中间包基础知识.

简述

中间包是个耐火材料容器，从钢包浇下来的钢水由中间包水口分配到各个结晶器中。

连铸具有提高金属收得率和降低能耗的优越性，使炼钢生产工序简化，流程缩短，生产效率显著提高。

中间包作为冶金反应器是提高钢产量和质量的重要一环。无论对于连铸操作的顺利进行，还是对于保证钢液品质符合需要，中间包的作用是不可忽视的。通常认为中间包起以下作用：

1、分流作用。对于多流连铸机，由多水口中间包对钢液进行分流。

2、连浇作用。在多炉连浇时，中间包存储的钢液在换盛钢桶时起到衔接的作用。

3、减压稳流作用。盛钢桶内液面高度有5—6m，冲击力很大，在浇铸过程中变化幅度也很大。中间包液面高度比盛钢桶低，变化幅度也小得多，因此可用来稳定钢液浇铸过程，减小钢流对结晶器凝固坯壳的冲刷。

4、保护作用。通过中间包液面的覆盖剂，长水口以及其他保护装置，减少中间包中的钢液受外界的污染。

5、清楚杂质作用。中间包作为钢液凝固之前所经过的最后一个耐火材料容器，对钢的质量有着重要的影响，应该尽可能使钢中非金属夹杂物的颗粒在处于液体状态时排除掉。

中间包工艺要求：

1、散热好，面积小

2、保温性能好，外形简单

3、水口的大小与配置满足铸坯断面、流数和连铸机布置形式

4、便于浇注、清包和砌砖

5、长期高温下的结构稳定性。

中间包的总体结构

连铸机上均采用底铸式中间包。它由包体、包盖、塞棒和水口等几部分组成，有长圆形、椭圆形以及三角形等。

1.包体和包盖包体包括包壁和包底。包壁有外壳和内衬组成。外壳一般用12—20mm厚的钢板焊成，易于制造。或用铸钢结构，刚性好但重量较大。外壳上设有吊放罐用的吊钩（环）、安放对准用的支架和供烘烤罐时散发水蒸气用的排气孔。内衬由耐火砖砌成，其内应有一定的倒锥度，以便清渣和砌砖牢固。内衬主要包括：工作层，永久层为30~40mm左右，用粘土砖砌筑；工作层如用耐火砖（粘土质、高铝质等）砌筑时厚度在100mm以上，用绝热板砌筑时视绝热板的厚度而定，一般在30~40mm左右。

在方坯连铸机上，近年来普遍采用了“冷”中间罐，它的工作层是用绝热板（酸性或碱性）和胶泥砌成。绝热板的大小按已砌好永久层的内型制作。绝热板一般壁厚取为30mm，底部为40mm。这种罐的特性是除水口外都不用烘烤，节省能耗，减少温降与残钢，装砌方便，可节省人力约为70%。

中间罐应设有灌盖，一是为了保温，二是用以保护盛钢桶的桶底不致过分受热而变形，中间罐的寿命主要取决于耐火砖和砌筑的质量。

2.中间罐的水口与塞棒在浇筑板坯和大方坯时，常用塞棒来调节水口的流量。浇铸小方坯时则多用定径水口。滑动水口也常应用在中间罐上。

（1）塞棒与盛钢桶上的塞棒一样，它是由钢联杆及多节袖砖组成的，近来正为等静压成形的整体塞棒代替。塞棒长时间在高温钢水中浸泡，容易融化，变形甚至断裂。为提高使用寿命，除采用高质量的耐火砖外，一般都在塞棒中通入压缩空气或氩气进行冷却。

（2）水口水口由含三氧化二铝70~75%的莫米面制作。依浇铸钢种不同，也有用氧化镁、氧化锆，还有用高铝石墨质或氧化锆质制作的。

水口是中间包寿命最短。滑动水口有插入式滑动水口、往复式滑动水口、旋转式滑动水口。

它们的共同特点都是采用三块滑板，上、下两块滑板固定不动，中间加一块活动滑板，用以控制钢流。其主要区别在于：插入式滑动水口是按照需要的顺序，将活动滑板一块接一块的由一侧插入两固定滑板之间，再从另一侧推出用过的活动滑板（共有两种，一种是调节钢流用的带有水口的活动滑板，另一种是关闭水口用的无水口的活动滑板）。而往复式滑动水口在两块固定滑板间只有一块带有水口的活动滑板，通过其往复运动达到控制钢流的目的。在旋转式的滑动水口上有一旋转托盘，上装有八块可动滑块，以备替换。每块可动滑板水口的两边都能用来控制钢流。由于插入式和旋转式滑动水口在浇铸过程中可以更换滑板，故比往复式滑动水口更适于中间罐长期连续使用工作的要求，效果较好。

实践证明，滑动水口工作比较安全可靠，寿命较长，能精确的控制钢流，有利于实现自动控制。

滑板尺寸与水口直径关系

滑板尺寸(mm) 最大水口直径(mm) 最大浇铸速度（t/min）124*124 20 0.5

161 38 1.25 202*274 53 2.50

236*274 68 5.0

当钢水从中间罐铸入结晶器时，无论是普通的塞棒式水口还是滑动式水口都不能消除钢水的氧化、飞溅和热量的散失等原因对铸坯质量的影响。近年来开始广泛使用侵入式水口。国内外的实践证明，侵入式水口的保护渣结合使用效果显著。因工作条件决定，要求侵入式水口应采用耐急冷急热，耐腐蚀并具有一定机械强度的耐火材料制成，通常用高铝石墨，熔融石英或高氧化铝陶瓷等。侵入式水口的形状和尺寸对铸坯质量有直接影响，可根据铸坯断面大小等具体条件选用，多用于大方坯和板坯连铸机上。按侵入式水口出口孔德方向和数目不同，可将其分为直孔式、双侧孔式和多孔式三种。目前只有双侧孔式水口应用比较广。侧孔对水平的倾角是侵入式水口的一个重要参数，一般不超过30度。

中间罐除具有上述基本结构外，为防止盛钢桶可能漏钢，在中间罐上也设有溢流槽的，以便将溢出的钢水流入事故钢包。为促使非金属夹杂更多的吸附于渣中，在中间罐里增加隔墙是很有必要的。

连铸比模铸增加了中间罐，使钢水温降较多。为减少钢水的热量损失，浇铸前中间罐必须充分预热，一般可用燃烧煤气、天然气或柴油等烘烤。国内多用柴油作燃料，压缩空气雾化，鼓风助燃。预热温度为1000~1300℃，烘烤时间一般为1.5~2h。烘烤时应特别注意水口的预热。

二、中间罐主要参数的确定

中间罐的容量、水口和罐体的主要尺寸都是它的主要参数

1.中间罐的容量中间罐的容量要选择适当，尤其在多炉连浇时，在不

降低拉速又要保证罐内必须的刚水量。容量过大钢水在罐内停留时间长，应

使罐的容量大于更换盛钢桶期间连铸机所必须的刚水量。容量过大钢水也多。

容量过小不能满足工艺要求。为此，中间罐的容量主要应根据盛钢桶容量、

铸坯断面大小和浇铸的速度与流数来确定。若铸坯断面面积为S （m 2），平

均拉速为V （m/min ），更换盛钢桶的时间为t （min ），流数为n ，钢水密度为r （t/m 3）时，则中间罐的容量G 中 应为： G 中

=1.3SVrtn （t ）

目前多数工厂，中间罐的容量按盛钢桶的容量确定。当盛钢桶容量较小

时，中间罐容量可取较大值。反之取较小值。

中间罐容量与盛钢桶容量比值 盛钢桶容量（t ）

中间罐容量占盛钢桶容量的百分数（%） 40以下 20~40 40~100

15~20 100以上

10~15

2.中间罐的高度与罐壁斜度 中间罐的高度取决于钢水在罐内的

深度。据实践经验，钢水深度一般不应小于400~450mm 。近年来由于侵入

式水口的应用，钢水深度可加大到500~600mm 以上，最大的可达1000mm 。

罐内钢液面到中间罐上口应保留有200mm 左右的高度。罐壁以有10~20%

的倒锥度为宜。

3.水口参数 水口之境应该根据最大浇铸速度来确定，要保证连铸

机在最大拉速时所需的钢流量。水口全开时钢流要圆滑而密室，不产生

飞溅或涡流。浇铸时必须经常控制水口开度，如用塞棒式水口，水口过

大，则塞头易冲蚀，钢流易散发。若浇小断面铸坯时，结晶器还容易溢

钢。而水口过小又会限制拉速，水口也易“冻结”。若中间罐内钢液深

度为h （m ），最大拉速时的刚流量为G （t/min ）时，则中间罐的水口直

径d （m ）可按下式计算：

D=gh

24πγG （m ） 式中 g ---重力加速度（m/s 2）；

r ---钢液密度（t/m 3）。

当连铸机浇铸大方坯或板坯时，水口直径也可以按浇铸速度、中间罐内钢液

深度等数据由图查得。

浇铸小方坯时，可根据铸坯断面，拉速及中间罐内液面高度由图查出定径水

口直径（mm ）。

水口个数和间距。当铸坯宽度小于500mm 时，一流只用一个水口。在这种情

况下，水口的个数和所浇铸的铸坯流数一样，水口间的距离即为结晶器的中

心距，也是流间距，为便于操作其值应大于600~800mm 。当铸坯宽度大于700mm

时，依具体尺寸适当增加水口个数。

酒钢不锈钢生产中间包用耐火材料调查

热负荷试车以来，不锈钢炼钢工序试生产运行平稳。为保证不锈钢正常生产。所用耐火材料必须高质量、低消耗，耐火材料的质量直接影响钢水的质量，耐火材料综合消耗(耐火材料产量与钢产量之间的比值)的不断降低，是耐火材料发展的重要标志。中间包是炼钢生产流程的中间环节。而且是由间歇操作转向连续操作的衔接点。中间包作为冶金反应器是提高钢产量和质量的重要一环。无论对于连铸操作的顺利进行，还是对于保证钢液品质符合需要，中间包的作用是不可忽视的。所以对酒钢不锈钢生产中间包用耐火材料做了一些调查。

中间包的功能

中间包是钢水包和结晶器之间用于钢水过度装置，中间包承受连铸钢包流入的钢水后起承上启下的作用。连铸中间包原为钢水保温用，主要目的是钢水分配和整流。随着中间包钢水冷却技术。钢水再加热技术、氩气密封技术、气体搅拌技术和清除钢水中非金属夹杂技术等的开发应用成功，连铸中间包已成为钢铁冶炼过程中在最后阶段最重要的精炼容器(炉)，并向大型化发展。目前。可以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，也称中间包冶金。随着对钢的质量要求日益提高，相应地开发各种钢包精炼技术，其目的都是为提高其纯净度，把钢水处理“洁净”。位于连铸钢包与结晶器之间的中间包，经过炉外精炼处理的钢水。注入中间包后可以进一步净化钢水。中间包的主要任务是：(1) 分流钢水。对多流连铸机通过将钢水分配到各个结晶器；(2) 稳流。?档透炙 惭沽Γ ３种屑浒 榷ǖ母炙 好妫 轿鹊匕迅炙 ⑷虢峋 鳎?(3) 贮存钢水。在多炉连浇更换钢包时，不减拉速，为多炉连浇创造条件；(4) 净化钢水。在较长的浇注时间内，使钢水温度基本不变，促使钢水中夹杂物进一步上浮，防止钢水和空气接触，避免吸氧、吸氮。连铸浇铸过程见图1所示：

图1 连铸浇铸过程

中间包结构

中间包一般由包体、包盖、水口、塞棒等组成。包体的外壳一般用钢板焊接而成，要求具有足够的刚性，以便在高温环境下承受浇铸、搬运、清渣和翻包等操作时不变形。中间包内衬是耐火材料。中间包内设有挡墙结构，用于隔离来自钢水包的钢流对中间包内钢液的扰动，使中间包内钢液流动更合理。有利于夹杂物的分离和上浮。中间包盖主要用于保温。减少钢液的散热损失。

中间包结构参数主要是中问包的长度、宽度和容量。中间包的长度主要取决与于铸坯流数和流问距，水口距包壁端部一般不小于200mm，有了这两个尺寸便可决定中间包的长度、宽度。主要考虑钢水注入位置与水口间的距离应利于钢水的分配，并使钢水在中间包内不形成死角。中间包容量一般是钢水包的20％～40％。近年来有增大的趋势，在多炉连浇时，中间包贮存的钢水应能保证正常浇注5min。

按中间包的作用，其结构应满足以下要求：力求散热面积小，保温性能好、外形简单、便于砌砖、清包和浇注操作。水口的位置应符合铸坯端面、流数的要求，在长期高温作用下。结构稳定可靠。

常用的中间包形状和大小是由流出的钢水流位置和流股数量决定的。多流连铸机通常采用长条形中间包，矩形中问包仅适用于单流连铸机。中间包容量的大小是由连铸速度决定的，一般应略大些，以便更换钢包时能继续浇铸。同时，要有足够的静压头，以保证钢水稳定流出，减少紊流和有利于非金属夹杂物上浮。因此，中间包墙与底是倾斜的。

目前中间包容量在逐步增大。其容量增大的优点如下：(1) 延长钢水在包内停留时间，有利于夹杂物上浮。(2) 换包时不减拉速，保持中间包浇注稳定，防止液面低于临界值产生旋涡，将渣子卷入到结晶器。(3) 整个浇注过程中钢液面稳定，有利于操作顺利进行。(4)中间包容量增大，有利于减少金属损失，降低操作费用。大型中间钢包更有利于生产洁净钢，产品表面和内部质量好。

中间包类型

按浇注钢种冶炼方式和是否需烘烤等条件，中间包大体分为以下几种类型：(1) 高温中间包。为某一特定的冶金过程所设置采用镁砖内衬预热至1500℃左右。(2) 热中间包，是常见的中间包，采用烧成砖或不烧砖或浇注料作内衬，浇注前预热至800～1100℃。(3) 冷中间包，采用绝热板作内衬，再浇注前不经预热即可使用。

中间包用耐火材料

1 中间包衬用耐火材料所具备的条件

(1) 耐钢水和熔渣的侵蚀，使用寿命长。(2) 具有良好的抗热震性，与钢水接触时不炸裂。(3) 具有较低的热传导率和微小的热膨胀性。使中间包衬有一定的保温性和良好的整体性。(4) 在浇注过程中钢水污染小，确保钢水质量。(5) 内衬材质的形状和结构要便于砌包和拆卸。

图2 中间包耐火材料组成

2 中间包衬用耐火材料的发展

我国正大力发展高效连铸技术。中间包冶金技术日益被重视。宝钢1995年已开始实施有关中间包综合耐火材料技术的开发应用。中间包镁钙质涂料、氧化钙质过滤器、碱性三重堰、碱性中间包覆盖剂等。已在连铸生产中推广使用。中间包综合技术大大提高了中间包钢水纯净度使铸坯的总氧量下降22.6％。同时铸坯中夹杂物数量、尺寸显著降低。

3 酒钢不锈钢生产中间包用耐火材料

中间包所用耐火材料

(1)保温层

(2)永久层：打结料

(3)工作层：镁质喷涂料

(4)挡墙、挡堰、缓冲器、冲击板

(5)三大件：侵入式水口、塞棒、保护套管，用铝锆质的

中间包现场使用情况：

自05年12月16日顺利生产出第一炉430不锈钢以来，不锈钢厂在短短两个多月的时间内，先后开发出了410S01、410S02、410、420、409L等五个新钢种。中间包使用情况基本达到预定的目标，在正常生产条件下目标包龄：4次，现在最高连浇次数5次，最低连浇次数1次，平均连浇次数2.8次。每炉钢浇注时间55min，钢水温度1525℃。

工作层用镁质喷涂料，涂料厚度45～55mm，侵蚀厚度平均10mm，30～35mm未被侵蚀，挡墙、挡堰、缓冲器基本完好，侵入式水口侵蚀严重，需进一步加强。

结束语

随着钢铁工业的飞速发展，耐火材料产品更新换代步伐加快，酒钢不锈钢中间包用耐火材料应紧跟国内外发展形势，向高起点、高质量、高寿命、低成本(经济炉??)方面发展，其经济包龄应紧跟国内外先进水平，只要这样才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。