中间包用耐火材料及耐火喷涂料对洁净钢的作用

中间衬里一般由保温层、中间层和工作衬里组成。保温层采用粘土砖或保温板，中间层一般采用低水泥或超低水泥浇注料，氧化铝含量为60%-80%。工作衬里应满足以下条件：

(1)耐钢水和熔渣侵蚀，使用寿命长；

（2）抗热震性能好，与钢水接触时不爆裂；

（3）热传导率低，热膨胀小，使中间包衬具有一定的保温性和良好的完整性；

(4)浇注过程中不污染钢水；

(5)易于砌包和拆卸。

中间包衬主要由以下部分组成：

(1)保温层。

该层紧邻中间包钢壳，其材料通常为石棉板、保温砖或轻质浇注料。

(2)中间层。

该层与保温层接触，其材料一般为粘土砖。

(3)工作层。

与钢水接触的一层是工作层。本层内衬材料主要包括：高铝砖、碱性砖（如镁砖等）、硅保温板、镁保温板、镁橄榄石保温板及涂料，如镁、镁铬涂料等。

中间包内衬也有浇注料。

(4)座砖

镶嵌在中间包底，安装中间包水口。其材料一般为高铝。

(5)包底

中间包底，其材料与工作层基本相同。

(6)包盖

中间盖，复盖在中间包上，可以起到保温和防止钢水飞溅的作用，其材料通常由粘土砖或浇注料制成。

(7)挡渣墙。

墙建在中间包里，可以是单墙，也可以是双墙。单墙或双墙挡渣墙，顾名思义，其目的是挡渣，以提高钢水的清洁度。还可以设置钢水过滤器，进一步去除钢水中的杂物。挡渣墙的材料通常是高铝的，可以用砖砌在中间包里，也可以做成预制块，放在中间包里。

中间包主要有：

(1)高温中间包。

中间包是为特定的冶金工艺设置的，包衬采用镁砖，预热至1500℃左右。

(2)热中间包。

也就是说，目前钢厂常见的中间包是烧砖或不烧砖或浇注料的中间包。浇筑前预热至800~1100℃。

(3)冷中间包。

采用保温板作为衬里，浇筑前不经预热即可使用。

至于选择哪种中间包类型和哪种材料作为衬里，这取决于浇筑钢种、冶炼方法、烘烤条件和钢厂本身的能力。

耐火材料挡渣墙在炼钢中间包工作层的性能优势

炼钢中间包挡渣堰系列耐火材料:冲击板、挡渣堰材料、理化指标、优缺点，以及钢水流量对中间包的影响。

钢水的理论停留时间是中间包容量和中间包钢水流量的钢水停留时间，但中间包钢水流量不均匀，有些地方快，有些地方慢，特别是中间包底部有不活跃的钢水停滞区，夹杂物难以上浮。钢水在中间包中的实际平均停留时间比理论上的平均停留时间短。为充分有效利用中间包容积，促进夹杂物上浮，采取措施在中间包中增加挡土墙和大坝，目的是：

1.消除中间包底部的死区；

2.改善钢水流动轨迹，使流动沿钢渣界面流动，缩短夹杂物上浮距离，有利于渣的吸收；

3.将钢包注流冲击引起的强涡流限制在局部区域，防止紊流扩散引起表面波，将渣子卷入钢水中。

试验指出，中间包使用挡渣墙和坝后，钢的清洁度提高了。无挡渣墙板坯表面铝酸盐夹杂2.9%，加挡渣墙2.1%。使用挡渣墙和坝，板坯表面夹杂从2.1%降至0.3%。

镁挡渣墙的优点挡渣墙主要由镁、高铝和尖晶石制成。镁挡渣墙的优点如下：

1.抗热震性能好；

2.在工作温度下具有佳的热强度；

3.浸泡在钢水中，PO2含量低时强度高；

4.带入钢水的氧含量较低，比高铝挡渣墙少80%；

5.吸收夹杂物中的Al2O3，在挡渣墙表面形成尖晶石；

6.低成本。

目前使用的中间包工作包括涂料、保温板、干振动料等。

中间包涂料包括镁、镁铬和镁钙。特别是镁钙涂料不仅对钢水和钢渣具有较高的化学稳定性，而且具有净化钢水的作用，在大型钢袋中使用效果良好。

目前，MgO和MgO-CaO耐火喷涂通常以FS为组合剂。由于FS粒度非常细（大部分小于1μm），活性高，容易在水中形成Si-OH结构，可形成=Si-O-H+。对于MgO耐火喷涂，即在MgO-SiO2-H2O系统中，会发生以下反应：

上述一系列反应可在常温下发生，使喷涂层硬化，具有较高的常温强度。反应式4-8形成的网状结构不随热处理温度的升高而分散。反应式4-10和反应式4-11生成的3Mgo.4SiO2.H2O和3Mgo.2SiO2.2H2O可在900℃左右转化为2Mgo-SiO2组合相，使喷涂层产生较高的中温强度。这就是为什么FS组合的MgO耐火喷涂层在整个温度范围内具有较高的强度。

FS组合的MgO-CaO质耐火喷涂，首先形成的含水MgO-SiO2组合相，在烘烤和使用过程中会逐渐转化为2cao-SiO2和3cao-SiO2组合相，并与MgO-CaO相直接结合，提高MgO-CaO质耐火喷涂的高温性能。

湿喷涂料在中间包的应用

同时具备中间包应用条件的碱性耐火喷涂主要包括MgO质量、2MgOSiO2/MgOSiO2-MgO质量和MgO-CaO质量。目前常用的是MgO质量，其MgO含量大于85%；其次是2MgOSiO2/2MgOSiO2-MgO质量，MgO含量通常大于60%。为了进一步提高冶金效果，选择MgO-CaO质量，其CaO含量不小于8%。各种碱性耐火喷涂均为普通、优质、保温三系列。

Mgo以烧结镁砂或电熔镁砂为主要原料，Mgo不小于90%，好Mgo不小于95%。

2MgOSiO2/2MgOSiO2-MgO以镁橄榄故石为主要原料，为提高耐久性，可配入一定量的镁砂。

MgO-CaO以CaO材料为主要原料(主要是骨料)，以镁砂为细粉(基质)。

镁钙耐火喷涂料对洁净钢的作用

Mgo-CaO耐火喷涂可以用来说明减少钢中混合物的影响。我国几家大板坯连铸钢厂拉速普遍较快。使用保温板时，第一炉气泡废品率高达30%，开浇率只有80%左右。使用Mgo-CaO耐火喷涂后，对板坯进行抽样检查，未发现气泡废品，开浇全部成功。

通过对实验室试验结果和喷涂现场实际使用后情况的分析，我们可以看到，在浇钢过程中，MgO-CaO耐火喷涂料吸附钢水中的AI2O3.SiO2.Fe2O3等夹杂物与自身反应烧结。随着浇钢时间的增加，钢水中的各种夹杂物逐渐进入涂层，导致涂层本身的CaO/SiO2比发生变化。

从比较统计数据来看，Mgo-CaO耐火喷涂浇筑普通碳钢硅酸盐夹杂物的大直径远小于硅质保温板的中间包装，开浇第一炉钢时操作顺利，捞渣少，开浇率100%。铸造硬线钢时，粗硅酸盐混合比例远低于硅质保温板中间包装。从Mgo-CaO耐火喷涂在各钢厂的应用实践结果来看，Mgo-CaO耐火喷涂对钢水的清洁效果明显，与传统的硅质保温板和Mgo耐火喷涂相比具有很大的优势。随着我国连铸比例的不断提高。随着品种钢尤其是特种合金钢比例的增加，钢材质量尤其是清洁度的要求越来越高。估计这种碱性耐火喷涂料将得到广泛应用。

如何提高中间包的使用寿命

连铸中间采用上水口，传统形状为喇叭直通形，钢流控制靠塞棒和喇叭形上水口接触线进行调整。随着铸造时间的延长，喇叭形上水口的钢口和塞头不断腐蚀，导致吻合不严，钢水失控，停止铸造。同时，由于直径扩大，上水口出口失控，严重时会造成事件。

某厂将上水口的喇叭形接钢口改为球面碗形漏斗扩张形接钢口。因此，当水口与塞棒配合时，由原来的线接触改为球面接触，增加了封闭面积，使其很好地匹配和控制钢流。由于漏斗膨胀，漏斗柄起到定径水口的作用，通过膨胀部位的钢水旋转成涡流进入结晶器，使进入结晶器的钢水温度分布均匀，减少钢坯形成中的裂纹和脱口，提高铸坯质量。同时，工厂将上水口和下水口的锥形工作段改为等径柱工作段。即使上水口头部失去功能，工作段仍能有效控制钢水，稳定铸造和关闭，使出水口具有双重保险功能。材料方面，工厂将上水口球面碗形漏斗和下水口的等径柱段由普通材料改为特殊材料，即成为复合水口，提高了水口的耐冲刷性和耐腐蚀性。

复合出水口用于钢铁总厂炼钢矩形坯。铸造20mnsi钢的炉数由2-3炉增加到12-I3炉，连铸时间由2h增加到10h，效果明显，大大提高了中间包的使用寿命。