中間包基礎知識

1、本科生畢業(yè)設計（論文）文件綜述簡述中間包是個耐火材料容器，從鋼包澆下來的鋼水由中間包水口分配到各個結晶器中。連鑄具有提高金屬收得率和降低能耗的優(yōu)越性，使煉鋼生產(chǎn)工序簡化，流程縮短，生產(chǎn)效率顯著提高。中間包作為冶金反應器是提高鋼產(chǎn)量和質量的重要一環(huán)。無論對于連鑄操作的順利進行，還是對于保證鋼液品質符合需要，中間包的作用是不可忽視的。通常認為中間包起以下作用：1、 分流作用。對于多流連鑄機，由多水口中間包對鋼液進行分流。2、 連澆作用。在多爐連澆時，中間包存儲的鋼液在換盛鋼桶時起到銜接的作用。 3、 減壓穩(wěn)流作用。盛鋼桶內(nèi)液面高度有56m，沖擊力很大，在澆鑄過程中變化幅度也很大。中間包液面高度比盛

2、鋼桶低，變化幅度也小得多，因此可用來穩(wěn)定鋼液澆鑄過程，減小鋼流對結晶器凝固坯殼的沖刷。4、 保護作用。通過中間包液面的覆蓋劑，長水口以及其他保護裝置，減少中間包中的鋼液受外界的污染。5、 清楚雜質作用。中間包作為鋼液凝固之前所經(jīng)過的最后一個耐火材料容器，對鋼的質量有著重要的影響，應該盡可能使鋼中非金屬夾雜物的顆粒在處于液體狀態(tài)時排除掉。 中間包工藝要求：1、散熱好，面積小2、保溫性能好，外形簡單3、水口的大小與配置滿足鑄坯斷面、流數(shù)和連鑄機布置形式4、便于澆注、清包和砌磚5、長期高溫下的結構穩(wěn)定性。中間包的總體結構連鑄機上均采用底鑄式中間包。它由包體、包蓋、塞棒和水口等幾部分組成，有長圓形、橢

3、圓形以及三角形等。1. 包體和包蓋 包體包括包壁和包底。包壁有外殼和內(nèi)襯組成。外殼一般用1220mm厚的鋼板焊成，易于制造。或用鑄鋼結構，剛性好但重量較大。外殼上設有吊放罐用的吊鉤（環(huán)）、安放對準用的支架和供烘烤罐時散發(fā)水蒸氣用的排氣孔。內(nèi)襯由耐火磚砌成，其內(nèi)應有一定的倒錐度，以便清渣和砌磚牢固。內(nèi)襯主要包括：工作層，永久層為3040mm左右，用粘土磚砌筑；工作層如用耐火磚（粘土質、高鋁質等）砌筑時厚度在100mm以上，用絕熱板砌筑時視絕熱板的厚度而定，一般在3040mm左右。在方坯連鑄機上，近年來普遍采用了“冷”中間罐，它的工作層是用絕熱板（酸性或堿性）和膠泥砌成。絕熱板的大小按已砌好永久層

4、的內(nèi)型制作。絕熱板一般壁厚取為30mm，底部為40mm。這種罐的特性是除水口外都不用烘烤，節(jié)省能耗，減少溫降與殘鋼，裝砌方便，可節(jié)省人力約為70%。中間罐應設有灌蓋，一是為了保溫，二是用以保護盛鋼桶的桶底不致過分受熱而變形，中間罐的壽命主要取決于耐火磚和砌筑的質量。2. 中間罐的水口與塞棒 在澆筑板坯和大方坯時，常用塞棒來調(diào)節(jié)水口的流量。澆鑄小方坯時則多用定徑水口?；瑒铀谝渤迷谥虚g罐上。（1） 塞棒 與盛鋼桶上的塞棒一樣，它是由鋼聯(lián)桿及多節(jié)袖磚組成的，近來正為等靜壓成形的整體塞棒代替。塞棒長時間在高溫鋼水中浸泡，容易融化，變形甚至斷裂。為提高使用壽命，除采用高質量的耐火磚外，一般都在塞棒

5、中通入壓縮空氣或氬氣進行冷卻。（2） 水口 水口由含三氧化二鋁7075%的莫米面制作。依澆鑄鋼種不同，也有用氧化鎂、氧化鋯，還有用高鋁石墨質或氧化鋯質制作的。水口是中間包壽命最短?；瑒铀谟胁迦胧交瑒铀凇⑼鶑褪交瑒铀?、旋轉式滑動水口。它們的共同特點都是采用三塊滑板，上、下兩塊滑板固定不動，中間加一塊活動滑板，用以控制鋼流。其主要區(qū)別在于：插入式滑動水口是按照需要的順序，將活動滑板一塊接一塊的由一側插入兩固定滑板之間，再從另一側推出用過的活動滑板（共有兩種，一種是調(diào)節(jié)鋼流用的帶有水口的活動滑板，另一種是關閉水口用的無水口的活動滑板）。而往復式滑動水口在兩塊固定滑板間只有一塊帶有水口的活動滑板

6、，通過其往復運動達到控制鋼流的目的。在旋轉式的滑動水口上有一旋轉托盤，上裝有八塊可動滑塊，以備替換。每塊可動滑板水口的兩邊都能用來控制鋼流。由于插入式和旋轉式滑動水口在澆鑄過程中可以更換滑板，故比往復式滑動水口更適于中間罐長期連續(xù)使用工作的要求，效果較好。實踐證明，滑動水口工作比較安全可靠，壽命較長，能精確的控制鋼流，有利于實現(xiàn)自動控制?；宄叽缗c水口直徑關系 滑板尺寸(mm)最大水口直徑(mm)最大澆鑄速度（t/min）124*124200.5161381.25202*274532.50236*274685.0 當鋼水從中間罐鑄入結晶器時，無論是普通的塞棒式水口還是滑動式水口都不能消除鋼水的

7、氧化、飛濺和熱量的散失等原因對鑄坯質量的影響。近年來開始廣泛使用侵入式水口。國內(nèi)外的實踐證明，侵入式水口的保護渣結合使用效果顯著。因工作條件決定，要求侵入式水口應采用耐急冷急熱，耐腐蝕并具有一定機械強度的耐火材料制成，通常用高鋁石墨，熔融石英或高氧化鋁陶瓷等。侵入式水口的形狀和尺寸對鑄坯質量有直接影響，可根據(jù)鑄坯斷面大小等具體條件選用，多用于大方坯和板坯連鑄機上。按侵入式水口出口孔德方向和數(shù)目不同，可將其分為直孔式、雙側孔式和多孔式三種。目前只有雙側孔式水口應用比較廣。側孔對水平的傾角是侵入式水口的一個重要參數(shù)，一般不超過30度。中間罐除具有上述基本結構外，為防止盛鋼桶可能漏鋼，在中間罐上也設

8、有溢流槽的，以便將溢出的鋼水流入事故鋼包。為促使非金屬夾雜更多的吸附于渣中，在中間罐里增加隔墻是很有必要的。連鑄比模鑄增加了中間罐，使鋼水溫降較多。為減少鋼水的熱量損失，澆鑄前中間罐必須充分預熱，一般可用燃燒煤氣、天然氣或柴油等烘烤。國內(nèi)多用柴油作燃料，壓縮空氣霧化，鼓風助燃。預熱溫度為10001300，烘烤時間一般為1.52h。烘烤時應特別注意水口的預熱。2、 中間罐主要參數(shù)的確定 中間罐的容量、水口和罐體的主要尺寸都是它的主要參數(shù) 1.中間罐的容量 中間罐的容量要選擇適當，尤其在多爐連澆時，在不降低拉速又要保證罐內(nèi)必須的剛水量。容量過大鋼水在罐內(nèi)停留時間長，應使罐的容量大于更換盛鋼桶期間連

9、鑄機所必須的剛水量。容量過大鋼水也多。容量過小不能滿足工藝要求。為此，中間罐的容量主要應根據(jù)盛鋼桶容量、鑄坯斷面大小和澆鑄的速度與流數(shù)來確定。若鑄坯斷面面積為S（m²），平均拉速為V（m/min），更換盛鋼桶的時間為t（min），流數(shù)為n，鋼水密度為r（t/m³）時，則中間罐的容量G應為： G=1.3SVrtn （t） 目前多數(shù)工廠，中間罐的容量按盛鋼桶的容量確定。當盛鋼桶容量較小時，中間罐容量可取較大值。反之取較小值。中間罐容量與盛鋼桶容量比值盛鋼桶容量（t）中間罐容量占盛鋼桶容量的百分數(shù)（%）40以下2040401001520100以上10152.中間罐的高度與罐壁斜度

10、 中間罐的高度取決于鋼水在罐內(nèi)的深度。據(jù)實踐經(jīng)驗，鋼水深度一般不應小于400450mm。近年來由于侵入式水口的應用，鋼水深度可加大到500600mm以上，最大的可達1000mm。罐內(nèi)鋼液面到中間罐上口應保留有200mm左右的高度。罐壁以有1020%的倒錐度為宜。 3.水口參數(shù) 水口之境應該根據(jù)最大澆鑄速度來確定，要保證連鑄機在最大拉速時所需的鋼流量。水口全開時鋼流要圓滑而密室，不產(chǎn)生飛濺或渦流。澆鑄時必須經(jīng)常控制水口開度，如用塞棒式水口，水口過大，則塞頭易沖蝕，鋼流易散發(fā)。若澆小斷面鑄坯時，結晶器還容易溢鋼。而水口過小又會限制拉速，水口也易“凍結”。若中間罐內(nèi)鋼液深度為h（m），最大拉速時的剛

11、流量為G（t/min）時，則中間罐的水口直徑d（m）可按下式計算： D= （m） 式中 g-重力加速度（m/s²）； r-鋼液密度（t/m³）。當連鑄機澆鑄大方坯或板坯時，水口直徑也可以按澆鑄速度、中間罐內(nèi)鋼液深度等數(shù)據(jù)由圖查得。澆鑄小方坯時，可根據(jù)鑄坯斷面，拉速及中間罐內(nèi)液面高度由圖查出定徑水口直徑（mm）。水口個數(shù)和間距。當鑄坯寬度小于500mm時，一流只用一個水口。在這種情況下，水口的個數(shù)和所澆鑄的鑄坯流數(shù)一樣，水口間的距離即為結晶器的中心距，也是流間距，為便于操作其值應大于600800mm。當鑄坯寬度大于700mm時，依具體尺寸適當增加水口個數(shù)。酒鋼不銹鋼生產(chǎn)中間包

12、用耐火材料調(diào)查熱負荷試車以來，不銹鋼煉鋼工序試生產(chǎn)運行平穩(wěn)。為保證不銹鋼正常生產(chǎn)。所用耐火材料必須高質量、低消耗，耐火材料的質量直接影響鋼水的質量，耐火材料綜合消耗(耐火材料產(chǎn)量與鋼產(chǎn)量之間的比值)的不斷降低，是耐火材料發(fā)展的重要標志。中間包是煉鋼生產(chǎn)流程的中間環(huán)節(jié)。而且是由間歇操作轉向連續(xù)操作的銜接點。中間包作為冶金反應器是提高鋼產(chǎn)量和質量的重要一環(huán)。無論對于連鑄操作的順利進行，還是對于保證鋼液品質符合需要，中間包的作用是不可忽視的。所以對酒鋼不銹鋼生產(chǎn)中間包用耐火材料做了一些調(diào)查。 中間包的功能 中間包是鋼水包和結晶器之間用于鋼水過度裝置，中間包承受連鑄鋼包流入的鋼水后起承上啟下的作用。連

13、鑄中間包原為鋼水保溫用，主要目的是鋼水分配和整流。隨著中間包鋼水冷卻技術。鋼水再加熱技術、氬氣密封技術、氣體攪拌技術和清除鋼水中非金屬夾雜技術等的開發(fā)應用成功，連鑄中間包已成為鋼鐵冶煉過程中在最后階段最重要的精煉容器(爐)，并向大型化發(fā)展。目前?？梢栽谥虚g包內(nèi)完成鋼水溫度的控制，微量合金元素的精確調(diào)整和改善夾雜物的鈣處理等，也稱中間包冶金。隨著對鋼的質量要求日益提高，相應地開發(fā)各種鋼包精煉技術，其目的都是為提高其純凈度，把鋼水處理“潔凈”。位于連鑄鋼包與結晶器之間的中間包，經(jīng)過爐外精煉處理的鋼水。注入中間包后可以進一步凈化鋼水。中間包的主要任務是：(1) 分流鋼水。對多流連鑄機通過將鋼水分配到

14、各個結晶器；(2) 穩(wěn)流。?檔透炙慚沽種屑滸榷母炙好媯轎鵲匕迅炙虢峋鰨?(3) 貯存鋼水。在多爐連澆更換鋼包時，不減拉速，為多爐連澆創(chuàng)造條件；(4) 凈化鋼水。在較長的澆注時間內(nèi)，使鋼水溫度基本不變，促使鋼水中夾雜物進一步上浮，防止鋼水和空氣接觸，避免吸氧、吸氮。連鑄澆鑄過程見圖1所示： 圖1 連鑄澆鑄過程中間包結構中間包一般由包體、包蓋、水口、塞棒等組成。包體的外殼一般用鋼板焊接而成，要求具有足夠的剛性，以便在高溫環(huán)境下承受澆鑄、搬運、清渣和翻包等操作時不變形。中間包內(nèi)襯是耐火材料。中間包內(nèi)設有擋墻結構，用于隔離來自鋼水包的鋼流對中間包內(nèi)鋼液的擾動，使中間包內(nèi)鋼液流動更合理。有利于夾雜物的分

15、離和上浮。中間包蓋主要用于保溫。減少鋼液的散熱損失。 中間包結構參數(shù)主要是中問包的長度、寬度和容量。中間包的長度主要取決與于鑄坯流數(shù)和流問距，水口距包壁端部一般不小于200mm，有了這兩個尺寸便可決定中間包的長度、寬度。主要考慮鋼水注入位置與水口間的距離應利于鋼水的分配，并使鋼水在中間包內(nèi)不形成死角。中間包容量一般是鋼水包的2040。近年來有增大的趨勢，在多爐連澆時，中間包貯存的鋼水應能保證正常澆注5min。 按中間包的作用，其結構應滿足以下要求：力求散熱面積小，保溫性能好、外形簡單、便于砌磚、清包和澆注操作。水口的位置應符合鑄坯端面、流數(shù)的要求，在長期高溫作用下。結構穩(wěn)定可靠。 常用的中間包

16、形狀和大小是由流出的鋼水流位置和流股數(shù)量決定的。多流連鑄機通常采用長條形中間包，矩形中問包僅適用于單流連鑄機。中間包容量的大小是由連鑄速度決定的，一般應略大些，以便更換鋼包時能繼續(xù)澆鑄。同時，要有足夠的靜壓頭，以保證鋼水穩(wěn)定流出，減少紊流和有利于非金屬夾雜物上浮。因此，中間包墻與底是傾斜的。 目前中間包容量在逐步增大。其容量增大的優(yōu)點如下：(1) 延長鋼水在包內(nèi)停留時間，有利于夾雜物上浮。(2) 換包時不減拉速，保持中間包澆注穩(wěn)定，防止液面低于臨界值產(chǎn)生旋渦，將渣子卷入到結晶器。(3) 整個澆注過程中鋼液面穩(wěn)定，有利于操作順利進行。(4)中間包容量增大，有利于減少金屬損失，降低操作費用。大型中

17、間鋼包更有利于生產(chǎn)潔凈鋼，產(chǎn)品表面和內(nèi)部質量好。 中間包類型 按澆注鋼種冶煉方式和是否需烘烤等條件，中間包大體分為以下幾種類型：(1) 高溫中間包。為某一特定的冶金過程所設置采用鎂磚內(nèi)襯預熱至1500左右。(2) 熱中間包，是常見的中間包，采用燒成磚或不燒磚或澆注料作內(nèi)襯，澆注前預熱至8001100。(3) 冷中間包，采用絕熱板作內(nèi)襯，再澆注前不經(jīng)預熱即可使用。 中間包用耐火材料 1 中間包襯用耐火材料所具備的條件 (1) 耐鋼水和熔渣的侵蝕，使用壽命長。(2) 具有良好的抗熱震性，與鋼水接觸時不炸裂。(3) 具有較低的熱傳導率和微小的熱膨脹性。使中間包襯有一定的保溫性和良好的整體性。(4)

18、在澆注過程中鋼水污染小，確保鋼水質量。(5) 內(nèi)襯材質的形狀和結構要便于砌包和拆卸。 圖2 中間包耐火材料組成2 中間包襯用耐火材料的發(fā)展 我國正大力發(fā)展高效連鑄技術。中間包冶金技術日益被重視。寶鋼1995年已開始實施有關中間包綜合耐火材料技術的開發(fā)應用。中間包鎂鈣質涂料、氧化鈣質過濾器、堿性三重堰、堿性中間包覆蓋劑等。已在連鑄生產(chǎn)中推廣使用。中間包綜合技術大大提高了中間包鋼水純凈度使鑄坯的總氧量下降22.6。同時鑄坯中夾雜物數(shù)量、尺寸顯著降低。 3 酒鋼不銹鋼生產(chǎn)中間包用耐火材料 中間包所用耐火材料 (1)保溫層 (2)永久層：打結料 (3)工作層：鎂質噴涂料 (4)擋墻、擋堰、緩沖器、沖擊板 (5)三大件：侵入式水口、塞棒、保護套管，用鋁鋯質的 中間包現(xiàn)場使用情況： 自05年12月16日順利生產(chǎn)出第一爐430不銹鋼以來，不銹鋼廠在短短兩個多月的時間內(nèi)，先后開發(fā)出了410S01、410S02、410、420、409L等五個新鋼種。中間包使用情況基