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江蘇沙鋼集團有限公司在1994年就引進了90噸FUCHS電爐。在90噸電爐成功應(yīng)用多種節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上，又先后引進了4座100噸FUCHS超高功率交流電弧爐。其電爐及后續(xù)工序采用了廢鋼預(yù)熱、泡沫渣工藝等先進新技術(shù)，為沙鋼生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)無扭控冷熱軋盤條包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線用鋼、簾線鋼等19大系列100多個品種優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品提供了保障。隨著電爐煉鋼技術(shù)的不斷發(fā)展，對耐火材料提出了新的要求。
技術(shù)進步帶動耐材升級
眾所周知，耐火材料的使用效果取決于其性質(zhì)，單純的耐火材料理化指標與實際使用效果不完全統(tǒng)一，企業(yè)要結(jié)合自身實際，找出耐火材料與生產(chǎn)工藝相匹配的性能最佳結(jié)合點，使耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量在使用過程中保持穩(wěn)定。沙鋼自2000年起就開始實施耐火材料整體承包管理模式，加強了鋼廠與耐火材料供應(yīng)商的溝通，推動了煉鋼和耐火材料的技術(shù)、管理水平提升，實現(xiàn)了供需雙羸、共同發(fā)展的愿景。鐵水包耐火材料永久層采用高鋁澆注料搗打成型，工作襯采用Al2O3-SiC-C磚，嚴格控制Al2O3、SiC、F.C含量以及顯氣孔率、體積密度、耐壓強度等指標，鐵水包平均使用壽命超過1150次。
隨著市場對成本控制的不斷加強，產(chǎn)品檔次的升級，沙鋼的電爐熱裝鐵水工藝也在不斷改進完善，電爐煉鋼廠逐步對原有電爐相關(guān)裝備和操作方法等進行了一系列技術(shù)改造和優(yōu)化：一是開發(fā)了電爐鐵水烘爐技術(shù)，改變了以前電爐新砌爐襯采用廢鋼進行烘爐的模式;二是開發(fā)電爐全吹煉模型，實現(xiàn)了電爐高鐵水比條件下的轉(zhuǎn)爐化生產(chǎn);三是摸索出電爐煉鋼根據(jù)原料情況、原料價格等方面的因素綜合考慮各類原料的搭配使用，實現(xiàn)效益最大化;四是碳氧槍復(fù)吹技術(shù)的應(yīng)用，有效地屏蔽了電弧光對爐襯和爐蓋的輻射，對降低耐火材料消耗、降低噪聲、改善工作環(huán)境有較大的作用;五是對爐體結(jié)構(gòu)進行改造，延長了爐襯使用壽命;六是鋼包澆余熱態(tài)渣的回收，實現(xiàn)了熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用。
沙鋼電爐耐火材料使用效果及成本優(yōu)勢，得益于"供需雙方"共同發(fā)展的管理思路，雙方共同加強對爐襯的管理，檢測、記錄爐役后的殘磚厚度，與煉鋼操作參數(shù)對照，通過優(yōu)化電爐煉鋼操作及耐火材料采取針對性優(yōu)化材質(zhì)等措施，不斷降低生產(chǎn)成本，并提高生產(chǎn)效率。
科學(xué)管理延長精煉鋼包耐材壽命。為滿足電爐煉鋼高效化和品種鋼的冶煉要求，沙鋼精煉鋼包工作襯主要以含碳制品為主，熔池及包底采用Al2O3-MgO-C磚，渣線部位采用MgO-C磚，平均使用壽命在90次以上;鋼包透氣磚采用狹縫式剛玉鉻質(zhì)，使用壽命平均在33次以上;鋼包上水口及座磚采用剛玉鋯質(zhì)，平均使用在33次以上;下水口及滑板平均使用壽命在3.8次/套以上;出鋼孔填充鉻質(zhì)引流砂，在生產(chǎn)節(jié)奏正常情況下鋼包引流砂自開率≥99%。
沙鋼在鋼包用耐材的管理方面采取了如下措施
一是加強鋼包磚的質(zhì)量督查，確保工作襯的耐材質(zhì)量;
二是嚴格砌筑質(zhì)量，確保磚縫符合砌筑工藝要求;
三是嚴格新包烘烤質(zhì)量，確保烘透;
四是嚴格精煉工藝操作，控制好精煉出鋼溫度和爐渣堿度;五是采用合理的吹氬制度，確保透氣磚透氣性良好。通過這些措施的嚴格落實，鋼包耐材壽命也在不斷延長。
連鑄坯高質(zhì)量對耐材提出高要求?，F(xiàn)代煉鋼廠為適應(yīng)大批量、高品質(zhì)鋼的生產(chǎn)需求，連鑄技術(shù)已向高拉速、高生產(chǎn)率和低成本的方向發(fā)展。沙鋼90噸以上電爐車間連鑄機為5流~6流，方坯斷面150毫米×150毫米，連鑄坯熱送比達到70%以上，這就對連鑄坯的質(zhì)量提出了很高的要求。
為最大限度地延長鋼液在中間包內(nèi)的平均停留時間，促進夾雜物的聚集上浮，改善中間包鋼液流動特性，沙鋼與高等院校合作設(shè)計了新的控流裝置，最大限度地降低了中間包內(nèi)夾雜物，使溫度分布均勻、各流溫差小、連鑄坯質(zhì)量明顯改善。
中間包覆蓋渣在控制連鑄坯質(zhì)量方面也發(fā)揮著重要作用，其主要功能有以下幾點：一是絕熱保溫，防止散熱;二是避免鋼水二次氧化;三是吸收上浮到鋼/渣界面的夾雜物。沙鋼中間包覆蓋渣采用高堿度、低Al2O3活度、低MnO+FeO含量，具有快速熔化及熔解夾雜物能力強的特點，渣中添加MgO減輕對長水口和中間包渣線的侵蝕。
中間包保溫層采用的是復(fù)合絕熱板，與傳統(tǒng)的絕熱層相比，保溫效果好，中間包包壁溫度和鋼水溫降明顯下降，有利于鋼水溫度穩(wěn)定控制;永久層采用的是高強度鎂鋁質(zhì)澆注料;工作層采用的是鎂質(zhì)干式料，具有施工方便、熱效率高、周轉(zhuǎn)快、使用壽命長，殘襯解體性能好以及能耗低等優(yōu)點;為了進一步降低連鑄坯中的夾雜和針孔缺陷，消除低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼等生產(chǎn)過程中因水口內(nèi)壁沉積高熔點物而發(fā)生堵塞現(xiàn)象，滿足多爐連澆生產(chǎn)，他們使用了不吹氬防堵塞浸入式水口，連澆時間不小于8小時，滿足了潔凈鋼的生產(chǎn)要求。
技術(shù)發(fā)展帶來新的需求
近年來，電爐冶煉技術(shù)的不斷發(fā)展，也對耐火材料提出了新的需求和要求，主要包括以下幾個方面。
電爐：為滿足電爐高效化生產(chǎn)，增加了側(cè)壁碳氧槍和氧油燒嘴。這些噴嘴產(chǎn)生的高溫，增加了渣的氧化，對爐襯、爐頂耐火材料造成沖刷，即使采用適合熔煉周期定時調(diào)整噴嘴燃燒速率的方法來減少對爐襯耐材的侵蝕，但其對耐火材料的負面影響還是存在的，制約了爐齡的進一步延長。電爐耐火材料如何滿足高效化生產(chǎn)要求，是需要鋼廠與耐火材料供應(yīng)商共同研究、探討、攻關(guān)的課題。
電爐底吹攪拌新技術(shù)的應(yīng)用，加劇了對爐底局部耐火材料的損毀，因而在整個爐襯使用周期內(nèi)，必須加以監(jiān)視，并進行維護。電爐底吹供氣元件的安全使用和壽命的延長是急需要解決的難題。
電爐全吹煉技術(shù)的應(yīng)用，對爐蓋耐火材料壽命提出了新的考驗，開發(fā)、設(shè)計、應(yīng)用新的爐頂耐火材料是延長爐蓋使用壽命、降低成本的關(guān)鍵。
鋼包：在煉鋼系統(tǒng)中，精煉鋼包耐火材料成本所占的比例較大，是耐火材料消耗大戶。沙鋼鋼包壽命與國內(nèi)先進鋼鐵企業(yè)相比差距還較大,進一步延長鋼包壽命，是保證潔凈鋼生產(chǎn)和降低耐火材料消耗的發(fā)展方向。
此外，電爐及鋼包會產(chǎn)生大量的廢鎂碳磚，廢舊耐火材料原料及再生制品的標準制定對規(guī)范行業(yè)健康有序發(fā)展，保證用戶放心安全使用，降低成本、保護環(huán)境和節(jié)約資源意義重大。
連鑄：實施中間包熱周轉(zhuǎn)可以大幅度降低中間包耐火材料消耗。此項技術(shù)在國外的鋼鐵企業(yè)已有應(yīng)用，這不僅改善了非穩(wěn)態(tài)澆鑄過程鋼的質(zhì)量，而且大幅度降低了耐火材料成本，減輕了工人修復(fù)勞動強度。沙鋼目前所使用的中間包的控流裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不適合進行熱周轉(zhuǎn)操作。隨著精煉技術(shù)的不斷發(fā)展，鋼液的化學(xué)成分和溫度的調(diào)節(jié)，雜質(zhì)元素和夾雜物去除等均在鋼包內(nèi)基本完成，中間包也朝著簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計和操作方向發(fā)展。設(shè)計開發(fā)結(jié)構(gòu)簡單的中間包內(nèi)腔，使用長壽命的中間包工作襯耐火材料是實施中間包耐火材料熱周轉(zhuǎn)的必要條件。
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