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1、中间包冶金技术综述摘要中间包冶金技术是随着连铸、炉外精炼技术发展而兴起的一门综合性技术。中间包 冶金有利于准确控制钢水成份和温度，井能严格控制钢水纯净度，促进钢水成份和温度 更加均匀对保证铸坯质量和连铸工艺稳定是一种经济而有效的治金工艺，开发中间包 冶金技术具有十分重要的意义。本文介绍了连铸中间包冶金新工艺技术及其冶金效果。 对中间包冶金技术的综述。关键词：中间包冶金技术；冶金效果；中间包冶金技术工艺分析；技术改进。目录中间包冶金技术综述 I摘 要 I目 录 II前 言 11.1 我国连铸中间包冶金技术的发展现状及特点 11.2 我国连铸中间包冶金技术和今后的主要发展方向 12钢液净化技术 3
2、2.1 合理控制钢流 32.2 减少中问包内夹杂技术 32.2.1 中间包容量大型化 32.2.2 增设中间包内装置 32.2.3 情性气体搅拌 42.2.4 过滤技术 42.3 加热净化钢液技术 52.4 防止钢液=洗氧化技术 53 中间包钢水精炼技术 63.1 气体含量控制 63.2 合垒元素成分调整 63.2.1 中间包喂丝技术 63.2.2 中间包喷粉 84 中间包覆盖剂技术 95 中间包耐火材料 103.1 绝热层 103.2 永久层 113.4 辅助工作层 113.4 工作层： 126 连铸中间包冶金技术工艺性分析 136.1 连铸坯中夹杂物 136.1.1 内生夹杂物 136.1
3、.2 外生夹杂物 136.2 优化中间包结构 146.2.1 增大中间包容量 146.2.2 H 型中间包 156.2.3 中间包气幕挡墙 156.2.4 离心流动中间包 166.3 设置中间包控流装置 176.3.1 坝在中间包中安置 186.3.2 过滤器 186.3.3 中间包底部透气砖 196.3.4 中间包湍流控制器 196.4 防止中间包浇注过程的二次污染 206.4.1控制中间包开浇的二次污染 207 中间包冶金展望 21致 谢 22结论 23参考文献 24-LX. 1前言1.1 我国连铸中间包冶金技术的发展现状及特点随着炼钢技术的不断进步，炉外精炼在现代钢铁生产中已经占有重要地
4、位，传统的生产 流程（高炉j炼钢炉（电炉或转炉）-铸锭），已逐步被新的流程（高炉-铁水预处理-炼钢炉- 炉外精炼-连铸）所代替。已成为国内外大型钢铁企业生产的主要工艺流程，尤其在特殊钢领 域，精炼和连铸技术发展得日趋成熟。精炼工序在整个流程中起到至关重要的作用，一方面通 过这道工序可以提高钢的纯净度、去除有害夹杂、进行微合金化和夹杂物变性处理;另一方 面，精炼又是一个缓冲环节，有利于连铸生产均衡地进行。日本在20世纪70年代为了降低炼钢成本，提高钢的纯净度和质量，率先将炉外精炼技术应用 于特殊钢生产中，随后西欧的钢铁企业也加入到推广和使用这项技术的行列中。据资料报道, 日本早在1985年精炼率
5、达到65.9%，1989年上升到73.4%，特殊钢的精炼率达到94%，新建电 炉短流程钢厂100%采用炉外精炼技术。80年代连铸技术发展迅速，原有的炼钢炉难以满足 连铸的技术要求，更加促进了炉外精炼技术的发展，到1990年为止世界各主要工业国家拥有 1000多台（套）炉外精炼设备。我国早在20世纪50年代末，60年代中期就在炼钢生产中采用高碱度合成渣在出钢过程 中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等初步精炼技术,但没有精炼的装备。60年代中期至70 年代有些特钢企业（大冶、武钢等）引进一批真空精炼设备。80年代我国自行研制开发的精 炼设备逐渐投入使用（如LF炉、喷粉、搅拌设备）,黑龙江省冶金研究所等
6、单位联合研制开发 了喂线机、包芯线机和合金芯线，完善了炉外精炼技术的辅助技术。现在这项技术已经非常 成熟，以炉外精炼技术为核心的“三位一体”短流程工艺广泛应用于国内各钢铁企业,取得了 很好的效果。初炼（电炉或转炉）精炼连铸，成了现代化典型的工艺短流程。1.2 我国连铸中间包冶金技术和今后的主要发展方向（1）改进中间包结构设计，使中间包钢液流动最佳化（2）包内去除夹杂物技术3）中间包内设置挡渣墙水力4）惰性气体搅拌5）过滤技术2 钢液净化技术为减少夹杂，净化钢液，提高钢质，采取了下列对策。2.1 合理控制钢流中间包内钢水的流动性对非金属夹杂物的去除有很大影响，钢液在中间包内流动状 态的台理控制可
7、 达到纯净钢液的目的。为使中间包内钢流最佳化就应台理设计中间 包结构保证各铸流钢水成分温度均匀， 利于去除夹杂和提高添加荆收得率。台理钢 液流动尽量避免出现击穿流，要有一个限定了范围且具有完全混合特征的混返流（多 漉铸机适当大些），以促进夹杂物从钢液内排除；同时还应有一个较大的活塞流（层状流）， 死区应尽可能小。对于多流铸机，要求各个铸漉钢水的滞留时间应尽可能一样长和温度 均匀。2.2 减少中问包内夹杂技术去夹杂技术一方面是开发出防止钢水污染技术，从而在钢水向中间包注入时防止 二次氧化和混进渣流，包括中闻包加密封盖，钢包与中间包之间用长水日加Ar或其他惰 性气体保护，采用不向钢水析氧的新材料等
8、；另一方面则是减少中间包内夹杂物技术， 包括合理设计中间包结构促使钢流最佳化，加设挡渣墙吹入惰性气体搅伴，过滤技术 等。2.2.1 中间包容量大型化中间包容量大型化一方面有利于高速连铸；另一方面能保证钢液在中间包由停留更 长时间以利夹杂充分上浮、净化钢质、避免中间包渣卷入结晶器。中间包大型化后， 钢坯表面无缺陷率卣57 增至92 。2.2.2 增设中间包内装置中间包内加设挡墙、坎装置，进一步延长了钢水到达水口时间、可有效地促进夹杂 物上浮分离以及均匀成分和温度。合理的墙、坎组合 及二挡墙双坝组合可促进钢水 流动的最佳化，使活塞流（层状流）区扩大，混合流区减小，死区大幅减小，为稳定连铸 获得优质
9、纯净钢创造了有利条件。2.2.3 情性气体搅拌中间包内吹入惰性气体也是提高钢维度的一项有效措施，通过中间包底部多孔砖或 甩吹气管向中间包内吹人情性气体。由于气泡上浮，引起钢流流动而增大夹杂物上浮速 度，有利于去除夹杂物。由于底吹透气砖搅拌气泡台体成长引起中间包液面尉烈波动， 同时使气泡吸附夹杂物的效率降低，所以已开发采用了埋入透气砖的回转喷括，使徽细 气泡扩散，帮助捕捉，去除夹杂物，尤其是对50mm以一夹杂物去除效果更佳，而且有 效地防止了 AI2O3 ；粘附中间包水口。但吹气量不宜过大，否则会导致结瘤，使钢水搅 动加尉，从而使夹杂物上浮到表面后，由于惯性力作用，使之难以在钢液面上停留而返 回
10、到钢水内，对去除夹杂物不利。甚至出现相反效果法国研制了一套包底吹惰性气体生 产纯净钢的工艺_。唆气装置埋在加入合成纤维的耐火材料浇包和整体包衬内，欢气管 组成网络，管上有2mm的小孔。吹气时从孔隙均匀咴出细小气泡，在中间包中形成一 堵“墙”，加强了钢液向液面的循环运动和夹杂物的垂直运动形成气泡与夹杂物碰撞并 吸收夹杂物。促进夹杂物的上浮排除。此工艺去除夹杂物净化钢液效果明显。对大于 200um的大型夹杂去除效率为98%，对lOo200um的中型夹杂去除效率为93%，对小 于100um的夹杂物去除效率为47%。2.2.4 过滤技术钢水在中间包内通过过滤器，利用遮拦效应和冲撞效应去除大部分夹杂物对
11、降低 夹杂物有显著效果水平过滤器能减少中间包内以及中间包到结晶器之闻钢水的揣流，丽 使钢流平稳性相当好；另外水平设置过滤器能在中间包水口上方蚨根本上消除涡流的 形成。过滤器垂直设置与挡墙组合时，其效果亦好（表1）过滤器、双隔墙去除率（）比较表1去降率（）AI2O3SiO2夹杂物过滤511644双隔3730412.3 加热净化钢液技术中间包加热可以防止浇铸末期钢液温度偏低提高钢液过热度而产生严重的中心偏 析-还可促使包内所有铸流的钢水保护相同的温度|在操作中恒定地保护。持所要求的钢 水过热度能大大改善连铸条件，降低出钢温度、降低耐材消耗、降低生产成本；同时， 中间包加热但进了钢水对流、使夹杂物有
12、充分的上浮机会，清洁了钢质，改善了铸坯质 量。由于中间包加热使钢液温度更加均匀，过热度更小（2. 5C），铸态组织偏析小，结 构均匀，质量提高；同时，中间包渣层经过加热更加活跃，增加渣层从钢水中吸收夹杂 的能力，速就使中间包有可能起到更加广泛的精炼作用 因此，开发净化钢液的加热等 技术，对满足新品种、高质量铸坯的要求-无疑是一有效举措2.4 防止钢液=洗氧化技术浇注过程中，中间包加盖能有效地减少热损失，避免钢水完全暴露在空气中发生二 次氧化钢包长水口和Ar封保护是一项有效提高钢质量的有效措施。在中间包长水口内充 入N 2或Ar .可有效地控制钢水中氢和氧含量。 中间包内加保护渣有利于铼护钢液，
13、其优点甚多，如保温、控制钢水过热度、吸附夹杂、 纯洁钢1水、隔绝空气防止吸气等。我国对保护渣的研究和使用主要集中于结晶器用保护 渣，对中间包保护渣重视不够。国外在中间包钢液污染方面散了大量卓有成效的研究工 作，并且取得了可喜的成绩。研究结果表明：空气氧化是造成中间包钢液污染的主要原 因.连铸过程中空气氧化对中间包钢液的污染程度减少了，而炉渣对中间包钢液的污染 增加了。3 中间包钢水精炼技术中间包钢水精炼，可以使钢水在浇铸前精确地调整其成分和温度保证连铸均衡生 产保证铸坯内部洁净和表面质量稳定。3.1 气体含量控制般采取控制向大包长水口钢流供给的N气量将EN1控制在成分限定范围内；利用密 封中间
14、包气被大包流入的钢流流股卷入产生的小气泡脱氧，使H含量降低40左右，保 证H 含量不出格3.2 合垒元素成分调整3.2.1 中间包喂丝技术中间包喂丝技术日益显示出其优越性因此国内外大力开发这一技术。中问包喂丝已 由单一的喂凡钙线向复合型硅钙钡（一（Ba）包芯线以及台金丝线方向发展。（1）中间包喂钙线向中间包喂入钙线能解决向钢包加入钙时所遇到的问题，如钙的回 收，向钢色喂入钙线会延长中间包浇钢的间隙时间，二次氧化以及正确控制化学成分等。 向中间包喂入钙线能使有害夹杂物从钢水中上浮容易，从而使钢的洁净度大大提高。与 用溢流控制设施不同+钙线喂入中间包实际上改变了夹杂物的化学组成，使兜杂物由 A12
15、O3。转变为12Ca0 7AI 0 .这样就降低了夹杂物溶点与密度，使夹杂物更易凝聚 和上浮。而留在钢中的夹杂物呈球形尺寸很小且分布均匀。向中间包喂入钙线改善了 钢的流动性并且大大提高了连铸比。中间包温度稍低于浇铸温度时，钙线能用来保持钢 水的流动性。钙线喂入能减轻由高熔点夹杂物引起的水口堵塞。连铸机有故障时，中间 包内钢水中喂入钙线能大量减少钢水的回炉。采用钙线喂入时是将硬的，耐磨的氧化铝 夹杂物变成了软的钙一铝夹杂物ZCaO 7AkO并且减少了夹杂总量，这样就提高了成品 钢材的机械性能，且能通过降低氧的活度来阻止气流与琉松的形成。(2)中间包喂入合金线中间包喂入合金线生产技术为生产特殊钢时极精确地控制钢 的化学成分提供了新的技术工艺。这种工艺比将合金分批加入中间包或传统的钢包冶金 技术有更大益处。向中间包喂入合金线能生产出以前难以生产或不能生产的许多特殊 钢。国内外正大力开发试验向中间包喂人多种丝线，以达到特殊冶金的目的。这些丝线 包括.Ti、B、TiB、Si、S、C、Al、mg和zr。值得注意的是，合金线喂入是一项新 技术，炼钢厂和合金丝线厂必须合作并发新的材料及应用技术，
