炼钢中间包耐材配置及内衬常见问题

上一次我们说了连铸中间包的结构参数以及中间包在冶金过程中起到的作用。今天我们来详细的说一下中间包内衬所用耐火材料的配置问题。

因为要在中间包内完成钢水温度的控制、微量合金元素的精确调整和改善夹杂物的钙处理等，同时由于中间包的容量和承受的钢水温度均与钢包有较大的差别，所用的耐火材料也有所不同，但不管是哪一种中间包类型，所用的耐火材料都要满足下列要求：

(1)要求内衬材料耐钢水和熔渣的侵蚀，使用寿命要足够长。

(2)要求内衬材料具有良好的抗热震性，在与钢水接触时不炸裂。

(3)要求内衬材料具有较低的热传导系数和微小的热膨胀性，使中间包衬有一定的保温性和良好的整体性。

(4)要求内衬材料在浇注过程中，对钢水污染性小，以保证钢水质量。

(5)要求内衬材料的形状和结构，要便于砌包和拆卸。

中间包类型主要有：

(1)高温中间包

该中间包是为某一特定的冶金过程所设置的，包衬采用镁砖，预热到1500℃左右。

(2)热中间包

即目前钢厂常见的一种中间包，采用烧成砖或不烧砖或浇注料作包衬的中间包。在浇注前要预热到800～1100℃。

(3)冷中间包

采用绝热板作包衬，在浇注前不经预热即可使用。

至于选择哪一种中间包型式和哪些材质作包衬为好，这取决于浇注的钢种、冶炼方式、烘烤条件和钢厂本身所具备的能力。

中间包衬主要由下列几部分组成的：

(1)保温层(10~30mm)

该层紧挨着中间包钢壳，其材料通常是石棉板、保温砖或轻质浇注料。

(2)永久层(100~200mm)

该层与保温层相接触，其材料一般为粘土砖。

(3)工作层(20~50mm)

与钢水接触的一层，即工作层。该层内衬材料主要有：高铝砖、碱性砖(如镁砖等)，硅质绝热板、镁质绝热板、镁橄榄石质绝热板和涂料，如镁质、镁铬质涂料等。

目前也有用浇注料作中间包内衬的。

(4)座砖

镶嵌于中间包底，安装中间包水口用。其材料通常为高铝质。

(5)包底

中间包底，其材料基本与工作层相当。

(6)包盖

中间包盖，覆盖在中间包上，可起保温和防止钢水飞溅等作用，其材料通常采用粘土砖或浇注料制成。

(7)挡渣墙

该墙砌于中间包内，可以是单墙的，也可以是双墙的。单墙的或双墙的挡渣墙，顾名思义，其目的就是用来挡渣的，以提高钢水的清洁度。在其上还可以设置钢水过滤器，进一步除去钢水中夹杂物。挡渣墙的材质通常是高铝质，可以用砖砌筑在中间包内，也可以制成预制块，安放在中间包内。

中间包内衬耐火材料在使用过程中也经常会出现一些问题,在这里列举几个问题进行说明。

中间包耐火材料使用过程中出现的问题，有些是材料本身的质量问题，有些则跟现场施工有关系，需要认真观察分析。

㈠干式料无强度

中间包投入使用前，工作层干式料需要具备一定的低温强度，低温强度主要靠振动和烘烤获得。干式料经过振动和烘烤脱模一，经常会出现局部无强度或强度低的情况，极易造成塌包，影响连铸的案例生产。经过长期观察和分析得出，造成干式料无强度或强度低的原因主要有：

①烘烤问题：钢铁厂所用的中间包烘烤装置为煤气烘烤器，长期使用后会造成管道聚焦大量焦油或是烧嘴损坏，造成局部烘烤效果不佳而导致无强度或强度低。

②干式料受潮：干式料由70%的颗粒和30%的细粉组成，细粉包含镁砂和结合剂，细粉因为比表面积高极易吸水受潮，镁砂和结合剂吸水后水化变质导致结合剂失效，无法在烘烤时产生结合强度;

③结合剂搅拌不均匀：生产干式料时需要将各种颗粒、细粉和结合剂放在一起混合均匀，有时受人为因素或搅拌设备影响导致搅拌不均匀，部分干式料没有结合剂或结合剂含量很少导致烘烤脱模后局部无强度。

解决措施：首先需要保证烘烤器的烘烤效果，定期对煤气管道进行吹扫，清除焦油和灰尘，损坏的烧嘴及时更换，其次是需保证干式料干燥、混料均匀。

㈡湍流器上浮

湍流器在连铸生产过程中主要起到稳定钢流和保护冲击区的作用，属于挡渣墙系列耐火材料，一般采用镁质材料生产。在多炉连浇过程中，有时湍流器会滔在钢液表面，起不到稳定钢流和保护冲击区的作用，对钢液质量和安全生产不利。湍流器上浮是因为耐火材料的密度小于钢液密度，浸泡在钢液中就会上浮，湍流器上浮包括湍浮器边框上浮和整体上浮两种情况。湍流器边框上浮是因为镁质材料在高温钢液的浸泡下膨胀系数过大易造成开裂，而边框与冲击板接触部位又属于薄弱环节，易造成边框与冲击板分离，整体上浮是因为安装湍流器时底部工作层不平整，开浇后钢液钻入湍流器与工作层之间的缝隙造成湍流器整体上浮。

解决措施：其一是调整湍流器的配方，控制高温下的膨胀量;其二是安装湍流器时在工作层表面铺一层耐火粉，保证湍流器与工作层无缝隙。

㈢水口开裂渗钢

含锆芯的中包水口在浇注过程中易开裂导致渗钢，经常迫使连铸堵流生产或非正常停机。分析认为水口开裂主要是因为锆芯的抗热震性不佳。

解决措施：锆芯的体积密度不能过高，体积密度越高抗热震性越差，适当加粗水口坯体，可以防止钢液渗出。

㈣大包套管断裂

大包套管位于钢包下水口和中间包之间，其冶金作用是防止钢液从钢包流进中间包的过程中钢液飞溅和被氧化。大包套管在使用过程上最常见的问题是断裂，产生断裂的原因有两个方面，一是大包套管抗热震性能不佳，二是更换钢包时需要让大包套管和钢包下水口分离，当套管与钢包下水口粘的紧时浇钢工外对大包套管施加外力导致套管断裂。

解决措施：一是选用热膨胀系数和弹性模具均小的材料生产套管以提高抗热震性能;二是当套管与下水口无法分享时不能对套管下部施加外力，可以在套管上部钢壳处施加外力使其分离。

除了上述问题外，我们在和炼钢行业的一些从业者及生产者沟通交流过程中，发现还有诸如干式料的塌包、工作衬出现裂纹、水口损毁、挡渣墙剥落、渗钢等等问题。