中间包用耐火材料的发展

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1、《耐火材料》创刊四十周年特刊2006。40：145—154中间包用耐火、材料的发展孙庚辰张三华王战民张晔胡芳军中钢集团洛阳耐火材料研究院洛阳471039摘要综述了中间包用耐火材料的发展过程，分析了其损毁机理，指出了中间包长寿化所用耐火材料及应用技术的发展趋势。’中间包是钢水连铸工艺中_个不可缺少的重要容器，也是炼钢工艺中的最后一个容器，主要起稳定钢水流量、去夹杂、分流和保证钢水连续浇铸不断流的作用。中间包用耐火材料的衬体结构如图1所示。按照中间包功能结构可分三个部分：一是衬体部分，它包括中间包的容器底部和侧壁用耐火材料，通常由保温层、永久衬、工作衬和冲击垫组成，

2、这部分是中间包用耐火材料中用量最大的；二是滤渣部分，包括挡渣墙、挡渣堰、稳流器、气幕、陶瓷过滤器等，主要功能为去渣，净化钢水，提高钢材质量；三是控流部分，由塞棒、定径水口、浸入式水口和滑动水口组成等，是中间包的功能部件，控制钢水浇铸速度，以满足生产需求。近二十年来，随着连铸工艺的改进，连铸比的提高，钢包的大型化和炼钢效率的提高等，中间包用耐火材料有了很大的发展。本文按照中间包的功能结构，分别论述各种耐火材料的使用状况及其发展。图1中间包用耐火材料示意图1中间包永久衬的长寿化1．1发展过程在20世纪80年代以前，中间包一般采用粘土砖或高铝砖砌筑，由于砖砌永久衬整体

3、性较差，翻包时易掉砖，经常要修砌，寿命短，砌包频繁，工人劳动强度大，寿命一般不到100炉。80年代后，国外(如日本)开始采用高铝质低水泥浇注料整体浇注永久衬，由于其整体性较好，寿命大幅度提高，可达400—600炉，有的甚至达到1000一1500炉。我国于20世纪90年代开始采用低水泥浇注料整体浇注，取得了较好使用效果，如D57浇注料¨j。90年代后期，为了节省劳动力和减轻劳动强度，自流浇注料也在中间包上取得较大的推广口o；随着湿式喷射施工技术的发展，国外也开始采用该技术施工，大大提高了施工效率，由于国情原因，我国对该技术的推广较慢，目前还未有在中间包上试用的例子

4、。1．2浇注料损毁主要原因【3‘41(1)龟裂和剥落永久衬浇注料浇注成型后，要经过小火、中火与大火烘烤到1000℃左右，然后突然熄火，冷却到常温或低温(≤200℃)时再使用(由于温降迅速，通常易使浇注料产生纵向裂纹)。使用时，将碱性涂料涂抹或喷涂到永久衬上，自然干燥后，在线烘烤，通常1～2h就要烘烤到1000℃左右，浇注钢水时，由于钢水温度通常为1500—1550oC，在较短的时间内碱性工作衬的背衬(即永久衬)的表砸温度即可达到1300℃以上，而用后中间包又需要迅速冷却下来，因此有些厂家为了快速周转，采用强制风冷或打水的方法，翻包后，将涂料涂抹或喷涂到永久衬上。

5、如此循环，中间包永久衬因热震而产生了纵向裂纹与横向裂纹，导致龟裂，有时还产生了平行于热面的裂纹，在翻包时容易造成剥落，导致永久衬浇注料损毁。(2)永久衬与工作衬涂料的粘附目前，中间包工作衬有不少采用涂料，因此涂料性能与中间包使用寿命密切相关。中间包在使用过程中，钢水温度1500—1550℃，工作衬涂料因含有粘{I}孙庚辰：男，1941年生，教授级高级工程师。2006／4i簪刊耐火材料／N～HU0CAlLaO145土、无机盐(磷酸盐与硅酸盐)等低熔物在高温、高压下烧结，如果使用时间长，有可能将涂料与永久衬烧结在一起。碱性涂料抗侵蚀性好，但是抗中包渣的渗透性差，渣穿

6、过工作衬到达永久衬，与永久衬反应，也容易使工作衬与永久衬烧结在一起，导致中间包用后翻包时工作衬不能自由落下，只能由人工强制剥离，从而造成永久衬的剥离损坏。1．3对策针对上述损毁原因，国内外耐火材料工作者对低水泥高铝质浇注料性能及其与涂料的相互作用进行了研究，以便提高永久衬的使用寿命。(1)加适量的红柱石原料¨。1加红柱石类矿物原料，以改善永久衬的热震稳定性和高温体积稳定性。永久衬浇注料由主原料高铝矾土熟料加入铝酸钙水泥、SiO：微粉、A1：O，微粉和分散剂组成，浇注料的A1：O，含量通常为57％左右，故称D57浇注料。由于红柱石的热膨胀系数低于刚玉和莫来石，它的

7、加入降低了D57浇注料的热膨胀系数，其与莫来石、刚玉热膨胀系数不一致而产生微裂纹，改善浇注料的热震稳定性；而且红柱石加热过程中于1250—1450℃转化为莫来石，产生5％的体积膨胀，有利于改善浇注料的高温体积稳定性。红柱石的奠来石化是由表及里的过程，分解出来的游离SiO：在高温下向外扩散迁移，遇到高铝熟料中的刚玉(A1：O，)而反应形成莫来石。红柱石完全莫来石化的过程(一次莫来石化与二次莫来石化)是一个很慢的过程，红柱石在莫来石化时，SiO：的迁移留下很多微孔，也能改善浇注料的热震稳定性。另外，添加适量耐热不锈钢纤维，也可提高浇注料热震稳定性。(2)选择适宜的A

8、120，含量选择适宜的A