文献综述_中间包主要结构概述

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中间包主要结构概述
摘要:
随着炼钢技术的不断发展，对连铸钢的清洁度和铸坯质量的要求也越来越高。

中间包内钢液的流动状态，对延长钢水在中间包内的停留时间，减少卷渣和改善夹杂物的上浮去除有着重要的作用，直接影响着连铸坯的质量。

包内钢液的流动状态，对延长钢水在中间包内的停留时间，减少卷渣和改善的上
关键词:
中间包；物理模拟；数学模拟；控流装置; 结构
1 概述
中间包是钢水连铸工艺中一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。

其是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。

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，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。

2 中间包的作用
通传统的模铸相比，连铸具有提高金属收得率和降低能量消耗的优越性，而减少金属资源和能量的消耗是符合可持续发展要求的。

全连铸的实现使炼钢生产工序简化，流程缩短，生产效率显著提高。

中间包是炼钢生产流程的中间环节，而且是由间歇操作转向连续操作的衔接点。

中间包作为冶金反应器是提高钢产量和质量的重要一环。

无论对于连铸操作的顺利进行，还是对于保证钢液品质符合需要，中间包的作用是不可忽视的。

通常认为中间包起以下作用：
2.1 分流作用
对于多流连铸机，由多水口中间包对钢液进行分流。

2.2 连浇作用
在多炉连浇时，中间包存储的钢液在换盛钢桶时起到衔接的作用。

2.3 减压作用
盛钢桶内液面高度有5~6m，冲击力很大，在浇铸过程中变化幅度也很大。

中间包液面高度比盛钢桶低，变化幅度也小得多，因此可用来稳定钢液浇铸过程，减小钢流对结晶器凝固坯壳的冲刷。

2.4 保护作用
通过中间包液面的覆盖剂，长水口以及其他保护装置，减少中间包中的钢液受外界的污染。

2.5 清楚杂质作用
中间包作为钢液凝固之前所经过的最后一个耐火材料容器，对钢的质量有着重要的影响，应该尽可能使钢中非金属夹杂物的颗粒在处于液体状态时排除掉。

3 中间包的主要结构设计
在设计中间罐时，应满足：在易于制造的前提下，力求散热而面积小，保温性能好，外形简单；其水口的大小与配置应满足铸坯断面、流数和连铸机布置形式的要求；便于浇注操作、清灌和砌砖；应具有在长期高温作用下的结构稳定性。

3.1 中间罐的总体结构
目前，绝大多数连铸机上均采用底铸式中间罐。

它由罐体、灌盖、塞棒和水口等几部分组成。

常用的中间罐有长圆形、椭圆形以及三角形等，如图1。

图1
3.1.1罐体和灌盖
罐体包括罐壁和罐底。

罐壁又外壳和内衬组成。

外壳一般用12~20mm厚的钢板焊成，易于制造。

或用铸钢结构，刚性好但重量较大。

外壳上设有吊放罐用的吊钩（环）、安放对准用的支架和供烘烤罐时散发水蒸气用的排气孔。

内衬由耐火砖砌成，其内应有一定的倒锥度，以便清渣和砌砖牢固。

内衬主要包括：工作层，永久层为30~40mm左右，用粘土砖砌筑；工作层如用耐火砖（粘土质、高铝质等）砌筑时厚度在100mm以上，用绝热板砌筑时视绝热板的厚度而定，一般在30~40mm左右。

在方坯连铸机上，近年来普遍采用了“冷”中间罐，它的工作层是用绝热板
（酸性或碱性）和胶泥砌成。

绝热板的大小按已砌好永久层的内型制作。

绝热板
一般壁厚取为30mm，底部为40mm。

这种罐的特性是除水口外都不用烘烤，节省
能耗，减少温降与残钢，装砌方便，可节省人力约为70%。

中间罐应设有灌盖，一是为了保温，二是用以保护盛钢桶的桶底不致过分受
热而变形，中间罐的寿命主要取决于耐火砖和砌筑的质量。

3.1.2中间罐的水口与塞棒
在浇筑板坯和大方坯时，常用塞棒来调节水口的流量。

浇铸小方坯时则多用定径水口。

滑动水口也常应用在中间罐上。

塞棒与盛钢桶上的塞棒一样，它是由钢联杆及多节袖砖组成的，近来正为等
静压成形的整体塞棒代替。

塞棒长时间在高温钢水中浸泡，容易融化，变形甚至
断裂。

为提高使用寿命，除采用高质量的耐火砖外，一般都在塞棒中通入压缩空
气或氩气进行冷却。

水口在中间罐上，水口是不可缺少的。

一般情况下，多由含三氧化二铝70~75%
的莫米面制作。

依浇铸钢种不同，也有用氧化镁、氧化锆，还有用高铝石墨质或
氧化锆质制作的。

水口是中间罐的薄弱环节，寿命最短。

自应用滑动水口以来
图2
寿命大大提高了。

依活动滑板工作方式不同，主要有插入式滑动水口和往复式滑动水口，近年来又出现了旋转式滑动水口。

如图2 。

当钢水从中间罐铸入结晶器时，无论是普通的塞棒式水口还是滑动式水口都不能消除钢水的氧化、飞溅和热量的散失等原因对铸坯质量的影响。

近年来开始广泛使用侵入式水口。

国内外的实践证明，侵入式水口的保护渣结合使用效果显著。

因工作条件决定，要求侵入式水口应采用耐急冷急热，耐腐蚀并具有一定机械强度的耐火材料制成，通常用高铝石墨，熔融石英或高氧化铝陶瓷等。

3.2 中间罐主要参数确定
3.2.1中间罐的容量。

中间罐的容量要选择适当，尤其在多炉连浇时，在不降低拉速又要保证罐内必须的刚水量。

容量过大钢水在罐内停留时间长，应使罐的容量大于更换盛钢桶期间连铸机所必须的刚水量。

容量过大钢水也多。

容量过小不能满足工艺要求。

为此，中间罐的容量主要应根据盛钢桶容量、铸坯断面大小和浇铸的速度与流数来确定。

若铸坯断面面积为S （m ²），平均拉速为V （m/min ），更换盛钢桶的时间为t （min ），流数为n ，钢水密度为r （t/m ³）时，则中间罐的容量G 中 应为： G 中
=1.3SVrtn （t ）
目前多数工厂，中间罐的容量按盛钢桶的容量确定。

当盛钢桶容量较小时，中间罐容量可取较大值。

反之取较小值。

3.2.2 中间罐的高度与罐壁斜度。

中间罐的高度取决于钢水在罐内的深度。

据实践经验，钢水深度一般不应小于400~450mm 。

近年来由于侵入式水口的应用，钢水深度可加大到500~600mm 以上，最大的可达1000mm 。

罐内钢液面到中间罐上口应保留有200mm 左右的高度。

罐壁以有10~20%的倒锥度为宜。

3.2.3 水口参数
水口之境应该根据最大浇铸速度来确定，要保证连铸机在最大拉速时所需的钢流量。

水口全开时钢流要圆滑而密室，不产生飞溅或涡流。

浇铸时必须经常控制水口开度，如用塞棒式水口，水口过大，则塞头易冲蚀，钢流易散发。

若浇小断面铸坯时，结晶器还容易溢钢。

而水口过小又会限制拉速，水口也易“冻结”。

若中间罐内钢液深度为h （m ），最大拉速时的刚流量为G （t/min ）时，则中间罐的水口直径d （m ）可按公式(1)计算：
D=gh
24πγG （m ） (1) 式中 g ---重力加速度（m/s ²）；
r ---钢液密度（t/m ³）。

图3
当连铸机浇铸大方坯或板坯时，水口直径也可以按浇铸速度、中间罐内钢液深度等数据由图查得。

浇铸小方坯时，可根据铸坯断面，拉速及中间罐内液面高度由图查出定径水口直径（mm ）。

水口个数和间距。

当铸坯宽度小于500mm 时，一流只用一个水口。

在这种情况下，水口的个数和所浇铸的铸坯流数一样，水口间的距离即为结晶器的中心距，也是流间距，为便于操作其值应大于600~800mm 。

当铸坯宽度大于700mm 时，依具体尺寸适当增加水口个数，如图3。

4 总结
中间包作为重要的冶金容器，在连铸生产中除了有稳定钢流、均匀钢水成分和温度、促使脱氧产物和非金属夹杂物上浮、多炉连浇换炉时起缓冲作用、在多流连铸机上起分配钢流的作用外，还可以通过中间包冶金实现防止二次氧化和吸气、改善钢水流动状态、防止卷渣和精确控制钢水过热度的功能。

大量的实践研究表明，钢水在中间包内合理流动可以均匀钢水成分和温度、促进夹杂物上浮、改善钢水质量。

为使钢水在钢包内合理流动，就应该优化钢包的内部的结构，获得质量优良的不锈钢铸坯。

参考文献：
[1] 王雅贞、张岩.新编连续铸钢工艺及设备（第2版）.北京：冶金工业出版
社，2009，56−70
[2] 李楠.耐火材料与钢铁的反应及对钢质量的影响.北京：冶金工业出版社.
[3] 高淑荣.中间包耐火材料的选择[J].生产技术与工艺管理，2003.3，第15卷，
第1期：25−26
[4] 陈志平等.炼钢厂连铸中间包包盖的改造[J].梅山科技2000（3）：21−22，35
[5] 段大福等.镁质中间包冲击板的研制与应用[J].四川冶金,2002（2）：24−26， 65
[6] 王路春等.连铸中间包技术改造与多空控流挡墙的优化设计[J].冶金能源，
2007（5）：22−25
[7] 潘咏忠.重钢四流连铸中间包流场分析[J].重钢技术，2005（4）：1−5。