冶金用耐火材料

耐火材料在钢铁冶金中的应用
中间包新冶金功能： 中间包新冶金功能： 辽 宁 科 技 大 学 材 料 学 院 1、净化功能。为生产高纯净度的钢，在中间包采用挡墙加 、净化功能。为生产高纯净度的钢， 吹氩、陶瓷过滤器等措施， 坝、吹氩、陶瓷过滤器等措施，可大幅度降低钢中非金属夹 杂物含量； 杂物含量； 2、调温功能。为使浇注过程中中间包前、中、后期钢水温 、调温功能。为使浇注过程中中间包前、 差小于5℃ 接近液相线温度浇注，扩大铸坯等轴晶区， 差小于 ℃，接近液相线温度浇注，扩大铸坯等轴晶区，减 少中心偏析，可采取向中间包加小块废钢、 少中心偏析，可采取向中间包加小块废钢、喷吹铁粉等措施 以调节钢水温度； 以调节钢水温度； 3、成分微调。由中间包塞杆中心孔向结晶器喂入铝、钛、 、成分微调。由中间包塞杆中心孔向结晶器喂入铝、 硼等包芯线，实现钢中微合金成分的微调， 硼等包芯线，实现钢中微合金成分的微调，即提高了易氧化 元素的收得率，又可避免水口堵塞； 元素的收得率，又可避免水口堵塞； 4、精炼功能。在中间包钢水表面加入双层渣吸收钢中上浮 、精炼功能。 的夹杂物，或者在中间包喂钙线改变Al 夹杂形态， 的夹杂物，或者在中间包喂钙线改变 2O3夹杂形态，防止 水口堵堵塞； 水口堵堵塞； 5、加热功能。在中间包采用感应加热和等离子加热等措施， 、加热功能。在中间包采用感应加热和等离子加热等措施， 4 准确控制钢水浇注温度波动在3～ ℃之间。 准确控制钢水浇注温度波动在 ～5℃之间。
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六、连铸用耐火材料
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6.1中间包 中间包
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绝热层 塞棒 长水口 永久层 工作层
6.1.1 中间包的结构
档渣墙 浸入式水口
冲击垫
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图1-2 中间包用耐火材料示意图
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5、工作衬应具有一定的冶金功能，可以同钢液中的夹杂物 、工作衬应具有一定的冶金功能， 辽 宁 科 技 大 学 材 料 学 院 反应，吸收钢液中的 、 、 以及非金属氧化物夹杂 以及非金属氧化物夹杂， 反应，吸收钢液中的N、S、P以及非金属氧化物夹杂，提高 钢液质量。 钢液质量。 6、工作衬应具有良好的抗热震稳定性和良好的体积稳定性， 、工作衬应具有良好的抗热震稳定性和良好的体积稳定性， 与钢水接触时不炸裂，保证中间包具有良好的整体性。 与钢水接触时不炸裂，保证中间包具有良好的整体性。 7、中间包工作衬还应具有较低的导热系数，较好的保温性 、中间包工作衬还应具有较低的导热系数， 能，能够减少中间包的热损失，保持中间包钢液温度的稳定。 能够减少中间包的热损失，保持中间包钢液温度的稳定。 8、使用后的工作衬应便于拆包，工作层和永久层易脱离， 、使用后的工作衬应便于拆包，工作层和永久层易脱离， 能够减少工作衬耐火材料对中间包永久衬的损坏， 能够减少工作衬耐火材料对中间包永久衬的损坏，有助于延 长中间包的使用寿命。 长中间包的使用寿命。
6.1.2 中间包的冶金功能
辽 宁 科 技 大 学 材 料 学 院 中间包的传统冶金功能 1、降低钢水静压力，稳定钢流，减少钢流对结晶器中初生 、降低钢水静压力，稳定钢流， 坯壳的冲刷； 坯壳的冲刷； 2、贮存钢水并保证钢水温度均匀，为多炉连浇连铸创造条 、贮存钢水并保证钢水温度均匀， 件； 3、净化钢水。 3、净化钢水。可以使钢水较长时间的停留在中间包内并保 持温度基本不变，有利于中间包冶金的进行， 持温度基本不变，有利于中间包冶金的进行，达到对钢液的 进一步净化； 进一步净化； 4、分流钢水。在多流连铸系统上，中间包把钢水分配给各 、分流钢水。在多流连铸系统上， 支结晶器； 支结晶器； 5、防止钢液的再污染。通过中间包密封及中间包钢液面使 、防止钢液的再污染。 用覆盖剂，防止中间包钢水的二次氧化反应， 用覆盖剂，防止中间包钢水的二次氧化反应，避免钢液吸氧 3 吸氮。 吸氮。
（5）包底：与工作层相当，冲击区镁质预 包底：与工作层相当， 制块、 制块、刚玉质预制块 挡渣墙（ ）：铝镁质 铝镁质、 （6）挡渣墙（堰）：铝镁质、镁质
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绝热层
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塞棒
长水口
永久层 工作层
（1）绝热层是用石棉板、保温砖 ）绝热层是用石棉板、 砌筑而成， 砌筑而成，它的作用是保护中间包 的钢壳， 的钢壳，阻止钢液的热量传递到钢 壳，使在较高温度下工作的中间包 仍能保持较高的强度； 仍能保持较高的强度；
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6.1.3 中间包工作衬应具备的条件
辽 宁 科 技 大 学 材 料 学 院 1、工作衬在施工工程中应力求设备简单，施工方便，能够 、工作衬在施工工程中应力求设备简单，施工方便， 降低劳动强度，提高劳动生产率。 降低劳动强度，提高劳动生产率。 2、工作衬材料在施工时应能够同永久层有良好的粘附性， 、工作衬材料在施工时应能够同永久层有良好的粘附性， 不回落、不坍塌。 不回落、不坍塌。 3、在高温使用条件下应具有良好的高温性能，不但要求有 、在高温使用条件下应具有良好的高温性能， 较高的耐火度和一定的高温强度， 较高的耐火度和一定的高温强度，还必须有良好的化学稳定 保证高温条件下不会对钢液产生二次氧化， 性，保证高温条件下不会对钢液产生二次氧化，不会对钢液 造成污染，不降低钢坯的质量。 造成污染，不降低钢坯的质量。 4、使用过程中应具有良好的抗熔渣侵蚀和渗透的性能，以 、使用过程中应具有良好的抗熔渣侵蚀和渗透的性能， 及耐钢水和渣液冲刷的能力； 及耐钢水和渣液冲刷的能力；有利于提高中间包工作衬的使 用寿命、减少中间包耐火材料的消耗、 用寿命、减少中间包耐火材料的消耗、减少耐火材料对钢液 5 的污染。 的污染。
钢液流股状态示意图
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6.2.3 滑板的生产方法 辽 宁 科 技 大 学 材 料 学 院
除碳 整型 打箍 干燥 真空油浸 脱碳
铝（锆）碳质用原料： 碳质用原料： 刚玉、锆刚玉、锆莫来石、石墨、 刚玉、锆刚玉、锆莫来石、石墨、氧化锆 树脂、Al粉 Mg-Al合金等 、树脂、Al粉、Mg-Al合金等
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安装形式：内装型、外装型、组合型、滑动水口型4 安装形式：内装型、外装型、组合型、滑动水口型4种
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6.4.4 水平连铸分离环
材质： 材质： 熔融石英、高铝质、 熔融石英、高铝质、ZrO2质、Si3N4质、BN质、 Si3N4-BN质、 质 质 Sialon质 质
整型 喷涂料 X－探伤 包装 入库 配料 造粒 等静压成型 干燥 埋碳培烧
原料：白刚玉、板状刚玉、锆莫来石、石墨、氧化锆、 原料：白刚玉、板状刚玉、锆莫来石、石墨、氧化锆、防氧化 剂、树脂等 生产工艺过程： 生产工艺过程：
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6.4.3 浸入式水口（Submerged Nozzles ） 浸入式水口（
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6.1.5
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中间包耐火衬的发展历程
中间包耐火衬主要包括绝热层、永久层和工作层。 中间包耐火衬主要包括绝热层、永久层和工作层。 中间包的绝热层一直用绝热纤维或保温砖， 中间包的绝热层一直用绝热纤维或保温砖，几乎没有经历什 么变化。 么变化。 永久层70年代中期主要用粘土砖砌筑，后来使用高铝砖砌筑， 永久层 年代中期主要用粘土砖砌筑，后来使用高铝砖砌筑， 年代中期主要用粘土砖砌筑 年代末期开始使用浇注料整体浇注成形。 到80年代末期开始使用浇注料整体浇注成形。 年代末期开始使用浇注料整体浇注成形 工作层早期的时候是用铝质的耐火砖， 工作层早期的时候是用铝质的耐火砖，后来为了保持钢液在 铝质的耐火砖 浇铸时中间包内钢液温度变化不超过15℃ 浇铸时中间包内钢液温度变化不超过 ℃，工作层开始采用 绝热板工作衬，后来绝热板被具有同样功能的耐火涂抹料 耐火涂抹料和 绝热板工作衬，后来绝热板被具有同样功能的耐火涂抹料和 耐火喷涂料所代替 随着中间包耐火材料的发展，最新的干 所代替， 耐火喷涂料所代替，随着中间包耐火材料的发展，最新的干 式振动料以显著的优势开始代替耐火喷涂料 以显著的优势开始代替耐火喷涂料。 式振动料以显著的优势开始代替耐火喷涂料。中间包工作层 耐火粘土砖(永久层即工作层 用耐火材料经历了耐火粘土砖 永久层即工作层)、绝热板、 用耐火材料经历了耐火粘土砖 永久层即工作层 、绝热板、 喷涂料(涂抹料 及最新的干式振动料(即干性工作衬 涂抹料)及最新的干式振动料 即干性工作衬)的发展 喷涂料 涂抹料 及最新的干式振动料 即干性工作衬 的发展 7 历程。 历程。
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6.1.6 中间包内衬用耐火材料 中间包 用耐火材料
辽 （1）保温层（绝热层）：纤维板、石棉板、 保温层（绝热层）：纤维板、石棉板、 ）：纤维板 宁 保温砖或轻质浇注料 科 （2）永久层：莫来石质浇注料、高铝质浇 永久层：莫来石质浇注料、 技 注料 大 工作层： 学 （3）工作层： 绝热板： 硅质、镁质、 绝热板： 硅质、镁质、镁橄榄石质 材 涂抹料： 镁质、镁铬质、 涂抹料： 镁质、镁铬质、镁钙质 料 学 干振料： 镁质、 干振料： 镁质、镁钙质 院 （4）座砖：高铝质、刚玉质 座砖：高铝质、
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挡渣墙（ 挡渣墙（堰）
辽 宁 科 技 大 学 材 料 学 院 在中间包内设置若干挡渣墙或挡渣堰， 在中间包内设置若干挡渣墙或挡渣堰，可改变钢水的流向 和流态，延长钢水流到水口的时间， 和流态，延长钢水流到水口的时间，可有效地促进夹杂物 上浮分离，均匀钢水成分和温度。 上浮分离，均匀钢水成分和温度。
档渣墙 浸入式水口
冲击垫
（2）永久层是用粘土砖砌筑，或用高铝浇注料整体浇注成形，大多采用 ）永久层是用粘土砖砌筑，或用高铝浇注料整体浇注成形， 高铝浇注料砌注成形，它的作用一方面是对工作层起支撑作用，另一方 高铝浇注料砌注成形，它的作用一方面是对工作层起支撑作用， 面当钢水击穿工作层时，也对隔热层起一定的保护作用； 面当钢水击穿工作层时，也对隔热层起一定的保护作用； （3）工作层是用绝热板或耐火涂料喷料，近年来很多钢厂开始采用干式 ）工作层是用绝热板或耐火涂料喷料， 振动料进行砌筑，它是中间包中唯一一个和钢水接触的层体， 振动料进行砌筑，它是中间包中唯一一个和钢水接触的层体，也是最重 要的一层； 要的一层； （4）在大容量中间包的耐火衬中还设置矮挡墙和挡渣墙，用于隔离钢包 ）在大容量中间包的耐火衬中还设置矮挡墙和挡渣墙， 的注流对中间包内钢水的扰动以及使中间包内钢水的流动更趋合理， 的注流对中间包内钢水的扰动以及使中间包内钢水的流动更趋合理，更 有利于钢水中非金属夹杂物的上浮，提高钢水的纯净度。 有利于钢水中非金属夹杂物的上浮，提高钢水的纯净度。
配料 混合 成型
包装入库
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6.2.3 定径水口（Sizing Nozzle） 定径水口（ ）
辽 宁 科 技 大 学 材 料 学 院 材质：锆英石质、 材质：锆英石质、ZrO2质
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6.4 连铸“三大件” 连铸“三大件”
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