关于中间包用耐火材料及施工的问题

1、什么是中间包?

中间包由中间包本体、中间包盖、塞棒、中间包滑动水口组成。中间包本体外壳是钢板焊接的，包体内衬为耐火材料，包底设有水口，在中间包的两侧各有一对用于吊装的钩子及耳轴便于吊运，此外考虑到中间包水口出事故产生钢水的溢流，故设有溢流槽，在钢包长水口两侧分别安有挡渣堰以减小钢液卷溢的程度和控制钢液流动。中间包盖是由钢板焊接而成的，内有浇注料用于保温和防止钢液飞溅。包盖上设有预热孔、塞棒用孔及中间包浇注孔。

2、中间包绝热板都有哪些应用特点?

中间包绝热板一般有硅质、镁质和镁橄榄石质三种。

(1)硅质绝热板一般应用于浇注普碳钢、碳结构钢和普通低合金钢。它在使用过程中存在石英的相变，产生体积膨胀使之与熔渣接触的反应层致密化，从而阻止熔渣的渗入，并在表面形成高黏度玻璃相，起到进一步阻止熔渣渗透的作用。

(2)镁质绝热板可用于浇注铝镇静钢、低合金钢、碳素结构钢等优质钢种。在使用过程中高温性能稳定，抗碱性熔渣侵蚀性好，并且能够通过吸收熔渣中的FeO形成镁浮氏体产生体积膨胀，在绝热板表面形成致密结构，减少熔渣的进一步渗透。另外，无机结合剂的镁质绝热板中的磷酸盐在高温下和其中的杂质CaO生成高温稳定相，具有很好的抗钢液冲刷性能。

(3)镁橄榄石质绝热板主要应用于高质量的合金钢钢种。在使用过程中高温性能良好，浇注过程中温度变化较小，因为使用的是无机结合剂，消除了钢液“增硅增氢”的现象。

3、中间包绝热板的优缺点有哪些?

使用中间包绝热板的优点如下：

1)中间包可不预热烘烤，实现冷包开浇，节约烘烤燃料;

2)保温性能良好，可使炼钢炉出钢温度降低5~10℃，中间包不易结冷钢;

3)中间包永久层寿命延长，大大降低耐火材料消耗;

4)绝热板内衬拆、砌方便，比耐火黏土砖砌筑节约入工70%，同时改善了劳动条件;

5)和耐火砖包衬相比，铸坯中大于50μm的夹杂物含量明显减少。

中间包绝热板的缺点如下：

(1)当硅质绝热板应用于铝镇静钢和低铝镇静钢时，钢液中的Al、Mn等合金元素会和耐火材料中的SiO₂反应生成Al₂O₃、2MnO·SiO₂，导致铸坯中氧化夹杂物含量增加，影响钢的质量;

(2)在多炉连铸中镁质绝热板的强度不够理想，使用有机结合剂的镁质绝热板时，其中的有机结合剂会在使用的过程中分解出氢，进入钢水中，使钢产生“氢脆”;

(3)由于镁质绝热板的热导率比较大，使中间包内钢液温度变化较大，还必须额外在中间包边壁添加其他绝热材料，增加了施工的复杂性;

(4)镁质绝热板在高温作用下，形成的M20S结合相容易和熔渣中的CaO反应生成低熔物，会加快溶渣的渗透，降低使用寿命;

(5)镁橄榄石绝热板中的主晶相为镁橄榄石，在使用过程中极易和熔渣中的CaO反应生成钙镁橄榄石(CMS)等低熔物，导致绝热板结构被损坏，降低使用寿命。

4、中间包喷涂料和涂抹料的优点是什么?

中间包喷涂料和涂抹料的优点如下：

(1)较高的耐火度和良好的耐钢水、熔渣侵蚀性;

(2)良好的施工性能和烘烤适应性，易于涂抹，在烘烤及使用过程中不与永久层分离，具有良好的整体性和附着力，不开裂、不剥落;

(3)涂料的热导率较小，满足中间包保温的需求;

(4)不污染钢液，同时使用镁钙质涂料时还能吸收钢液中的杂质，改善钢的质量;

(5)与隔热板相比，涂料的使用寿命较长，有利于工厂劳动生产率的提高;

(6)浇注结束后，随着剩余钢水的凝固，涂料残衬自行解体并与永久层分离。

5、中间包喷涂料和涂抹料的缺点是什么?

中间包喷涂料和涂抹料的缺点如下：

(1)中间包喷涂料受环境影响比较大，冬季施工时工作层的水分不易排除，容易冻结;

(2)中间包涂料层的气孔率较大，容易形成较厚的附渣层，加大了熔渣对涂料的侵蚀，减小了中间包的有效容积;

(3)钢液和熔渣由涂料中的气孔渗入工作层，渗入的熔渣的膨胀系数和物理性质与工作层中的方镁石不同，当温度波动时，由于涂料中热应力的作用，导致涂料层出现结构崩裂和剥落，对工作层造成结构性破坏，并由此造成钢液的污染;

(4)施工过程中水的加入，会使MgO、CaO出现水化现象，烘烤时在涂料表面会出现起皱和裂纹;

(5)为了保证涂料与永久层结合牢固，喷涂料和涂抹料烘烤时间较长，否则会出现涂料层的剥落和崩裂;

(6)从涂料中蒸发出来的水分对永久层浇注料有水腐蚀作用，减小了永久层的使用寿命;

(7)烤包时未排出的结合水在高温下分解，会使钢液产生氧化和吸氢的现象;

(8)连浇时间较长时会产生严重的烧结现象，不能自动脱包。

6、中间包干式振动料具有哪些优点?

中间包干式振动料具有绝热板和涂料的双重优点，优点如下：

(1)抗钢水、熔渣的侵蚀性强，大幅提高工作层的使用寿命，可以长时间浇注，降低了吨钢耐火材料消耗。

(2)干式振动料是在使用过程中依靠温度梯度从工作层至永久层逐步烧结，在工作层热面形成致密结构，不会出现贯穿裂纹等导致熔渣渗至永久层的现象。由于未烧结层的致密度较低，有利于中间包保温。

(3)烧结的过程中出现微量收缩，易于翻包、脱包。

(4)施工方便，无水施工，可以快速烘烤或无须烘烤而直接使用，增加了中间包的利用率，延长中间包的使用周期，从而可以减少备用包的数量。

(5)由于干式振动料不含水分，可以减轻中间包内钢液二次氧化的机会，使钢液的吸氢下降，减少对钢液的污染，提高钢坯的质量。

(6)与喷涂料和涂抹料相比，使用干式振动料能减小烤包能量消耗，降低劳动强度，提高劳动生产率。一般来说，涂料需在800~1000℃下烘烤2~6h，而干式振动料仅需在200~300℃下烘烤45~90min使结合剂固化即可，施工设备简单，施工方便。

(7)干式振动料的使用寿命较长，一般可达20h以上，高者达到60~70h，这极大地提高了炼钢过程的劳动生产率。

7、什么是中间包干式振动料?

中间包干式振动料是不加水或液体结合剂而用振动法成型的不定形耐火材料。在振动作用下，材料可形成致密而均匀的整体，加热时靠热固性结合剂或陶瓷烧结剂使其产生强度。干式振动料是由耐火骨料、粉料、烧结剂和外加剂组成的。其特点为：此种材料在振动力作用下易于流动，其中粉料即使在很小的振动力作用下也能填充颗粒堆积间的极小孔隙，获得具有较高充填密度的致密体。使用中靠加热形成一层具有一定强度的使用工作面，而非工作面仍有部分未烧结呈原致密堆积结构。这种结构有助于减小由于膨胀或收缩而产生的应力;有助于阻碍裂纹的扩散与延伸;有助于阻止金属熔体的侵入，且便于拆包清理。这种材料用振动方法在施工现场施工，施工简便、施工期短，可直接快速升温使工作层烧结投入使用。

中间包干式振动料有镁质和镁钙质等品种。由于干式料是非水系，因此结合剂的选择尤其重要。结合剂的选取要考虑到无水、常温下不与镁砂起反应，200~300t加热后干式料具有一定的强度以便脱模，而在高温1550℃左右，干式料可以烧结成为坚实的整体，确保干式料的高温使用性能。

8、中间包干式振动料用有机结合剂有哪些?

中间包干式振动料用有机结合剂：主要是酚醛树脂、葡萄糖等。热塑性酚醛树脂又称线型酚醛树脂或No-volac树脂，它是由工业苯酚和甲醛在酸性催化剂的作用下经过缩聚反应而制成的，热塑性酚醛树脂多为固体，是高相对分子质量的有机化合物。热塑性酚醛树脂在加热条件下自身不会发生硬化，只有加入硬化剂六亚甲基四胺后才能遇热反应，形成具有三维网络结构的固化树脂。

9、中间包干式振动料用无机结合剂有哪些?

无机结合剂有聚磷酸盐(三聚磷酸钠和六偏磷酸钠)、固体水玻璃、硼酸等。无机结合剂不引入碳，不会给钢水增碳、增氢，满足冶炼碳含量比较低的钢种的需要，使用烘烤时，不产生苯酚、甲醛等刺激性气味，对环境无污染，抗侵蚀性能良好、容易解体、结合强度和中温强度均可满足脱模要求和使用要求，可提高中间包的使用寿命。

10、中间包干式料施工前需做好哪些准备?

(1)首先清理干净胎模，并在其四周刷上一层用机油或水搅拌均匀的石墨粉，然后让胎模自然风干。在胎模上按要求位置装上能正常工作的振动电机，安装后要仔细检查是否牢固，防止在使用中各紧固件松动。

(2)等中间包温度降低到50℃以下方可施工，永久层必须清理干净，不能黏附残余干式料或粉尘，不得向中间包内洒水。

(3)准备好需要使用的干式料。

11、中间包干式料的施工顺序?

(1)首先装上中间包水口座砖，保证其上平面在同一平面上，然后向包底均匀倒入干式料，在水口座砖周围捣打严实。一层层捣打或者采用平板振动将包底材料捣实，材料施工高度要求略高于水口座砖上表面，这样有利于胎模与包底材料充分接触。

(2)包底施工完毕，将胎模坐入中间包内，坐模时要保证胎模两侧与永久层的间隙厚度相同。

(3)沿侧壁不同位置均匀倒入干式料，一边倒一边用振动棒沿胎模四周拖动，使干式料充分排气，减少胎模振动过程中材料的偏析。

(4)一层一层施工，直至干式料填充整个间隙，并让干式料高度高于永久层高度。

(5)开动胎模内的振动电机，振动时间在5~10s，然后用辅助手动振动电机沿着中间包振动一圈。

(6)加入干式料填充因振动而留下的空隙，并将顶部干式料充分压实或捣实。

(7)点燃胎模内的烧嘴进行加热，胎模温度控制在200~300℃之间，加热时间为1~2h使得干式料中的低温结合剂可以充分固化。

(8)待胎模冷却后，用行车将胎模拔起，拔模时要防止将工作衬包沿损坏。

(9)使用前，直接用大火烘烤1h左右，达到1000℃以上时即可使用。

12、中间包挡渣墙(堰)的主要作用是什么?

大容量中间包的耐火衬中还设置矮挡墙和挡渣墙，可改善在钢包注流的动能作用下中间包内液体的流动状态。在有墙区，液体比较平静，有利于夹杂物上浮，同时有了隔墙，无墙区的浮渣和环流进入有墙区受到阻碍，从而使到达中间包长水口区域的钢水比较清洁，因而导致板坯夹杂物含量的减少，也可减少水口堵塞故障。因此，中间包挡渣墙的作用对减少非金属夹杂物进入结晶器，提高连铸坯内部质量，特别是对铝含量较高的铝镇静钢效果更好。

13、中间包挡渣堰采用什么材质耐火材料?

中间包挡渣堰的材质有铝镁质、镁质两种;镁质挡渣堰与铝镁质挡渣堰相比成本降低。其性能和冶金效果是：在工作温度下具有最佳的热态强度;浸泡钢水中强度高;带入到钢水中的氧含量比高铝质减少80%;同时可吸收钢中的夹杂物Al₂O₃，在表面形成镁铝尖晶石，阻止熔渣的进一步渗透。

镁质挡渣墙以电熔镁砂或高纯烧结镁砂为主要原料，在基质中加入适量的Uf-SiO₂微粉和α-Al₂O₃微粉，并外加一定量的减水剂经浇注振动成型后低温烧成制成。加入SiO₂微粉可明显降低镁质浇注料中MgO颗粒的水化，使镁质浇注料在烘烤过程中的粉化和开裂现象大为减少;同时Uf-SiO₂微粉的加入可以与MgO和H₂O反应产生MgO-SiO₂-H₂O凝胶结合;另外引入SiO₂微粉还可使浇注料具有良好的流动性。研究表明，SiO₂微粉虽可以促进浇注料中镁铝尖晶石的长大，但是也会在材料中生成一定量的低熔点液相，对材料的抗渣性产生不利的影响，通常加入量不超过2%。在基质中加入适量的Al₂O₃微粉，可以利用Al₂O₃微粉改善浇注料的流动性，同时MgO和Al₂O₃在高温下生成尖晶石MgAl₂O₄，产生8%左右的体积膨胀可以降低材料的气孔率，降低熔渣渗透，并增加基质中的镁铝尖晶石含量，从而达到强化基质，提高材料高温力学性能的作用。研究表明α-Al₂O₃微粉的加入量在8%左右较为适宜。