1.3.2.1中间包永久衬

1.3.2.1.1中间包永久衬的发展

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。砖砌中间包有容易拆除、不爆裂的优点。但是，砖砌永久衬整体性较差，翻包时容易掉砖，经常修复，寿命短砌包频繁，工人劳动强度大，寿命不到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。孙庚辰、张三华、王战民张晔.中间包用耐火材料的发展 [J]《耐火材料》 2006，40；145—154

图1 中间包用耐火材料示意图

1.3.2.1.2浇注料损毁的主要原因

（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1～2 h就要烘烤到1000℃左右，浇注钢水时，由于钢水温度通常为1500—1550 oC，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。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。

1.3.2.1.3解决方案

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。有人提出了以下解决方案：

（1）加入适量的红柱石原料；

（2）选择适宜的Al2O3含量。刘芳，王瑞红．中间包永久层用浇注料的改进与应用．2001年青岛全国不定形耐火材料学术会议论文集：210

1.3.2.2绝热板

20世纪70年代初，西方开始采用绝热板；80年20世纪70年代初，西方开始采用绝热板；80年代初我国也开始采用硅质绝热板技术，在天津二炼钢使用后，在武钢、鞍钢、济钢相继使用。用绝热板砌筑的中间包也称为冷中间包，使用前不需烘烤。其优点如下：

（1）节能，特别是没有煤气源的钢厂多采用绝热板；

（2）绝热性能好，可以把钢水温度降低10一15℃；

（3）容易翻包，中间包用后很容易脱除掉残渣和残钢。

但是，绝热板也有很多不足之处。硅质绝热板由硅砂、纤维和结合剂树脂组成，经过制浆、压滤、热处理而成。它不仅易污染钢水，增硅和增氢，而且使用寿命短，浇注普碳钢通常可连浇8 h左右，但是浇铸含Mn的合金钢只能连浇4 h左右，这是由于MnO与SiO2生成低熔点的2MnO·SiO2而导致抗侵蚀性下降。残钢上如粘有硅质板，给残钢的再利用也带来很多不利。但是生产成本较高，而且中间包绝热板是成套的，运输搬运过程中若破损一块，整套就不能用，造成较大损失。绝热板如果用树脂作结合剂，则使用时放出臭气，污染环境，有害作业人员身体健康。

1.3.2.3镁质涂料

随着连铸拉坯的高速化、多炉连铸化及钢品质的提高，中间包工作衬用耐火材料引起重视。90年代以前，大部分中间包工作衬以绝热板砌筑较普遍，主要以硅质绝热板为主，其它还有镁质绝热板等材料。目前，中间包工作衬采用镁质、镁钙质涂抹料或其喷涂料施工已成为发展趋势。镁质涂料与硅质绝热板相比，具有以下优点：

（1）涂料使用寿命长，一般可达到10小时以上，而硅质绝热板一般只能使用5~6小时，可满足连铸多炉连浇的需要；

（2）镁质涂料其化学组成能满足各钢种的冶金浇铸条件，可防止钢水增氢、增碳和形成夹杂物，有利于净化钢水；

（3）涂料易涂抹，省工省力，工人劳动强度低，便于翻包；

（4）涂料长寿命化，使中间包残留的钢水降低；铸坯切头切尾减少，为钢厂创造可观的经济效益；

（5）涂料长寿命化，使炼钢炉冶炼速度加快，钢产量提高，间接为钢厂创造效益。

1.3.2.4中间包干式振动料

干式振动料是一种无需加入水分便能进行施工的最新的中间包内衬材料。在300℃左右便能产生足够的脱模强度，由于没有水分，因而使用前只需进行简单的烘烤。同时由于材料中无需加入大量的粘土成分，从而大大提高了材料的高温强度，降低了材料的气孔率，提高了材料的抗侵蚀和耐冲刷性能。干式振动料最主要的特点是具有较高的使用寿命和快捷的烘烤，这一点是中间包涂料所无法比拟的。

与其他中间包内衬材料相比较，干式振动料有以下特点：

（1）快速施工，采用合适的施工方法可以在几分钟内完成作业，大大降低了工人的劳动强度，减少了人为因素带来的安全隐患。

（2）干法成型，无需长时间烘烤即可投入使用，降低了能耗，大大的加快了中间包的周转速度。

（3）良好的抗侵蚀性能，提高了内衬寿命，满足了长时间浇钢的需求，大大降低了炼钢成本。

（4）依靠酚醛树脂作结合剂来获得脱模强度，减少了磷的污染，净化钢水，可满足冶炼不同钢种的要求，但树脂结合的干式料容易增碳。

（5）在各个温度条件下有合理的线变化，容易翻包。

（6）与涂料相比，中间包干法施工克服了手工涂抹的缺点，尤其是在使用寿命上大幅度提高满足了钢铁行业连续化操作的要求，已经呈现出全面取代中间包涂料的趋势。