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影响钢包滑板使用寿命的因素有哪些?

编辑:耐火浇注料   时间:2020-01-12    浏览:   
钢包滑动水口耐火材料由上、下水口砖,上、下滑板砖和接缝泥料组成。上滑板砖固定在机构的固定框内。下滑 板砖和下水口砖安装在滑动框内,通过机械操作可以前后移动,从而实现通过控制上下注孔间的重合程度来控制流注 量多少的目的。上、下滑板砖之间靠机构的张紧元件压紧,使下滑板砖在移动过程中尽可能不使上、下滑板间产生间 隙,以防止滑板间漏钢事故的发生。

由于滑板使用过程中反复经受钢水的冲刷、化学侵蚀以及强烈的热冲击,因此,为满足精确控流功能,滑板必须 具有耐高温、强度高、抗侵蚀性能好、抗热震性能好、抗氧化性高和蠕变小等优良特性。具体体现在以下方面:(1)高 温下具有足够的强度,以便能承受钢液的静压力;(2)滑动面必须十分光滑,平整度不大于0.05mm,使之接触严密,保 证浇注过程中不渗钢;(3)必须抗冲刷、耐侵蚀、具有良好的热稳定性能,以便能经受温度的急剧变化以及钢水和熔渣的 冲刷、侵蚀

影响钢包滑板使用寿命的因素

1、热应力及外力的作用

在浇注钢水前,滑板砖温度约为200~350℃;开浇后,滑板铸孔温度几秒内迅速上升到1500℃以上,滑板经受剧 烈的热冲击。在热应力作用下,不可避免要产生裂纹。如多炉使用必然反复经受热冲击作用,很容易造成在滑板砖工 作面产生裂纹、剥落。根据Ringery热弹性理论得出初期抗热应力断裂系数R见式(1)。龟裂一旦产生便不断扩展,这 种龟裂应力的阻力系数RST遵循Hasslman断裂力学理论,见式(2)。


R=S(1-μ)/Eα(1)

RST=[γ(1-μ)/E0α2]1/2(2)

式中:S为抗拉强度;E为弹性模量;μ为泊松比;E0为无龟裂时的弹性模量;α为热膨胀系数;γ为断裂能。

式(1)和式(2)表明,材料的初期抗热应力断裂系数及龟裂应力的阻力系数越大,材料的热膨胀系数和弹性模量越 小,龟裂就越难产生或扩展,材料的热稳定性就越好。

2、高温钢水和熔渣的冲刷、侵蚀及烧氧清理铸孔的影响

浇注过程中钢水和熔渣的冲刷、侵蚀及烧氧工艺会造成滑板铸孔扩径、熔损侵蚀,从而使铸孔扩大,滑痕处耐火 材料损失。特别是在浇注高锰钢时,钢水中锰与滑板耐火材料发生反应,见式(3)和式(4)。


MnO+SiO2=MnO·SiO2(3)

MnO+Al2O3=MnO·Al2O3(4)

根据MnO-Al2O3-SiO2相图可知,MnO·SiO2是一种低熔点的化合物,其熔点为1291℃,在滑板使用温度下不 耐冲刷;而MnO·Al2O3的熔点为1720℃,在浇钢温度下不生成液相,只是引起滑板工作带MnO含量的微量增加,改 变了滑板中刚玉原有的结构。而浇注钙处理钢时滑板中的SiO2、Al2O3被钢水中的钙还原,反应见式(5)和式(6)。

2[Ca]+SiO2=2CaO+Si(5)

3[Ca]+Al2O3=3CaO+2Al(6)

生成的CaO会再和耐火材料中的SiO2、Al2O3反应,根据CaO-Al2O3-SiO2系相图可知,2CaO·Al2O3·SiO2的 熔点为1584℃,CaO·Al2O3的熔点为1600℃,3CaO·Al2O3的熔点为1539℃,CaO·2Al2O3的熔点为1762℃,12C aO·7Al2O3的熔点只有1392℃,而且会造成滑板结构中铝和钙的配位数极不规则,且有大量的结构孔洞,这些低熔点 化合物在浇注温度范围内变成液相的可能性极大,生成的液相随着钢流而不断流失,使铸孔扩大,造成滑板损毁。即 使不生成液相,这些化合物的生成也会引起滑板工作带钙含量的微量增加,改变滑板耐火材料的组织结构,导致滑板 性能下降,影响其使用寿命。 烧氧清理铸孔过程中,钢水中铁的氧化物和水口直接接触,并通过气孔、裂纹向内部扩散,与滑板砖中的刚玉、 莫来石相发生反应,生成低熔点的硅酸盐,见式(7)和式(8)。

2FeO+SiO2=2FeO·SiO2

(7) FeO+Al2O3=FeO·Al2O3(8)

FeO·Al2O3的熔点为1780℃,在刚玉颗粒周围形成尖晶石反应层,而铁橄榄石2FeO·SiO2的熔点只有1205℃, 在浇钢温度下以液态存在,随钢流而不断流失,使铸孔扩大,导致滑板损毁。

3、滑动阻力、氧化、渣金属渗入的影响

滑板工作时,上、下滑板间由于存在摩擦会产生磨损。为确保不漏钢,滑板接触面必须非常严密,而且要求滑板 间有一个特定的面压,大小为0.5~1.0N/mm2。随着钢水和渣金属的侵蚀和渗入,滑痕区摩擦增加,导致滑痕变得 粗糙,滑板调节钢流时很容易产生湍流,也会使磨损加剧,其结果是在滑板间产生渗钢。另外,在不低于500℃时, 碳的氧化使得材料强度降低、表面粗糙和摩擦加剧,严重者也会出现漏钢现象。

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