干式料中间包

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随着连铸工艺的优化及对连铸钢坯质量要求的提高，中间包内衬采用耐火涂料或干式料的比例越来越高。

中间包是炼钢过程中接受从钢包流出来的钢水，并将钢水分配到各结晶器中去的连铸设备。

目前，中间包从缓冲器的作用已经演变成为钢水精炼的终端设备，其作用主要有两个：一是钢水的精炼；二是非金属夹杂的消除。

这就对中间包内衬用耐火材料提出了更高的要求。

在干式振动料没有出现以前，中间包内衬经过3个阶段的发展——无工作衬、绝热板和耐火涂料，但这3个阶段中间包内衬的使用寿命都很短，尤其是随着中间包快速更换水口技术的迅速推广，中间包的使用寿命得到大幅度提高，这就对中间包内衬的性能提出了更高的要求。

到上世纪90年代末开始出现干式振动料（以下简称干式料），与前3个阶段相比，干式料烘烤时易硬化、脱模后衬体强度高，使用中整体性好，耐钢水、渣液的冲刷、侵蚀，使用后易与永久层分离，便于翻包。

2003年年初，国内大中型钢铁公司先后在中间包上试用干式料，大大提高了中间包的使用寿命。

北京通达耐火技术有限公司生产的干式料，在中间包上使用40多个小时依然保持着良好的完整性。

传统的干式料一般以粉状酚醛树脂作为黏合剂。

该黏合剂含有一定量的甲醛和游离酚，在烘烤和使用过程中产生很臭的有害烟气，危害环境和职工身体健康；酚醛树脂碳化后的残碳留于包衬中，还会带来钢水增碳的问题；同时酚醛树脂作为有机物，在冶炼低碳钢时又容易往钢水中带入氢。

氢对钢品质的影响非常严重，是形成钢中白点、发纹、气孔
等缺陷的主要原因。

由于传统干式料存在的缺陷，同时结合剂没有残留碳和氢，不会带来钢水增碳、增氢问题，符合目前材料应用领域向环保型发展的技术趋势，将有很好的应用前景。

2005年年初，上海、武汉生产干式料的厂家，先后研制出不含树脂的干式料，有效地弥补了第一代干式料在环保方面的不足。

但他们研制的黏合剂及其产品还存在泛潮、储放期短的问题。

2005年6月，攀钢冶金材料有限责任公司开始了环保型干式料的研制工作，经过3个月的探索，成功地解决了有害烟气危害环境和人身健康等问题，取得了试验室阶段的初步效果。

在现阶段的研究中，武汉科技大学高温陶瓷研究室与湖北省耐火材料重点实验室，使用5%松香和4%硼酸盐玻璃作为复合结合剂制备的镁质干式料，消除了有害烟气，具有较好的常温物理性能和环境友好性。

包头钢铁公司炼钢厂在冶炼低碳钢时，已经使用微氢中间包干式料，钢水质量有了较好的保证，但由于干式料性能的影响，中间包的寿命还不是很高。

对于以后干式料的研制工作，大家期盼的是：除了具备环保和无增碳、增氢等问题，其生产工艺应简单、易操作，且干式料的储藏期也要相对更长一些，使用寿命要能与水口或整体塞棒的寿命相匹配。

珠钢投产以后到2004年,CSP连铸中包工作衬耐材一直采用西马克公司推荐的湿法喷涂料,实际生产中暴露很多缺点,例如生产中残留水分多,使板卷不同程度的存在气孔、夹渣和冷弯裂纹,连浇7炉后翻包性能差,使用寿命短,影响生产作业率。

2005年起珠钢研究了性能优良的新一代工作衬耐材即干式料,在生产中推广使用,连浇炉数最高达14炉,一次翻包成功率%以上,连铸作业率达到88%,同时杜绝了气孔等缺陷。

近年来，随着高效连铸技术的快速发展，连铸钢坯质量的提高，中间包内衬采用耐火涂料或干式料的比例越来越高。

中间包干式工作衬一般采用镁质或镁钙质材料。

由于干式料为完全的干性，在低温使用时，镁砂颗粒之间没有烧结制品所具备的强度，颗粒之间只是靠低温结合剂的粘结作用形成整体。

在中高温使用时，由于镁质材料存在中温强度低的特点，需要添加适量的结合剂来提高其强度，以防止干式料坍塌。

因此，干式料用结合剂的选用非常重要。

根据干式料的施工特点，所使用的结合剂应具备以下特性：低温烘烤后强度大；中高温强度高；不污染钢水；不降低干式料的耐火性能。

研究人员根据干式衬的使用要求，对不同的结合剂进行了对比试验，开发出了满足使用要求的干式料。

试验选用临界粒度为3mm的镁砂，外加5％的不同结合剂混合。

混合料采用干法压制成圆柱试样，成型试样经150℃×2h低温处理后冷却脱模，然后分别经300℃×lh、1000℃×3h、1500℃×3h热处理，然后检测其物理性能。

对于中间包干式料来说，适合采用的有机结合剂主要有沥青、酚醛树脂、松香、石蜡等。

对这几种结合剂的试验结果表明，酚醛树脂在三个试验温度下都具有良好的强度，可以保证干式料在低温加热处理后具有较高的强度以及较好的物理性能。

适合于干式料采用的无机结合剂主要有聚磷酸盐、固体水玻璃、氯化镁、硼玻璃、硼砂、普通玻璃等。

经过试验发现，使用硼玻璃的镁质材料在1000℃×3h、1500℃×3h处理后具有良好的强度。

这说明在中间包干式料中加入硼玻璃作为无机结合剂可以有效地解决中间包用镁质干式料中温强度偏低的问题，使其在使用过程中保持较高的中高温物理性能。

根据对各种结合剂的试验结果，以镁砂为原料，加入酚醛树脂作为有机结合剂，以硼玻璃为无机结合剂，另外加入固化剂、硅微粉、磷酸盐等外加剂制成镁质干式料进行试验。

试样脱模、干燥后经300℃×lh、10 00℃×3h、1500℃×3h热处理，然后测量其物理性能。

干式料的配比见表。

镁质干式料的配比(w)/％
试验结果显示，随着酚醛树脂与硼玻璃加入量的增大，中间包镁质干式料的强度也逐渐增大。

加入5％左右的酚醛树脂和5％左右的硼玻璃作为结合剂，镁质干式料具有良好的施工性能、低温脱模强度及中高温强度，可以满足中间包低温烘烤与中高温的使用要求。

1.原料。

根据耐火喷涂料的指标要求，考虑喷涂效果和可修理时间的控制范围，选用山东优质焦宝石为骨料，粒度分别为5～3mm、3～1mm、1～0mm.基质部分采用焦宝石325号粉，结合剂采用矾土水泥和黏土，添加剂主要分为减水剂、促凝剂和缓凝剂。

2.试验方法。

①回弹率测定：首先在实验室内根据不同的配方，用小搅拌机搅拌3千克，搅拌至一定黏性后，用手抓料甩至带锚固钉的半米见方的钢板上，简易判断各配方的黏结效果，然后根据黏结情况，选取各种不同的配方，试配300千克耐火喷涂料进行厂内模拟试喷。

②强度测定：用实验室搅拌的3 千克喷涂料捣制出3个长方体试样，经脱模、养护处理，进行物理性能检验。

3.分析与讨论。

①结合剂加入量对耐火喷涂料性能的影响。

在一定范围内，增加矾土水泥量提高了耐火材料的强度，但是当水泥量达到一定量时，强度已经足够满足指标和使用要求，并且水泥加入量达到一定量时，由于所需加水量有增大的趋势，从而强度增加不明显，并且水泥量的加大，导致喷涂料的凝结时间急剧加快，影响材料喷补后的修补性能，即喷补料硬化过快，难以进行喷补表面的平整修复，可能导致喷补表面过于粗糙，影响其耐冲刷性能。

研究结果表明，不加黏土时，用手甩料时无黏结性能，随着黏土加入量的增加，黏结性能逐渐变好；当加入量为3%时，喷涂料具有非常好的黏结性能，考虑到黏土加入量对高温线变化有较大的负面影响，最
终选择加入3%的黏土量。

②外加剂加入量对耐火喷涂料性能的影响。

随着减水剂加入量的增大，耐火喷涂料所需加水量具有逐渐下降的趋势，但减水剂在降低加水量的同时，也会降低耐火喷涂料的黏结性能；当减水剂加入达到一定量，在进行小实验时，耐火喷涂料无法黏结于简易铁板上；在模拟喷补时，即产生喷涂坍塌坠落现象。

③缓凝剂和促凝剂加入量对耐火喷涂料性能的影响。

缓凝剂和促凝剂的主要作用是控制耐火喷涂料的硬化时间，即喷涂后表面可修补时间和最终硬化时间与强度。

在模拟喷涂实验中，喷涂表面具有5个小时左右进行喷涂后的表面平整，并且最终硬化时间一般在10个小时左右，强度效果良好，用锤子击打喷涂表面时，感觉材料强度比较好。

其他组合，在缓凝剂不加或加入量过少时，材料硬化太快，容易丧失表面修补性能，同时喷涂料快速硬化后，水泥无法进一步水化，影响最终强度。

根据耐火喷涂料的指标要求，研究得出以下结论：①采取水泥和黏土的复合，当水泥和黏土加入量均为3%时，耐火喷涂料可以获得比较符合实际要求的强度和喷涂黏结性能。

②采用聚合磷酸盐可以适当降低材料的加水量，但加入量过大容易使材料产生喷涂坍塌。

经研究认为，聚合磷酸盐加入量为%比较合适。

③缓凝剂和促凝剂复合，可以控制耐火喷涂料的表面修补时间、最终硬化时间及最终硬化强度，当缓凝剂加入量为%、促凝剂加入量为%复合时，可以获得满意的喷涂施工控制效果。

④由于耐火喷涂料实际模拟喷涂试验工作量非常庞大，而通过小型实验可以判断模拟喷涂试验的可行性，确定出一种高炉耐火喷涂料的研究方法，从而极大地提高耐火喷涂料产品的研究开发效。