中间包是起什么作用的？其内衬结构是什么？

中间包是钢水包和结晶器之间用于钢水过渡装置。中间包承受连铸钢包流入的钢水后起“承上启下”作用，安装的位置如图1所示。

图1 中间包的安装位置

1-钢水包;2-中间包;3-结晶器;4-二冷区

中间包的主要任务是：(1)分流钢水。对多流连铸机通过中间包将钢水分配到各个结晶器;(2)稳流。降低钢 水静压力，保持中间包稳定的钢水液面，平稳地把钢水注入结晶器;(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。

中间包结构

中间包一般由包体、包盖、水口和塞棒等组成，包体的外壳是金属结构，内衬是耐火材料。它一般为矩形，也有“T”形、梯形或“V"形，其目的主要考虑减少钢水在注入时产生涡流， 同时考虑砌包清渣，吊挂时操作方便。

中间包的壳体用钢板焊接而成，它要求有足够的刚性，以便在高温工作、搬运、清理时不 变形，为此壳体外部都焊有加固筋板在大容量中间包内设有挡淹墙，用于隔离来自钢水包的钢流对中间包内钢液的扰动。为了减少钢水的散热，中间包应加盖保温。

中间包结构参数主要是中间包的长度、宽度和容量，中间包的长度主要取决于铸坯的流数和流间距，水口距包壁端部一般不小于200mm，有了这两个尺寸便可以决定中间包长度、宽度，主要考虑钢水注入位置与水口间的距离应有利于钢水的分配，并使钢水在中间包内不形成死角，钢水冲击点到最近水口中心的距离不应小于500mm，包体过宽会增加散热面积，降低中间包保温性能，同时会增加包体重量、加大中间包车轨距，并影响中间包支承设备的布置，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，中间包中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，水口的布置应符合铸坯断面、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，矩形中间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，减少湍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，有时也设置挡渣墙或隔墙。中间包构造示意图如图2所示。

图2 中间包构造示意图

a-双流长条形;b-长水口

1-包盖板;2-溢流嘴;3-包壁;4-包底;5-水口;

6-长水口;7-浸入式水口;8-钢水表面覆盖层

中间包内衬用耐火砖砌成，内壁有一定的锥度，以便于清渣和勘砖挤紧外壳与砌衬间铺石棉板，以减少散热。包底装一个或多个水口，顶部设有包盖，目的是为了保温和浇铸时保护钢包包底，不致因过热烘烤而变形。浇注前将中间包清扫干净，内衬烘烤至1100℃左右，以免开浇时水口冻结。

中间包技术操作对保证连铸顺利运行至关重要。在操作时必须注意以下几点：

(1) 中间包水口比钢包水口小容易冷却堵塞，

(2) 靠中间包的钢水高度来调节控制中间包内钢水流入结晶器。高度高的钢水流出量多，反之浅的钢水流出量少。

(3) 钢水液面高度一般在550mm，不能低于300mm以下。

(4) 浇注温度(中间包内温度) 因钢种不同而不一样，最合适的温度是：钢的凝固点+(30〜40)℃。例如某一钢种凝固点是1510℃十(30〜40) ℃。中间包浇注温度为1540〜1550℃。为使温度达到1540〜1550℃要按情况调节钢水高度。

(5) 中间包内钢水温差为5〜10℃左右，如3流连铸机;2流温度较高，容易拉漏;1流和3流温度较低容易堵塞水口。

(6) 中间包内钢水温度变化规律如图3所示。

图3 中间包内钢水温度变化规律

钢水在钢包内沿包壁高度的温度变化，决定了连铸过程中中间包钢水温度的变化规律。一般在开浇15〜20min之后，中间包包衬温度逐渐上升，钢水温度也比前期提高，在浇注中期，只要保持中间包钢液面的稳定的高度，中间包钢液面温度一般不会发生大的波动。在钢包浇注后期，中间包钢水温度才相应下降。但由于中间包内衬温度已经提高，所以温度下降要比前期少。

连铸前中间包的预热程度是影响中间包前期钢水温降的主要因素，中间包衬工作面的温度每提高300〜500℃，与中间包衬接触的钢水的温度损失可减少20%〜25%。图4表示了中间包预热温度与钢水温度之间的关系。

图4 中间包内衬温度与钢水温度的关系

中间包类型及内衬结构

按浇注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顶热至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，采用绝热板作包衬，在浇注前不经预热即可使用。

中间包内衬耐火材料组成，大体包括以下部分，如图5所示。

图5 中间包用耐火材料组成图

1-包壳;2-永久层;3-工作层;4-包底;5-包盖;

6-塞棒;7-袖砖;8-塞头;9-座砖;10-水口砖

(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、粘土砖、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。

(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，其材质基本与工作层相当，中间包包底工作层受钢水冲击部位最易损坏，要求抗侵蚀耐磨损，一般用高铝砖或致密高铝砖和铝铬砖，也用特制大块的高强度焦油镁砖。钢水冲击部位也釆用锆英石砖增强。

(6) 包盖覆盖在中间包上，可起保温和防止钢水飞溉等作用，其材质通常采用粘土质或高铝质耐火浇注料作包盖。

(7) 挡渣墙(堰)，该墙砌于中间包内，可以是单墙，也可以是双墙，挡渣墙(堰)的材质，通常是高铝砖，也可以制成预制块，其目的是用来挡渣的。为提高钢水的清洁度，在挡渣墙上还可以设置钢水过滤器。

中间包的功能

连铸中间包原为钢水保温用，主要目的是钢水分配和整流。随着中间包钢水缓慢冷却技术，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主要的精炼容器(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，相应地不断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。

A 净化功能

为生产高纯度的洁净钢，在中间包底安装多孔透气砖或在工作层和永久层之间嵌入多孔的管状气体分配器，或在挡渣墙上安装多孔砖进行吹氩，使氩气泡均匀从底部上浮，促进夹杂物排除。这些装置可消除浇注初期钢水增氢，钢中氧化物夹杂降低，减轻了镀锡板上Al₂O₃夹杂引起的缺陷等，大幅度降低了非金属夹杂物的含量。

B 调通功能

为使浇注过程中，中间包前、中、后期钢水溫差小于5℃接近液相线温度浇注，扩大铸坯等轴晶区，减少中心偏析，可采取向中间包加小块废钢、喷吹铁粉等措施，以调节钢水温度。

C 成分微调

由中间包塞杆中心孔向结晶器喂入铝、钛、硼等包芯线，实现钢中微合金成分的微调，既提高了易氧化元素的收得率，又可避免水口堵塞。

D 精炼功能

在中间包钢水表面加入双层渣吸收钢水中上浮的夹杂物，或者在中间包喂钙线改变Al₂O₃夹杂形态，防止水口堵塞。

E 加热功能

在中间包采用感应加热和等离子加热等措施，可准确控制钢水浇注温度在±3〜±5℃。连铸中间包在开浇初期，换钢包或浇注末期釆用中间包加热，以补偿钢水温度的降低，使钢水温度保持在目标温度附近，这有利于浇注操作的稳定性，提高铸坯质量，同时在正常浇注期内，适当加热可以补偿钢水的自然温降。加热方法包括电弧等离子和感应加热等，生产上常用的上要是感应加热和等离子加热法。

(1))感应加热法。感应加热器安装在中间包底部，既可加热钢水，也可借助于电磁力搅拌钢水促进夹杂物上浮。如日本千叶厂在8t中间包采用感应加热，钢水温度控制在目标温度0〜5℃ (无加热为10〜20℃)，使不铸钢坯皮下夹杂减少1/4〜1/2。冷轧不锈钢板缺陷大为降低，达到正常浇注状态的成品水平。

(2)等离子加热法。在中间包采用专门的电弧发射器，产生高温等离子体来加热铜水。此法优点是：1)等离子体发生器可安装在中间包上方，使用调节方便。2)在加热过程中，可通过检测钢水温度、液面高度、拉速等参数来调节输入功率，精确地控制钢水温度达到目标温度值。3)不污染环境，这种等离子加热的效果，能控制中间包钢水目标温度在±1〜±5℃，可使中间包在热状态下重复使用200次。降低了耐火材料消耗，增加了产量，又能促进夹杂物上浮，有利于提高质量，中间包钢水面上有完整的液渣覆盖层，可防止二次氧化，提高钢水纯净度。

在板坯和小方坯连铸机中间包上都可安装等离子加热装备。

F 中间包向大型化发展

目前板埋连铸机中间包容量在逐步增大，60年代中间包容量为6t，80年代大多数在 45t以上。目前，最大的中间包容量达80t，中间包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)换钢包时不减拉速，保持中间包浇注稳定，防止液面低于临界值产生漩涡，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。

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