耐火材料中间包用技术

1 摘 要 本文介绍了中间包及其使用耐火材料的概况，中间包耐火材料的侵蚀机理和对钢水质量的影响，并对中间包用涂料的发展和该料的配比结合剂及各种添加剂的选择进行了细致的研究分析，并对提高涂抹料的使用效果和降低成本提出了自己的见解。 关键词: 连铸 中间包 涂抹料 性能 使用

Abstract This article has introduced tundish and its using refractories situation, the slag-resistance mechanism of tundish refractories,the influence to molten steel. This article carefully studies the development of tundish coating and how to select its bondings and its additives.This article also put forward own views to rising the effect and reducing the cost of using tundish coating.

Key words: con-casting tundish coating performance use 2

目 录 摘 要………………………………………………..…..1

Abstract……………………………………………..…..1

1、前言……………………………………………..……3

2、连铸中间包简介………………………………..….4

2.1中间包的类型…………………………………..…...4 2.2内衬结构及发展…………………………………..…5 2.2.1中间包衬内衬结构…………………………..…..5 2.2.2工作层用耐火材料的发展史…………………..…5 2.2.3工作衬的性能特点对比…………………….……8 2.2.4连铸中间包涂料的发展趋势………………….….9 3、中间包用涂抹料……………………………….…..10

3.1中间包对涂抹料质量的要求…………………….…...11 3.2原料准备……………………………………….…...11 3.3粒状料选择…………………………………….……12 3.4结合剂的选择…………………………………….....13 3.5 纸纤维加入量……………………………………....17 3.6镁砂的选择……………………………………….....17 3.7中间包涂抹料的生产与使用………………………....17 3.7.1中间包涂抹料的生产…………………………....17 3.7.2中间包涂抹料的施工……………………….…...17 3.7.3使用效果…………………………………….....18 4、结束语……………………………………………......19

5、致谢.............................................. 20

6、参考文献………………………………………….… 21 3

1 前言 我国从80年代连铸至今，钢铁工业有了巨大的发展。首先成坯率大幅度提高，降低了钢坯成本。其次去掉了繁杂的铸锭工艺，提高了生产效率，降低了工人的劳动强度，对钢材质量和钢材成份的均匀有了一定的提高。椐资料介绍，目前我国除了一些铸钢件和特殊锻造使用少量钢锭外，基本实现了全连铸。连铸比例达到97%以上。 近30年以来，各国的连铸技术有了突飞猛进的发展。特别是我国把推广以连铸工艺作为发展钢铁工业的一项重要技术政策后，连铸有了较大的提高。随着连铸技术的不断发展，中间包作为连铸生产中的重要的热工设备，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，对连铸钢坯的质量、成本及连铸生产的顺利进行具有重要作用。中间包在向着长寿命、多功能的方向发展，因而对中间包工作层材料寿命要求越来越高。目前工作层耐火材料包括有绝热板，涂抹料，干式料。 本文就对涂抹料的应用、发展与研究做些阐述。 4

2 连铸中间包简介 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，如在中间包中进行的钢水精炼和非金属夹杂物的消除等冶金过程。

图1 中间包示意图 2. 1中间包的类型 按浇铸钢种冶炼方式和是否需烘烤等条件，中间包大体分以下几种类型： (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，浇铸前预热至800－1100℃； (3)冷中间包，采用绝热板作内衬，在浇铸前不经预热即可使用。 5

2. 2内衬结构及发展 2.2.1中间包衬内衬结构 中间包衬一般由隔热层（材料为轻质砖或隔热材料）、永久层（粘土砖或浇注料）和工作衬（绝热、板涂料或干式料）组成。其中工作衬有多种，而涂料内衬目前使用比较普遍。 (1)保温层（10～30mm），该层紧挨着中间包钢壳，通常砌石棉板、保温砖或轻质浇注料。效果最好的为隔热纤维板，厚约12mm，热导率低，也易砌筑。 (2)永久层（100～200mm），该层与保温层相接触，其材料一般为粘土砖。整体永久衬最为普遍，浇注料一般为高铝质。 (3)工作层（20～50mm），该层与钢水接触，是关键部位。该内衬材料有半硅质、蜡石质、粘士砖、高铝砖、碱性砖（如镁质砖等）、锆英石砖；或用绝热板：硅质绝热板、镁质绝热板、镁橄榄石质绝热板；或用涂料：镁质、镁铬质及镁钙质涂料等。目前也有用浇注料作中间包内衬。 2.2.2工作层用耐火材料的发展史 （1）第一代工作衬 即无下作衬阶段(连铸工艺出现在20世纪70年代。欧洲可能延长到8O年代末)。把日前的永久衬直接当工作衬或钢水直接接浇在永久衬上。此方法只可用于无需洁净炼钢的低质钢的生产。工作衬的维修费用很高，而且清除使用后的渣壳也很困难。典型的高铝质低水泥浇注料内衬，其氧化铝含量在70%左右。其理化性能如表1所示（日新钢铁公司五厂65t中间包永久衬浇注料） 6

表1 日新钢铁公司五厂65t中间包永久衬浇注料理化性能 化学成分（%） 永久衬浇注料 Al2O3 61 SiO2 36

体积密度（g/cm3） 110℃，24h 2.52

1000℃，3h 2.50 1400℃，3h 2.48

线变化率（%） 110℃，24h 0 1000℃，3h -0.07 1400℃，3h +0.07

抗折强度（MPa） 110℃，24h 7.8 1000℃，3h 7.6 1400℃，3h 11.5

耐压强度（MPa） 110℃，24h 34

1000℃，3h 69 1400℃，3h 83

（2）第二代工作衬 即绝热板阶段(20世纪70-80年代)，材质大部分为镁质。典型的镁质板成分如表2所示 (瑞典研究的无机结合橄榄石基泡沫绝热板)，此绝热板是保证洁净炼钢的有效方法。该板以中间连锁板安装，与永久衬之间有填充砂支撑，并采用真空成型。它绝热性能良好，但安装时劳动强度大，而且在使用过程中容易造成钻钢变形从而导致寿命下降，影响到连铸阶段的正常生产。 7

表2 瑞典研究的无机结合橄榄石基泡沫绝热板理化性能 化学组成(%) MgO 60 SiO2 30 FeO 7 CaO 1 体积密度 （g/cm3) 1.0 抗折强度 （MPa) 2.0 导热系数（W/m·k） 0.5 寿命（浇注次数） 7

（3）第三代工作衬 为了提高中间包内衬的使用寿命，降低耐火材料消耗，便于清除内衬上的残渣和残钢，许多国家采用耐火涂抹料（手工）或喷涂料（机械喷涂）作保护层。涂料衬兴起于日本，瑞典、俄罗斯等欧洲国家也相继研究并以投入工业应用，而我国于20世纪90年代才相继推出试验。涂料的材质有镁质和镁钙质，从施工方法来看有:人工湿法涂抹、人工半干法机械喷涂、人工湿法机械喷涂、机械全自动化半干法喷涂等。 涂料衬采用湿法人工涂抹或机械喷涂时，需加入20%～30%的水。因而中间包使用前需要2～6h，甚至更长时间的干燥以便除去水分。涂料衬虽然有比绝热板有更好的整体使用性能，且解体性更好，便于清除渣壳，并且寿命还能满足现阶段连铸生产的需要，但是涂料衬无法满足更长连续浇钢工作环境的需要。 （4）第四代工作衬 为了适应高效连铸工艺的发展，国内的莱钢炼钢厂对连铸中间包定径水口快速更换与中间包长寿技术进行了研究，并率先开发成功。由于中间包对其工作衬使用寿命提出了更高的要求，因此第四代干式 8

料于20世纪90年代末应运而生，现有逐步取代涂料的趋势。由美国Universal Refractory Company率先研制使用的中间包干式工作衬已投入使用，其理化性能与喷涂料的性能比较，如表3所示： 表3 中间包干式料与喷涂料的性能比较 Universal干式料 典型喷涂料 化学成分%（MgO） 85～92 80～85 烧碱 % 2.5～3.0 1.0～3.0 所需水分% 0 20～30 处理后密度 (g/cm3) 2.1～2.2 1.4 典型干燥处理时间 h 1.25 1521.8 典型衬厚度 mm 10～15 15～20 最多连浇炉数及时间/包 ， h 162（95） 8～16（8～16）

2.2.3工作衬的性能特点对比 每一代工作衬都是不同历史发展阶段的产物，而且后一代相对于前一代都有其独特的优势，以下从八个方面分别比较了它们各自不同的性能特点，如表4所示： 表4 不同代工作衬的性能特点比较 浇注料衬(无工作衬) 绝热板 涂 料 干式料

材质 高铝质 硅质或镁质 镁质或镁钙质 镁质或镁钙质

施工方法 振动 真空机压 涂抹或喷涂 振捣 加热方式 慢 较慢 较快 迅速

抗侵渗性 抗渗好但抗侵差 均好 抗侵好但抗渗差 抗蚀性突出 解体性 无法解体 好 较好 优异 保温性 最差 好 较好 一般 洁净性 差 好 较好 较好 连浇时间 长且维护难 长且易钻钢 短且维护易 长且维护易