中间包耐材设计与使用

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1、中间包耐材设计与使用中间包是连铸工艺的重要设备之一。在连铸过程中，中间包不仅 起着均匀钢水温度的作用，而且是钢包与结晶器之间的缓冲器。随着 冶金工艺的不断发展，还赋予中间包新的功能，如分流、连浇以及在 中间包进行钢水精炼和去除夹杂物的冶金过程。根据当前冶金状况， 中间包涉及到的耐材有大包长水口、中间包永久层、中间包工作层、 冲击砖（稳流器）、预制板（顶板、护板、挡渣板）、快换上、下水口、 侵入式水口等。一、大包长水口当钢水由钢包向中间包浇注时，为避免钢水的氧化和飞溅，在钢 包滑动水口的下端安装长水口，另一端插入中间包钢水内，进行密封 保护浇注。长水口的作用：（1）防止钢水二次氧化，改善钢水质量

2、；（2）减 少钢水中易氧化元素的氧化物在水口内壁的沉积，避免结瘤的发生， 增加快换水口及侵入式水口的使用时间。长水口应具备以下性能：（1）优异的热震稳定性；（2）良好的机 械性能和抗振动的能力；（3）抗钢液和熔渣的侵蚀性好；（4）边接处 可选择性采用气封装置，增加接口的密封性。长水口材质一般有熔融石英和铝碳质两大类。熔融石英长水口采 用泥浆浇注法成型，其特点是抗热冲击性好，有较高的机械强度和耐 酸性渣侵蚀的性能，化学稳定性好。但其易于钢水或渣中的铁锰等金 属的氧化物形成低熔物，并且与钢水中的碳反应被分解和氧化，导致 耐侵蚀性差，也不利于钢水的净化。使用时间一般在 46 小时左右。铝碳质长水口采

3、用高纯度原料和鳞片石墨，通过等静压成型，具 有良好的机械强度和耐侵蚀性能，化学稳定性好，使用寿命较长，一 般在 1012 小时左右。长水口技术指标材质体积密度显气孔率耐压强度SiO2Al O2 3C+SiCg/cm3%MPa%熔融石英长水口1.82194099/铝碳质长水口2.220204015二、中间包永久层中间包永久层与保温层和工作层接触，不与钢水直接接触。主要 作用是起着保温隔热、安全防护的作用。工作层应具备良好的热震稳 定性、抗剥落性能。现阶段中间包工作层的材质几乎都是高铝质，采 用浇注成型。根据所用原料的不同，使用次数在80 次左右。永久层浇注料技术指标试验条件体积密度耐压强度抗折强

4、度线变化率耐火度Al O2 3g/cm3MPaMPa%C%110CX24h/304/1700601400CX3h2.35608-3.0 0三、座砖、中间包快换上、下水口、盲板座砖生产工艺分为浇注和机压。浇注材质一般为镁质或镁铝质； 机压成型材质为铝碳质，主要作用是保护上水口。上、下水口采用复 合成型的方式，外套部分采用铝碳质，内芯为氧化锆质，外套拥有良 好的热震稳定性，锆芯部位耐侵蚀、耐冲刷。根据钢厂炼钢节奏的不 同，上水口使用时间在 2440 小时，下水口设计使用时间一般为 6 小时、8 小时、12 小时几种。由于钢厂的炼钢节奏存在很多变动因素， 可能随时需要调整下水口孔径来调整拉速，所以最

5、经济、实惠而且使 用最多的下水口是6 小时的。快换上水口、下水口技术指标体积密度显气孔率Al O2 3ZrOCg/cm3%水口外套2.651365/1.5水口锆芯5.118/90/座砖、盲板技术指标体积密度显气孔率耐压强度Al O2 3Cg/cm3%MPa%座砖2.652035651盲板2.6四、中间包工作层中间包工作层与钢水直接接触，是关键部位。从连铸工艺发展至 今，内衬的材质也在不断的变化，主要有绝热板、硅质干式料、镁质 喷涂料、镁质涂抹料、镁质干式料等几种，使用寿命从早期的十几个 小时到现在的 30 小时，有的不锈钢可以做到 40 小时以上。随着炼钢 工艺的发展，“长寿命”和“洁净化”是

6、连铸中间包发展的两大趋势， 所以现在钢厂选择较多的是涂抹料和干式振动料。硅质干式料主原料为石英砂，耐侵蚀相对较差，一般依靠增加工 作层的厚度来提高中包的使用寿命，厚度基本在 15cm 左右，现行最 长寿命一般在 30 小时以内。在炼钢过程中，硅质料不能吸附钢水中 的杂质，而且会增加钢成分中的硅含量。随着冶炼技术的不断发展， 对钢的质量也越来越大，所以硅质料慢慢的被淘汰。镁质涂喷补料和镁质涂抹料都是采用镁砂和化学结合剂结合。抗 侵蚀抗剥落性能好，而且可以有效的吸附钢水中的杂质，起到净化钢 水的作用，一定程度上减少了合金的加入量。镁质喷补料采用机器喷 涂，由于加水量大，自然收干过程较长，而且在翻包

7、时容易同永久层 粘连，不易翻包。镁质涂抹料在拥有相同的优势之外，自然养护时间 也较短，中包下线时工作层与永久层之间自然解体。涂抹料中包的设计使用寿命基本在 2430 小时。镁质干式料在具备镁质涂抹料优点的同时，在中包的连浇时间上 要高于镁质涂抹料，一般在 30 个小时以上采用。镁质干式料主原料 为镁砂和树脂，成本较高，在施工过程中会散发出刺激性气体，从环 保方面考虑，使用的钢厂不是很多。在炼钢发展过程中，早期考虑的都是在保证耐材使用的情况下， 连浇时间越长越好，耐材的质量和用量增加，但相对吨钢成本还是低 的。但从实际的运行情况来看，在炼钢过程中的设备、钢种等因素， 可能会随时停浇，所以一般很少

8、能够使用到设计时间。综合考虑，中 包设计寿命在 2430 小时之间是最经济、最安全的。不同工作衬的性能特点比较硅质干式料镁质喷涂料干式料涂抹料材质硅质镁质镁质或镁钙质镁质或镁钙质施工方法振捣喷涂振捣涂抹加热方式快慢快快洁净性差好好好解体性好不好较好较好连浇时间短长但易粘钢长且易维护长且易维护耐材成本耐材成本低耐材成本较高耐材成本高耐材成本相对低工作层技术指标试验条件体积密度耐压强度线变化耐火度MgOg/cm3MPa%涂抹料110CX24h2.3三4/751500CX3h/三8-3.0 0/干式料110CX24h2.5三8/1690751500CX3h/三5-1.5 0五、冲击砖（稳流器）在连铸

9、过程中，为避免高温钢水直接冲击中间包包底，有效延长 中间包内衬材料的使用寿命，在冲击区底部采用冲击砖。冲击砖必须 具备的性能：（1）不能污染钢水；（2）烘烤过程中不能有炸裂；（3） 耐熔渣和冲刷性能良好；（4）常温、中温、高温状态下都必须有一定 的强度，以便于运输和安装。目前，随着钢厂节奏的加快，拉速不断提高，钢水在中间包内停 留的时间也越短，导致钢水中夹杂物的上浮几率减小。为保证高拉速 状态下铸坯的内部质量，同时针对中保冲击区附近耐材受钢水冲刷过 快，制约中间包包龄进一步提高的情况，在冲击区用稳流器代替冲击 板。主要作用：（1）均衡钢水在中间包内的停留时间；（2）改变钢水 在中间包内的流场；

10、（3）保证中间包液面的稳定性。冲击砖生产工艺分为浇注成型和机压成型。浇注成型材质主要为 镁铝质，机压成型材质为镁碳质。稳流器为浇注成型，底部镶嵌镁碳 砖或镁铝冲击砖。六、挡渣板、顶板、护板为提高中间包工作层的抗冲刷、抗侵蚀能力，延长中包使用寿命 在设计中增加了挡渣板、顶板和护板。主要作用（1）消除冲击区死区 促使渣子上浮；（2）改善钢水流动轨迹，使流动沿钢渣液面流动，缩 短夹杂物上浮距离，有利于渣子吸收；（3）将钢水从钢包下来的注流 冲击引起的强烈漩涡限制在局部区域，防止蓄流扩散引起便面波动把 渣子卷入钢水内部。冲击砖（稳流器）、顶板、护板、挡渣板技术指标试验条件体积密度耐压强度MgOSiO2

11、Cg/cm3MPa%镁质或镁110CX24h2.855854/铝质1500CX3h/50镁碳质110CX24h2.772574141500CX3h/5七、浸入式水口在连铸技术中，为提高铸坯质量，在中间包和结晶器之间设有浸 入式水口，其作用主要是：（1）防止钢水的二次氧化和钢水飞溅；（2） 调节钢水流动状态和注入速度；（3）防止保护渣等非金属夹杂物卷入 钢水，对钢水中的夹杂物上浮起到很好的作用；（4）对铸坯成材率和 铸坯质量有决定性影响。浸入式水口按照材质分类有熔融石英质、铝 碳质和铝锆碳质。在连铸初期，采用热稳定性好、纯度高的熔融石英浸入式水口， 可以满足普通碳素钢、低锰钢、铝镇静钢等钢种的浇

12、注，而且成本相 对较低。但其在高锰钢及高碱度熔渣的条件下，侵蚀非常严重，使用 时间一般在 12 小时，更换比较频繁。铝碳质侵入式水口原料为刚玉、石墨及抗氧化剂，产品具有抗侵 蚀好、热震稳定性好等优点，使用时间在4 小时左右，如果采用两道 渣线还可以适当提高寿命。随着耐材的不断发展，铝锆碳质水口在原 有的铝碳基础上加入氧化锆，进一步提高了产品的抗侵蚀性能，使用 寿命基本在 8 小时左右。熔融石英质浸入式水口技术指标体积密度显气孔率耐压强度SiO2g/cm3%MPa%1.84184099铝碳质浸入式水口技术指标体积密度显气孔率耐压强度Al O2 3ZrOC+SiCg/cm3%MPa%本体2.3181960/24渣线2.65162.512