中間包用耐火材料及耐火噴涂料對(duì)潔凈鋼的作用

中間襯里一般由保溫層、中間層和工作襯里組成。保溫層采用粘土磚或保溫板，中間層一般采用低水泥或超低水泥澆注料，氧化鋁含量為60%-80%。工作襯里應(yīng)滿足以下條件：

(1)耐鋼水和熔渣侵蝕，使用壽命長(zhǎng)；

（2）抗熱震性能好，與鋼水接觸時(shí)不爆裂；

（3）熱傳導(dǎo)率低，熱膨脹小，使中間包襯具有一定的保溫性和良好的完整性；

(4)澆注過程中不污染鋼水；

(5)易于砌包和拆卸。

中間包襯主要由以下部分組成：

(1)保溫層。

該層緊鄰中間包鋼殼，其材料通常為石棉板、保溫磚或輕質(zhì)澆注料。

(2)中間層。

該層與保溫層接觸，其材料一般為粘土磚。

(3)工作層。

與鋼水接觸的一層是工作層。本層內(nèi)襯材料主要包括：高鋁磚、堿性磚（如鎂磚等）、硅保溫板、鎂保溫板、鎂橄欖石保溫板及涂料，如鎂、鎂鉻涂料等。

中間包內(nèi)襯也有澆注料。

(4)座磚

鑲嵌在中間包底，安裝中間包水口。其材料一般為高鋁。

(5)包底

中間包底，其材料與工作層基本相同。

(6)包蓋

中間蓋，復(fù)蓋在中間包上，可以起到保溫和防止鋼水飛濺的作用，其材料通常由粘土磚或澆注料制成。

(7)擋渣墻。

墻建在中間包里，可以是單墻，也可以是雙墻。單墻或雙墻擋渣墻，顧名思義，其目的是擋渣，以提高鋼水的清潔度。還可以設(shè)置鋼水過濾器，進(jìn)一步去除鋼水中的雜物。擋渣墻的材料通常是高鋁的，可以用磚砌在中間包里，也可以做成預(yù)制塊，放在中間包里。

中間包主要有：

(1)高溫中間包。

中間包是為特定的冶金工藝設(shè)置的，包襯采用鎂磚，預(yù)熱至1500℃左右。

(2)熱中間包。

也就是說，目前鋼廠常見的中間包是燒磚或不燒磚或澆注料的中間包。澆筑前預(yù)熱至800~1100℃。

(3)冷中間包。

采用保溫板作為襯里，澆筑前不經(jīng)預(yù)熱即可使用。

至于選擇哪種中間包類型和哪種材料作為襯里，這取決于澆筑鋼種、冶煉方法、烘烤條件和鋼廠本身的能力。

耐火材料擋渣墻在煉鋼中間包工作層的性能優(yōu)勢(shì)

煉鋼中間包擋渣堰系列耐火材料:沖擊板、擋渣堰材料、理化指標(biāo)、優(yōu)缺點(diǎn)，以及鋼水流量對(duì)中間包的影響。

鋼水的理論停留時(shí)間是中間包容量和中間包鋼水流量的鋼水停留時(shí)間，但中間包鋼水流量不均勻，有些地方快，有些地方慢，特別是中間包底部有不活躍的鋼水停滯區(qū)，夾雜物難以上浮。鋼水在中間包中的實(shí)際平均停留時(shí)間比理論上的平均停留時(shí)間短。為充分有效利用中間包容積，促進(jìn)夾雜物上浮，采取措施在中間包中增加擋土墻和大壩，目的是：

1.消除中間包底部的死區(qū)；

2.改善鋼水流動(dòng)軌跡，使流動(dòng)沿鋼渣界面流動(dòng)，縮短夾雜物上浮距離，有利于渣的吸收；

3.將鋼包注流沖擊引起的強(qiáng)渦流限制在局部區(qū)域，防止紊流擴(kuò)散引起表面波，將渣子卷入鋼水中。

試驗(yàn)指出，中間包使用擋渣墻和壩后，鋼的清潔度提高了。無擋渣墻板坯表面鋁酸鹽夾雜2.9%，加擋渣墻2.1%。使用擋渣墻和壩，板坯表面夾雜從2.1%降至0.3%。

鎂擋渣墻的優(yōu)點(diǎn)擋渣墻主要由鎂、高鋁和尖晶石制成。鎂擋渣墻的優(yōu)點(diǎn)如下：

1.抗熱震性能好；

2.在工作溫度下具有佳的熱強(qiáng)度；

3.浸泡在鋼水中，PO2含量低時(shí)強(qiáng)度高；

4.帶入鋼水的氧含量較低，比高鋁擋渣墻少80%；

5.吸收夾雜物中的Al2O3，在擋渣墻表面形成尖晶石；

6.低成本。

目前使用的中間包工作包括涂料、保溫板、干振動(dòng)料等。

中間包涂料包括鎂、鎂鉻和鎂鈣。特別是鎂鈣涂料不僅對(duì)鋼水和鋼渣具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，而且具有凈化鋼水的作用，在大型鋼袋中使用效果良好。

目前，MgO和MgO-CaO耐火噴涂通常以FS為組合劑。由于FS粒度非常細(xì)（大部分小于1μm），活性高，容易在水中形成Si-OH結(jié)構(gòu)，可形成=Si-O-H+。對(duì)于MgO耐火噴涂，即在MgO-SiO2-H2O系統(tǒng)中，會(huì)發(fā)生以下反應(yīng)：

上述一系列反應(yīng)可在常溫下發(fā)生，使噴涂層硬化，具有較高的常溫強(qiáng)度。反應(yīng)式4-8形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不隨熱處理溫度的升高而分散。反應(yīng)式4-10和反應(yīng)式4-11生成的3Mgo.4SiO2.H2O和3Mgo.2SiO2.2H2O可在900℃左右轉(zhuǎn)化為2Mgo-SiO2組合相，使噴涂層產(chǎn)生較高的中溫強(qiáng)度。這就是為什么FS組合的MgO耐火噴涂層在整個(gè)溫度范圍內(nèi)具有較高的強(qiáng)度。

FS組合的MgO-CaO質(zhì)耐火噴涂，首先形成的含水MgO-SiO2組合相，在烘烤和使用過程中會(huì)逐漸轉(zhuǎn)化為2cao-SiO2和3cao-SiO2組合相，并與MgO-CaO相直接結(jié)合，提高M(jìn)gO-CaO質(zhì)耐火噴涂的高溫性能。

濕噴涂料在中間包的應(yīng)用

同時(shí)具備中間包應(yīng)用條件的堿性耐火噴涂主要包括MgO質(zhì)量、2MgOSiO2/MgOSiO2-MgO質(zhì)量和MgO-CaO質(zhì)量。目前常用的是MgO質(zhì)量，其MgO含量大于85%；其次是2MgOSiO2/2MgOSiO2-MgO質(zhì)量，MgO含量通常大于60%。為了進(jìn)一步提高冶金效果，選擇MgO-CaO質(zhì)量，其CaO含量不小于8%。各種堿性耐火噴涂均為普通、優(yōu)質(zhì)、保溫三系列。

Mgo以燒結(jié)鎂砂或電熔鎂砂為主要原料，Mgo不小于90%，好Mgo不小于95%。

2MgOSiO2/2MgOSiO2-MgO以鎂橄欖故石為主要原料，為提高耐久性，可配入一定量的鎂砂。

MgO-CaO以CaO材料為主要原料(主要是骨料)，以鎂砂為細(xì)粉(基質(zhì))。

鎂鈣耐火噴涂料對(duì)潔凈鋼的作用

Mgo-CaO耐火噴涂可以用來說明減少鋼中混合物的影響。我國(guó)幾家大板坯連鑄鋼廠拉速普遍較快。使用保溫板時(shí)，第一爐氣泡廢品率高達(dá)30%，開澆率只有80%左右。使用Mgo-CaO耐火噴涂后，對(duì)板坯進(jìn)行抽樣檢查，未發(fā)現(xiàn)氣泡廢品，開澆全部成功。

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果和噴涂現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用后情況的分析，我們可以看到，在澆鋼過程中，MgO-CaO耐火噴涂料吸附鋼水中的AI2O3.SiO2.Fe2O3等夾雜物與自身反應(yīng)燒結(jié)。隨著澆鋼時(shí)間的增加，鋼水中的各種夾雜物逐漸進(jìn)入涂層，導(dǎo)致涂層本身的CaO/SiO2比發(fā)生變化。

從比較統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，Mgo-CaO耐火噴涂澆筑普通碳鋼硅酸鹽夾雜物的大直徑遠(yuǎn)小于硅質(zhì)保溫板的中間包裝，開澆第一爐鋼時(shí)操作順利，撈渣少，開澆率100%。鑄造硬線鋼時(shí)，粗硅酸鹽混合比例遠(yuǎn)低于硅質(zhì)保溫板中間包裝。從Mgo-CaO耐火噴涂在各鋼廠的應(yīng)用實(shí)踐結(jié)果來看，Mgo-CaO耐火噴涂對(duì)鋼水的清潔效果明顯，與傳統(tǒng)的硅質(zhì)保溫板和Mgo耐火噴涂相比具有很大的優(yōu)勢(shì)。隨著我國(guó)連鑄比例的不斷提高。隨著品種鋼尤其是特種合金鋼比例的增加，鋼材質(zhì)量尤其是清潔度的要求越來越高。估計(jì)這種堿性耐火噴涂料將得到廣泛應(yīng)用。

如何提高中間包的使用壽命

連鑄中間采用上水口，傳統(tǒng)形狀為喇叭直通形，鋼流控制靠塞棒和喇叭形上水口接觸線進(jìn)行調(diào)整。隨著鑄造時(shí)間的延長(zhǎng)，喇叭形上水口的鋼口和塞頭不斷腐蝕，導(dǎo)致吻合不嚴(yán)，鋼水失控，停止鑄造。同時(shí)，由于直徑擴(kuò)大，上水口出口失控，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成事件。

某廠將上水口的喇叭形接鋼口改為球面碗形漏斗擴(kuò)張形接鋼口。因此，當(dāng)水口與塞棒配合時(shí)，由原來的線接觸改為球面接觸，增加了封閉面積，使其很好地匹配和控制鋼流。由于漏斗膨脹，漏斗柄起到定徑水口的作用，通過膨脹部位的鋼水旋轉(zhuǎn)成渦流進(jìn)入結(jié)晶器，使進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水溫度分布均勻，減少鋼坯形成中的裂紋和脫口，提高鑄坯質(zhì)量。同時(shí)，工廠將上水口和下水口的錐形工作段改為等徑柱工作段。即使上水口頭部失去功能，工作段仍能有效控制鋼水，穩(wěn)定鑄造和關(guān)閉，使出水口具有雙重保險(xiǎn)功能。材料方面，工廠將上水口球面碗形漏斗和下水口的等徑柱段由普通材料改為特殊材料，即成為復(fù)合水口，提高了水口的耐沖刷性和耐腐蝕性。

復(fù)合出水口用于鋼鐵總廠煉鋼矩形坯。鑄造20mnsi鋼的爐數(shù)由2-3爐增加到12-I3爐，連鑄時(shí)間由2h增加到10h，效果明顯，大大提高了中間包的使用壽命。