拌效果优良。

4 弥散式透气砖的使用

为了降低狭缝式透气砖渗钢对钢包底吹的影响，特别是钢包加盖后透气砖吹扫难度的问题，进一步稳定并提高钢包底吹吹成率，确保精炼钢水的成分，自2016年5月逐步开始对弥散式透气砖进行试验，共安装在6个钢包上，试验期间CAS精炼跟踪西侧透气砖吹开亮面的情况，LF精炼跟踪进行软吹时的氩气流量，具体试验情况总结如下。

4.1 弥散式透气砖在CAS精炼上的试验情况

进行CAS精炼时主要使用西侧透气砖，因此试验记录了西侧透气砖的氩气流量和透气砖吹开的亮面情况。以氩气流量1 600 NL/min为基准进行分类统计分析，具体使用情况如表2所示。

表2 弥散式与狭缝式透气砖在CAS炉上流量及压力对比 

由表2可以看出，在进行CAS精炼过程中，在同样氩气流量的情况下，弥散式透气砖所需压力较狭缝式透气砖明显要小，说明弥散式透气砖的透气性能明显优于狭缝式透气砖的透气性能。

通过此次对比试验，弥散式透气砖在CAS精炼共使用了68炉，未发生由于透气砖氩气流量小而造成精炼处理困难的情况，同样的氩气流量吹开的直径与普通钢包透气砖基本相当。

4.2 弥散式透气砖在LF精炼上的试验情况

本次试验主要是在LF精炼软吹时，记录钢水液面涌动时1路、2路的氩气流量。分析时取其平均值进行计算，流量越小说明透气砖的透气性越好，具体使用情况如表3所示。

由表3可以看出，在LF精炼过程中，在获得同样流量的前提下，相比狭缝式透气砖，弥散式透气砖所需要的压力相对较小，同时，软吹处理时，平均氩气流量波动较小，且比普通透气砖的氩气流量要小，说明弥散式透气砖的透气性能优于狭缝式透气砖。

此次试验，弥散式透气砖进行LF精炼时共使用了12炉，未发生由于透气砖氩气流量小而造成精炼处理困难的情况。

4.3 弥散式透气砖吹开亮面及残砖情况

（1）试验弥散式透气砖吹开亮面情况

试验弥散式透气砖吹氩过程中液面情况如图2所示。从试验情况来看，弥散式透气砖在接钢和精炼过程中透气良好，钢液面翻开和正常透气砖基本相当。

(2）试验后弥散式透气砖残砖情况

35号钢包安装弥散式透气砖使用后的残砖如图3所示。钢包包龄为75炉，弥散式透气砖使用24炉后下线，其中LF精炼5炉，CAS精炼4炉，RH精炼14炉，LF+RH精炼1炉。残砖厚度为：东侧270 mm，西侧250 mm，使用过程中未发生底吹异常的情况，透气性能良好。  表3 弥散式与狭缝式透气砖在LF炉上流量、压力对比  

图2 弥散式透气砖吹氩过程中液面情况   (a）弥散式透气砖；（b）狭缝式透气砖。

图3 35号钢包弥散式透气砖使用24炉残砖  

 (a）东砖残高约270 mm;(b）东砖残高约250 mm。

22号钢包弥散式透气砖使用后的残砖如图4所示。该包弥散式透气砖使用25炉后正常下线，其中LF精炼2炉，CAS精炼7炉，RH精炼13炉，LF+RH精炼3炉。残砖厚度为：东侧260 mm，西侧240 mm，使用过程中未发生底吹异常的情况，透气性能良好。

5 结论

(1）试验弥散式透气砖的使用寿命均达到了要求的寿命（25±1炉），弥散式透气砖残厚在250 mm左右，完全能够满足现场的安全使用要求。 

图4 22号钢包弥散式透气砖使用25炉残砖   

(a）东砖残高约260 mm;(b）西砖残高约240 mm。

(2）自2016年5月开始批量使用弥散式透气砖至今，透气性能可以很好的满足正常的生产需要，底吹吹成率达到99.99%以上。

(3）在CAS精炼、LF精炼处理时使用弥散式透气砖，透气效果较好。在相对较小的压力条件下，可获得和狭缝式透气砖相近的氩气流量。（来源：中国知网）

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