全荣

日本大同特殊钢知多厂生产以汽车用钢为主的渗碳钢、调质钢、轴承钢、不锈钢等特殊钢，在其特殊钢产品中，汽车用钢石36.0%，不锈钢占15.7%，碳素钢占14.5%，轴承钢占14.0%，易切削钢占10.3%，弹簧钢占3.2%，工具钢占2.1%。2013 年11 月，知多厂将电炉的沪容从80t 扩大到150t，与此同时钢包容量也扩大了。但是，开炉初期，大型钢包(以下称150t 钢包)炉衬砖熔蚀量大，与常规炉衬砖相比使用寿命非常低。为提高150t 钢包的使用寿命，知多厂对精炼工序操作条件以及钢包炉衬采取了一些措施进行改善。

1 开炉时的150t 钢包

1.1     开炉时的炉衬

图1 是开炉时150t 钢包的炉衬。首先，钢水滞留时与渣接触的渣线(S/L)的耐火砖材质使用了含抗渣侵润性的MgO-C(MC)砖。在与钢水接触的金属线(M/L)的耐火砖材质，除考虑耐熔蚀性以外，还担心砖缝开裂导致的砖缝漏钢，使用了在工作层表面形成由MgO 和Al₂O₃↙↙，组成的尖晶。石化合物，体积膨胀可缩小砖缝的Al₂O₃↙↙-MgO-C(AMC)砖。其他部位耐火砖材质。使用了与大同特殊钢公司知多厂原80t 钢包相同的材质。此外，对S/L 和M/L 的边界部位，考虑到LF钢水搅拌的影响，将S/L 降低到与常规同等的位置。

1.2 开炉时的使用寿命

开炉时150t 钢包的使用寿命仅为80t 钢包的五分之一，多次发生M/L 砖全部重换的炉次，其大部分是砖熔蚀。因此，为了降低钢包炉衬的熔蚀。提高使用寿命，对操作条件和耐火材料两方面都进行了改善。

2 操作条件的优化

钢包耐火材料的熔蚀，对精炼工序的操作条件有很大影响，所以需要设定最佳的操作条件。这次除考虑到对效率和质量的影响，还设定了LF 的投入电力，并为保护炉衬，优化了造渣剂的使用量。

2.1LF 投入电力的设定

关于LF 钢包炉衬的熔蚀，除钢水、渣与炉衬接触导致的熔蚀外，还要考虑到电极的电弧导致的熔蚀。这次扩大炉容，加上钢包大型化和钢包容量的增加，事先对LF 投入电力进行了研究。图2 是有效电力与耐火材料熔蚀指数的关系。耐火材料熔蚀指数是根据从LF 投入电力和电力源到耐火材料的距离计算出的电极电弧对耐火材料负荷的指标。为了使炉容扩大后的LF 的通电时间与扩大前的通电时间相等，所以需要增加投入电力(图2 中的A 点)。但是，如果增加到A 点的投入电力，耐火材料熔蚀指数比炉容扩大前(图2 中的B 点)增加。因此，这次不增加到A 点的投入电力，设定了与炉容扩大前同等的耐火材料熔蚀指数的投入电力(图2 中C 点)。

此外，在三相交流方式的LF 电力中，各相电力产生差异时，担心电力高的特定相附近的砖衬出现异常熔蚀。因此，在进行各相电力之差(电力平衡)的调查时，确认了C 相的电力高。此后，进行了各相电力设定的调整，缩小各相的电力差异。

2.2 保护砖衬造渣荆添加量的优化

MgO-C 砖由起到骨料作用的MgO 成分和结合剂作用的C 成分构成。耐火砖中的C 成分脱C后的脱C 层因抗渣湿润性差，所以脱C 层完全被渣侵润，结果MgO 骨料溶出到渣中。因此，在抑制MgO 溶出中，有抑制砖脱C 和抑制MgO 骨料的溶出两种方法。这次从造渣剂方面，采取了优化保护砖衬造渣剂添加条件的抑制MgO 骨料溶出的措施。

推测耐火砖中的MgO 成分溶出到渣申是因为渣中的MgO 浓度没有达到饱和。即需要将保护砖衬造渣剂的添加量增加到渣中的MgO 饱和的量。为此，调查了变化保护砖衬造渣剂添加量的砖中MgO 溶出量的变化。对于砖中MgO 的溶出量，在作业中很难测量砖残留尺寸的变化，所以由添加保护砖造渣剂后的渣中的MgO 浓度和添加的造渣剂中的MgO 量计算。研究MgO 溶出量的变化可以确认，随着保护砖衬造渣剂添加量的增加，砖中的MgO 溶出量处于降低的倾向。根据这一结果，设定了保护砖衬造渣剂的添加量为500kg。

3 耐火材料的改善

3.1 耐火材料低寿命的原因

在耐火材料的选择中，选择适合各瓶颈部位材质的砖非常重要。图3 是开炉以后钢包耐材脱落原因的详细情况。图3 显示大部分是M/L 熔蚀引起的。在S/L 与M/L 边界部位的异常熔蚀比率最高。因此，对边界部位的M/L 砖工作面进行了化学分析，表1 是化学分析结果。与使用前相比，确认使用后砖的CaO 成分增加，Al₂0₃ 成分降低，所以推测边界部位异常熔蚀是M/L 砖与炉渣反应导致的熔蚀。

Al₂O₃↙↙-MgO-C 砖由于砖中的MgO 和Al₂₃ 生成尖晶石化合物，该尖晶石化合物的耐渣侵蚀性高。但是，砖中存在未反应的Al₂O₃ 骨料，如果未反应的Al₂O₃，骨料与渣接触,Al₂O₃ 骨料与渣中的CaO 反应。形成低熔点化合物，溶出到渣中。因此，为了降低M/L 砖与渣反应导致的熔蚀，需要提高砖中的MgO 成分，降低Al₂O₃ 成分。

3.2M/L 边界部位的改善

1)S/L 砖衬的改善

除了提高砖中的MgO 成分和降低Al₂O，成分之外，因为耐渣熔蚀性高且可以迅速·实施，所以在成为瓶颈的边界部位的M/L 砖中尝试使用了MgO-C 砖。具体如图4 所示，将S/L 砖降低。应对MgO-C 砖缝熔蚀，实施了将一部分炉衬砖材质改用耐熔蚀性高的砖。其结果是抑制了异常熔蚀。全部重换-中修间的使用寿命提高了约2 倍。

2)边界部位M/L 砖材质的变更

改善S/L 砖衬的同时，变更了M/L 砖AlO₃-MgO-C 的材质。为了降低M/L，砖与渣反应导致的熔蚀，选。择了提高砖中的MgO 成分、降低Al₂O₃，成分的Al₂O₃-MgO-C 砖。此外，为了找到最佳的MgO 成分值，试验材质’准备了MgO 成分不同的两种砖。试验方法采用将一部分边界部位的M/L 砖替换为试验材质的试验，与常规砖的熔蚀速度进行了比较，表2 是试验结果。MgO 成分是常规砖2 倍的试样A，边界的熔蚀速度降低到常规砖的二分之一，MgO 成分是常规砖3 倍的试样B，熔蚀速度大幅度降低到常规品的三分之一。但同时发现在砖的横砌缝发生裂纹。认为这是MgO 成分高导致膨胀率上升的缘故。根据以上结果，将边界部位的M/L 材质变更为试样A。

4 改善效果

由于炉容的扩大，150t 钢包开炉初期的使用寿命非常低。但通过优化操作条件，开炉后不久，150t 钢包的使用寿命提高到与80t 钢包同等寿命。