浅谈炼钢厂中间包耐材的使用与管理

本文通过对中间包耐材的组成和日常工作中出现的耐材问题，从耐材设计、使用和管理方面进行逐一分析，出具了解决措施，保证了耐材的安全使用，同时对于中间包耐材在炼钢工序的成本管控方面，提出了进一步努力的方向。

中间包耐材构成

中间包内部都是由耐高温材料组合而成，不同的冶炼工艺需要设计不同的包型，不同的耐材配置，常规使用的包型为“T”型单包和刀把型对包。内部的耐材配置按照中包的使用要求和冶炼钢种的特殊性不同而设计成不同的材质，一般为永久层使用浇注料浇注成型，工作层为镁质干式料振动捣打成型。

常规中间包内盛装的钢水，容量一般是钢水包的20%～40%，本体外壳是由钢板焊接拼装而成，内衬由耐火材料组合而成。

中间包内的耐材构成主要包括中间包本体、中间包包盖、控制钢液流速的塞棒、钢液流经的水口（由上水口座砖、上水口、下水口、浸入式水口组成）。在对于钢包与中包的连接部位使用大包保护套管进行连接，钢液从钢包底部流出，通过大包保护套管流到中间包包内，又称保护浇注，有的企业不用大包保护套管，俗称裸浇。在中间包内部为了使得钢液从一定高度流下来对包底耐材造成损坏，在钢液正下方设置冲击区耐材，使用冲击板或者稳流器耐材，接受钢液初期的强大冲击力。

使用滑块控流中间包

耐材易损坏部位及原因

中间包使用过程中，一般容易出现事故的区域有以下部位：

中间包渣线部位

中间包渣线部位的干式料不耐钢液侵蚀和冲刷。尤其在生产不稳定时，现场存在低液面浇注问题，渣线部位变动，从而出现穿包漏钢事故。

主要原因是中间包内耐材烘烤不到位，尤其在冬季，煤气中的水分排除彻底，烘烤时间短，中间包工作层干式料的强度达不到所造成。

中间包的冲击区四周

中间包的冲击区四周护板容易脱落、坍塌，从而出现钢液侵蚀永久层出现穿包漏钢。

主要原因是钢包的钢液在起初浇注时，钢包与中间包的位置不对中，造成钢包的两个水口钢流与中间包的冲击区位置不对中，导致钢液偏向其中一个中包的护板位置，致使护板受损坍塌、剥落。

中间包上水口

中间包上水口使用寿命短。主要原因是在现场逐渐提产的过程中，水口内部的锆芯不耐钢液冲刷，扩径严重，导致下水口发红、穿漏，出现穿包事故。

现场解决措施

炼钢厂中间包烘烤

炼钢厂中间包烘烤有线下烘烤和线上烘烤，全部采用高炉煤气常规烧嘴。在线下烘烤（带模）时，包胎上面有烘烤器，当正常燃烧时，煤气从烧嘴上部中间喷口进入，空（氧）气从侧面喷口进入，从而保证煤气完全燃烧。根据火焰燃烧情况，随时调整煤气与空（氧）气配比，将燃烧火焰拉长，下行达到包底，对包底进行烘烤，正常烘烤时间为2 h左右，在冬季时，根据干式料的硬化程度和火焰大小，适当延长烘烤时间至3h～4h。

在中间包连铸平台烘烤（线上烘烤）时，按照一定的烘烤制度进行，具体根据包型、材料的配置不同而采取不同的烘烤制度，首先将中间包内的杂物和水口内的杂物清理干净，从现场下水口观察，中间包内的火焰下行至下水口为最佳。

有的企业根据现场情况，采用从下水口处设置一个倒吸风装置，将包内的火焰吸下来，使得包内的火焰和热量充分地到达下水口。有的企业直接将浸入式水口进行安装，结合倒吸风装置将包内的火焰倒吸下来通过上水口、下水口到达浸入式水口。

对于中间包的烘烤（使用高炉煤气），关键管理要点如下，可以进行参考：

（1）烘烤前清理中间包及水口中的残留物，保证水口能进行有效烘烤。

（2）检查烘烤器的各种气源（煤气、压缩空气）压力是否能够达到规定压力，各种仪表是否完好。

（3）使用明火对准烘烤器的喷头，或者在中间包内放置木柴点着，打开煤气总阀，打开空气阀，打开煤气分阀，顺序引燃各煤气烧嘴，调整煤气风量配比，使煤气充分燃烧。

（4）烘烤过程中，工人监护要始终站在上风口位置，并随时监视烧嘴燃烧情况，如有熄火时，按顺序关闭煤气，然后关闭各分阀，查明原因后，从上述步骤开始，重新点火。

（5）高炉煤气烘烤时间控制在5 h以上，具体烘烤标准如下：

高炉煤气烘烤可分3个阶段进行：

第一阶段，小火烘烤（＜800 ℃）大于120 min（根据需要可延长时间）。

第二阶段，小火升温到中火（800～1 000℃）大于60 min。

第三阶段，大火烘烤（1000~1050 ℃）大于90 min，即可浇钢。

（6）烘烤过程中的注意事项：

①原则上大火烘烤时间不宜超过6 h，因为此时干式料强度较低，热膨胀较大，可能会塌包。根据现场实际情况，大火烘烤后不可再改小火反复烘烤，这样容易引起干式料产生裂纹和脆化。

②小火至中火升温过快时，由于包壁内气体不能有效排除，会使包壁产生大面积裂纹及离股严重，离股严重的中包在使用过程中可造成塌包及耐火材料整体质量强度的降低。

③在大火烘烤时，包壁产生轻微离骨问题（小于20 mm）不影响正常使用。烤包同时应严格控制风与煤气的比例。

中间包水口改造

针对中间包上水口使用寿命短的问题，主要是中间包上水口锆芯外部的铝碳材料的抗钢液冲击性能差，在连铸提升拉速（上、下水口口径同时扩大）以后，上水口锆芯和锆芯外部的铝碳耐材受钢液流速增加后，耐侵蚀能力下降；经现场技术人员结合耐材厂家对中间包上水口锆芯外的铝碳材料进行改进，主要是改进材质，提高了耐压强度，提高了锆芯水口外部的铝碳材料的抗冲击性能；同时对水口内部的锆芯进行了改造，将上、下水口内部的锆芯外径扩大10mm~20 mm。

通过改造和实践，中间包上水口的使用寿命得到了提高，下水口不会再出现发红的现象，减少了安全隐患，保证了生产的安全运行和连续作业。

加强中间包日常管理

中间包的日常维护和管理直接决定着使用寿命的高低和钢水的质量，在钢铁企业，对于中间包都实行整体对外承包，都实行双重管理，即企业内部钢厂连铸作业区管理和外包单位管理，从日常的中间包耐材质量、现场施工质量，线下、线上烘烤质量到使用过程的监护和管控，都需要做到规范和标准。主要体现在以下方面：

（1）根据中间包使用的工况条件选择合适的中间包耐材，对于冶炼普通钢种，可选择长寿命的耐材，提高中间包使用寿命，降低工序成本；对于冶炼特殊钢种，使用特种耐材，可以选择经济包龄，提高钢水洁净度，提高钢水质量。

（2）中间包内部杂物的清理管理，做到包内干净整洁无杂物；对于线下烘烤过程中产生的冷收缩裂纹，可以采用涂抹料施工的方式进行整改。

（3）中间包冲击区域耐材材质改进。对于使用刀把型对包的中间包，一般采用包内底部使用冲击板、侧面使用护板的形式，形成一个浇注区域，此处在中间包开浇时受到的钢液冲击力最大，材质一般选择刚玉质莫来石质，碳化硅质等等；对于单包“T”型包，一般采用稳流器形式，材质一般选择高铝莫来石质。

（4）中间包在使用过程中需要进行全程监护和管理：

①对于大包开浇时的钢流必须随时调整大包回转台，保证钢流对中，避免钢液冲刷冲击区耐材，造成护板侵蚀过快，寿命降低。

②对于中间包在使用过程中出现的异常情况，例如大包不自开时产生的烧眼操作等，根据相关资料中水口与拉速的匹配关系，结合根据现场生产情况及时调整水口和拉速保证中间包液面和温度、质量的稳定。

③做好中间包的使用卡片和记录，便于中间包下线后进行分析和总结。

④对于中间包使用塞棒、挡渣墙、挡渣堰等，根据不同的情况进行分析和管理。

结 语

对于钢铁企业中的炼钢工序，连铸作业系统中的中间包浇钢工序耐材消耗比较高，需要从提高多炉连铸次数方面进行考虑，同时采用新技术，提倡多家竞争，选择性价比优的耐材厂家；同时进一步研究中间包浇钢系统耐材侵蚀机理，摸索其各部位的侵蚀规律，改善连铸耐材使用条件，不断提高连铸耐材的使用寿命；对于高附加值或者优特钢使用的中间包，充分考虑性价比优的耐材和经济包龄，以降低耐材安全事故、使用成本，提高钢材产品质量。（中国冶金报）