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56m，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1220mm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3040mm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3040mm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7075%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。图9-8插入式滑动水口1 一中间横I 2固定滑板，3带水口活动滑板1 4一无水口活动滑板I 5-液压缸图9-9往复式滑动水口1 一上固定滑板，2活动滑板I 3一下固定滑板I 4一浸入式水口, 5活动水口籍 体I 6结晶器I 7液压传动I 8中间续全闭半开全开图0-10滑动水口的工作原理图实践证明，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*124200.5161381.25202*274532.50236*274685.0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。图9-11保护渣浇铸模式图1漫入式水口 2粉末层I 3熔渣带1 4熔渣层，6钢液I 6凝壳I7结晶器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10001300 C，二、中间罐主要参数的确定烘烤时间一般为1.52h。烘烤时应特别注意水口的预热。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 (m2),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/m3)时，则中间罐的容量G应为：G =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2040401001520100以上10152.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400450mm。近年来由于侵入 式水口的应用，钢水深度可加大到500600mm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1020%水口宜柱mm)桐演断面2004003501830062 50142 00第-6 -页烘13页圆垢方坯200 3 00 400500 600：450中间内钢水深度(mm)拉坯速度(m/ min )图S-13确定定径水口列线图的倒锥度为宜。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：(m)式中g-重力加速度（m/s2）；r-钢液密度（t/m）。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600800mm。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，耐火材料综合消粮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，连铸中间包己成为钢铁冶炼过程 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r 3种屑浒榷U母炙好妫轿 鹊匕迅炙 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1500C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 1100C。（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年巳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。巳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：打结料二流板坯连镭机(3)工作层：镁质喷涂料挡墙、挡堰、缓冲器、冲击板二；;.方广氏匹出(5)三大件：侵入式水口、塞棒、保护套管，用铝锆质的高寿命、低成本(经济炉?)方面发展，其经济包:，不锈钢厂在短短两个多月的时间内，先后开发出了 410S01、410S02、 达到预定的目标，在正常生产条件下目标包龄：4次，现在最高连浇次数每炉钢浇注时间5 10mm，锈钢中中间包现场使用情况：桐木也、_自05年12月16日顺利生产出第一炉430不锈钢以410、420、409L等五个新钢种。中间包使用情况基5次，最低连浇次数1次，平均连浇次数2.8次 工作层用镁质喷涂料，涂料厚度4555mm，.侵蚀厚度水口侵蚀严重，需进一步加强。二以遂结束语_/-*，匕随着钢铁工业的飞速发展，耐火材料产品更新换代步伐加加彳JJ%高质量、败之地。I 55min，钢水温度 1525C。伶 .7 ,，堇卒愚提 3035mm未被侵蚀，挡墙、挡堰、缓冲器基本完好，侵入式ft. kLv火材料应紧跟国内外发展形势，向高起点、进水平，只要这样才能在激烈的市场竞争中立于不钢包长水口图2中间包冶金的构成1-消旋器；2-塞棒；3-浸入式水口； 4-透气条;5-挡坝；6-挡墙；7-冲击槽；8-长水口；9-工作层；10-永久层；11-中包渣面塞排机梅中间包晶里祓位培品器拎却水二次冷却水电磁捷押W9L碰靖晶茕电琳棍拌二流板坯连镌机