中间包覆盖剂及内衬材料对钢水清洁度的影响_张立峰
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12一次脱氧产物 ; 13二次氧化产物 ;14二 次脱氧产物。
由此可见 ,中间包覆盖剂及耐火材料对 钢水清洁度的影响占了很大一部分。 因此使 用合适的中间包覆盖剂及合适的内衬材料对 钢水质量的提高是十分重要的。 这方面的研 究论文很多 [2～ 16 ]。
中间包覆盖剂的最初功能是保温 ,防止 浇注过程中温降过大 ,但随着钢质量的要求
2. 1 覆盖剂对钢水清洁度的影响 2. 1. 1 对夹杂的吸附及对钢中总氧的影响
对于生产低碳铝镇静钢 ,钢中非金属夹 杂物主 要为 Al2 O3 ,对 Al2 O3 的吸附是 中间 包覆盖剂的主要功能之一。 试验得出浇注过 程中中间包渣中 Al2 O3 的变化见图 1。 由图 可见 , 随着浇 注的进行 , 渣中 Al2O3 逐渐 升 高 ,表明吸附了夹杂。
( 法 ) Soll ac 75 Du nkerque
1 16. 5 1. 5 3
/ 1. 4 [ 12 ]
(美 )国家钢 公司格里厂
87.
5
2. 7
4. 2
0. 7
2. 8
0. 8
/
[13 ]
雀点厂
77 0. 8 18. 3 0. 2 1. 5 / / [ 14 ]
(奥 地 利 ) Linz 厂
75
Keywords tundish flux es lining r efracto ries clean liness
1 前 言
连铸与模铸相比多了一个中间包 ,钢液 与大气、熔渣、耐火材料接触时间长 ,因而钢 液易于被污染。 连铸过程中氧化物夹杂的来 源 [1 ]:
氧化物关系夹杂物 · 外来夹杂物
在不同覆盖剂条件下 ,随着碱度的提高 , 钢水中 T [O ]逐渐减少 ,Δ [ O ]逐渐增多。
使用不同覆盖剂 ,钢中大型杂物、 T [ O ]、 微观夹杂物的去除率见图 2。可以看出 ,使用 碳化稻壳效果最差 ,采用双层渣效果最好 ,在 双层渣条件下 ,钢中大型夹杂物、 T [ O ]、微观 夹杂物去除率分别为 80% 、 54% 、 25% 。
1
16 1. 5 3
/ / [15 ]
国内某厂
80 10 7 0. 5 1. 2 / / [17 ]
针对国内某厂的中间包 ,以低碳铝镇静 钢为试验钢种 ,从覆盖剂、内衬材料入手 ,进 行多级取样、系统分析 ,研究中间包钢水清洁 度的变化 ,并与国外研究结果相对比 ,为提高 中间包冶金技术提供借鉴。
2 研究结果与讨论
· 46·
· 综 述·
S TEEL MAK ING
1 9 97年 6月 Jun. 1997
中间包覆盖剂及内衬材料对钢水清洁度的影响
张立峰 孙利顺 蔡开科 牟济宁 职建军 裴云毅 (北京科技大学 ) (宝山钢铁公司 )
摘 要 阐述近年国内外 中间包覆盖剂及内 衬材料的发展情况 ;研究中间包 覆盖剂对夹杂物 的吸附、钢水的 氧化和对 钢卷渣及钢 水脱硫的影 响 ;讨 论酸性内衬 及碱性内 衬对钢水清 洁度的不 同效果。 结论: 高碱性、成分、结构合适的中间包覆盖剂及内衬材料是生产高洁净钢的重要条件。
/
/ // /
/
/ [8]
Cas tcon公司 2～ 3 55～ 58 4～ 6 5～ 10 3～ 5 / / 0. 5 2～ 3 / / / / 7～ 10 /
/ [9]
Helsi nki学院
5 48 25 10 10 / / 2 / 1 / / / /
/
/ [5]
荷兰 Hoogovens 公司
/
天津钢管
/ 12. 1 1. 8 79. 3 3. 55 / / 12 / / / / / /
/ [17 ]
浇注过程中 ,中间包 4壁及包底表面均 为耐火材料 ,与钢液长时间接触 ,可能发生机 械 浸 蚀、 化学 反 应 及 吸附 夹 杂 物影 响 钢 液 的 清洁度。 通常 ,中间包使用的绝热板 ,主要为 硅质、镁质两种。近 10年来 ,开始使用中间包
炼 钢 STEELMAKING
· 49·
水的氧化程度低。
表 3 中间包覆盖 剂及内衬材料对钢水的氧化
内衬材质
R Δ [Si ]× 10-4% Δ [O ]Si× 10-4%
图 2 中间包覆盖剂种类与钢中夹杂物 去除率的关系 A: 碳化稻壳 , R= 0; B: R= 0. 26; C: R= 0. 94; D: 双层渣 , R= 0. 94
2. 1. 2 对钢水的氧化 浇注过程中 ,钢水中 [ Als ]由于被氧化而
减少。二次氧化的来源有三个: 大气、覆盖剂、 耐火材料。 覆盖剂由于有 MnO、 FeO的存在 (图 3)而发生以下反应 3( FeO )+ 2 [ Al ]= ( Al2O3 )+ 3 [ Fe ] ( 1) 3( MnO )+ 2[ Al ]= ( Al2O3 )+ 3[ M n ] ( 2)
关键词 中间包 覆盖剂 内衬材料 清洁度
INFLUENCES OF TUN DISH FLUXES AN D LININ G REFRACTORIES ON STEEL CLEANNESS
Zha ng Li feng Shun Lishun Cai Kai ke
( M etallurgica l Depar tment o f U niv er sity of Science and T echnolog y Beijing )
/ 62. 5 20. 7 / 5. 7 / / / / / / / / / 1300 / [ 3 ]
中国宝钢
1～ 3 1～ 3 < 1 / 87～ 92 1～ 3 0. 5 1. 5 < 1. 0 / / / / / > 1500 0. 6 [ 17 ]
中国武钢
4. 8 36. 5 2. 8 / 35. 5 4. 9 0. 45 1. 5 2. 2 / / / / 11 1230 / [ 17 ]
表 1 国内外一些厂家中间包覆盖剂的主要成分
成 分 , %
熔点 密度 文
C CaO Al2O3 M gO SiO 2 N a2 O K2 O FeO CaF2 M n O TiO2 P S 其他 ℃ g /cm3 献
加 拿 大 Dof as co 公司
8
40 24 18
5 1. 5 / 0. 5 /
中国太钢
3. 95 40. 5 0. 7 / 40 / / < 1. 0 4. 0 / / / / / 1420 / [ 17 ]
中国攀钢 中国舞阳
18～ 20 28 / 12～ 1630～ 32 / / 1. 22 / / / / / / 1300 / [ 17 ] 15 30 < 8 15 15 / / / / / / / / / 1300 / [17 ]
联系人: 张立峰 博士生 北京 ( 100083)
炼 钢 STEELMAKING
· 47·
越来越高 ,中间包覆盖剂的冶金功能趋于广 泛: 保温、防止大气对钢水的二次氧化、吸附 钢 水 中上 浮 夹 杂物 、 不与 钢 水 反应 避 免 污 染 钢水、防止钢液回硫等等。
目前 ,使用的中间包覆盖剂主要有 4种 类型: ①酸性: 典型的为碳化稻壳 ,绝热性能 好 ,成本低 ,但不利于吸附夹杂物 ,在钢渣界 面有化学反应 ( 3)式 ) ,氧化钢液中的酸溶铝 , 对 铝 镇静 钢 不合 适; ② 中性: 典 型 的 为 Al2 O3— SiO2 ,有一定的热性能 ,成本较低 ; ③ 碱性: 以 M gO 或白云石为基的材料或 CaO 基材料 ,熔点低 ,单独使用易于结壳 ; ④双层 渣: 底层一般为碱性渣 ,使用时形成液渣层以 吸附夹杂 ,顶层一般为碳化稻壳 ,用以保温。
52源自文库 8 29. 1
1
6. 9 0. 2 / 0. 8
/ 0. 1 1. 4 0. 1 /
/ 1550 0. 64 [10 ]
墨西哥 IM EX SA 公司
/ 53. 8 22. 3 1. 6 10. 0 1
0. 85 / / / / 1. 0 4. 5 / 1. 0 [ 11 ]
日本川崎钢铁 公司
涂层技术的研究也有很多 [12～ 15 ] ,从吸附夹杂 物又不氧化钢水方面考虑 ,碱性内衬的使用 是一个发展趋势。 国内外一些厂家中间包碱 性内 衬的主要 成分的特 点是 M gO> 60% , SiO2 约 < 18% (表 2)。
· 48·
表 2 国内外一些厂家中间包内衬材料主要成分
%
M gO CaO SiO2 Al2 O3 FeO N a2O C 文献
中 间 包覆 盖 剂 一般 为 CaO - Al2 O3 SiO2 系的混合物。 有关研究计算了三元系中 FeO、 M nO 的活度系数 γFeO、γM nO。 随着碱度 CaO / Si O2 的升高 , γFeO增 大、γMnO降低 , 即提 高覆盖剂的碱度利用阻止 ( 1)式反应发生 ,促 使 ( 2)式反应发生。 考虑到中间包渣中 M nO
Mo u Jini ng Zhi Jianjun Pei Yunyi
( Ba oshan Iro n a nd Steel Company)
Abstract Th e r ese nt dev elo pments in the field o f tundish fluxes and lining refr acto ries a re described. Th e influence of tundish flux es o n eliminating inclusions, r educing to tal o x yg en content, decr ea sing included slag and desulphurising in molten steel ar e studied in de tail. The co nclusion is tha t flux es a nd lining s with hig h ba sicity and pro per compositio ns a re impo rta nt to th e pro ductio n of clea n steel.
对中间包覆盖剂的研究 ,进行的十分广 泛。 V. Ludlow 等人论述了上述几种类型的 覆盖剂对钢水清洁度的影响 ,发现高 MgO
质 ( CaO < 40% 、 Mg O25% ～ 26% )的碱性覆 盖剂的使用效果比酸性、中性覆盖剂的使用 效果好 [2 ]。 川崎钢铁公司生产高洁净超低碳 钢时 ,使用高碱度覆盖剂 (渣中 CaO / SiO2= 6)情况下钢中氧含量明显低于使用低碱度覆 盖剂的情况 [3 ]。 有关研究还探讨了覆盖剂对 钢水脱 硫的影响 [4]以及防止 大气吸入 的效 果 [5 ] ,均发现碱性渣优于酸性渣。有关文章还 研究了双层渣的使用效果 [6, 7 ]。美国阿姆科钢 铁公司的研究结果表明: 单独使用高碱性渣 ( R = 10. 5 ) 时 , 渣 中 Al2 O3 平 均 仅 增 加 1. 5% ,钢中总氧为 24. 4× 10-4% ; 使用双层 渣时 (顶层为碳化稻壳 ,底层为 ( R= 10. 5的 ) 高碱性渣时 ,渣中 Al2 O3 平均增加 8. 7% ,钢 中总氧为 16. 4× 10-4% [7 ]。 国内外一些厂家 使用效果最优的中间包覆盖剂的主要成分 , 见表 1。
图 1 浇注过程中间包覆盖剂中 Al2O3 的变化
在覆盖剂碱度不同的情况下 ,可以分析 出 Δ Al2 O3 与碱度及渣中初始 Al2 O3 有关 ,碱
第三期 N o. 3
度越大、初始 Al2 O3 越高 ,覆盖剂对 Al2 O3 的 吸附越有效 ; 双层渣的效果比单层渣的效果 好 ,使 用双层渣时 ,由 于顶层碳化稻壳 的存 在 ,保 温性能好 ,改善 了底层碱性渣的 流动 性 ,易于吸附夹杂物。
炉渣的卷入: ①炼钢炉渣 ;②中间包保温 剂或合成渣 ; ③结晶器保护渣 ;
耐火材料熔损的卷入: ( 1)钢水包耐火材料: ④耐火砖内衬 ; ⑤ 寒头和袖砖 (或滑板砖 ) ; ⑥水口砖 ;
( 2)中间包耐火材料: ⑦涂料 (或绝热板 材料 ) ; ⑧塞棒袖砖 (或滑板砖 ) ; ⑨塞棒砖 ; 10 中间包水口砖 ;1浸入式水口 ; · 内生夹杂物
由此可见 ,中间包覆盖剂及耐火材料对 钢水清洁度的影响占了很大一部分。 因此使 用合适的中间包覆盖剂及合适的内衬材料对 钢水质量的提高是十分重要的。 这方面的研 究论文很多 [2～ 16 ]。
中间包覆盖剂的最初功能是保温 ,防止 浇注过程中温降过大 ,但随着钢质量的要求
2. 1 覆盖剂对钢水清洁度的影响 2. 1. 1 对夹杂的吸附及对钢中总氧的影响
对于生产低碳铝镇静钢 ,钢中非金属夹 杂物主 要为 Al2 O3 ,对 Al2 O3 的吸附是 中间 包覆盖剂的主要功能之一。 试验得出浇注过 程中中间包渣中 Al2 O3 的变化见图 1。 由图 可见 , 随着浇 注的进行 , 渣中 Al2O3 逐渐 升 高 ,表明吸附了夹杂。
( 法 ) Soll ac 75 Du nkerque
1 16. 5 1. 5 3
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(美 )国家钢 公司格里厂
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雀点厂
77 0. 8 18. 3 0. 2 1. 5 / / [ 14 ]
(奥 地 利 ) Linz 厂
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Keywords tundish flux es lining r efracto ries clean liness
1 前 言
连铸与模铸相比多了一个中间包 ,钢液 与大气、熔渣、耐火材料接触时间长 ,因而钢 液易于被污染。 连铸过程中氧化物夹杂的来 源 [1 ]:
氧化物关系夹杂物 · 外来夹杂物
在不同覆盖剂条件下 ,随着碱度的提高 , 钢水中 T [O ]逐渐减少 ,Δ [ O ]逐渐增多。
使用不同覆盖剂 ,钢中大型杂物、 T [ O ]、 微观夹杂物的去除率见图 2。可以看出 ,使用 碳化稻壳效果最差 ,采用双层渣效果最好 ,在 双层渣条件下 ,钢中大型夹杂物、 T [ O ]、微观 夹杂物去除率分别为 80% 、 54% 、 25% 。
1
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国内某厂
80 10 7 0. 5 1. 2 / / [17 ]
针对国内某厂的中间包 ,以低碳铝镇静 钢为试验钢种 ,从覆盖剂、内衬材料入手 ,进 行多级取样、系统分析 ,研究中间包钢水清洁 度的变化 ,并与国外研究结果相对比 ,为提高 中间包冶金技术提供借鉴。
2 研究结果与讨论
· 46·
· 综 述·
S TEEL MAK ING
1 9 97年 6月 Jun. 1997
中间包覆盖剂及内衬材料对钢水清洁度的影响
张立峰 孙利顺 蔡开科 牟济宁 职建军 裴云毅 (北京科技大学 ) (宝山钢铁公司 )
摘 要 阐述近年国内外 中间包覆盖剂及内 衬材料的发展情况 ;研究中间包 覆盖剂对夹杂物 的吸附、钢水的 氧化和对 钢卷渣及钢 水脱硫的影 响 ;讨 论酸性内衬 及碱性内 衬对钢水清 洁度的不 同效果。 结论: 高碱性、成分、结构合适的中间包覆盖剂及内衬材料是生产高洁净钢的重要条件。
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Cas tcon公司 2～ 3 55～ 58 4～ 6 5～ 10 3～ 5 / / 0. 5 2～ 3 / / / / 7～ 10 /
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Helsi nki学院
5 48 25 10 10 / / 2 / 1 / / / /
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荷兰 Hoogovens 公司
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天津钢管
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浇注过程中 ,中间包 4壁及包底表面均 为耐火材料 ,与钢液长时间接触 ,可能发生机 械 浸 蚀、 化学 反 应 及 吸附 夹 杂 物影 响 钢 液 的 清洁度。 通常 ,中间包使用的绝热板 ,主要为 硅质、镁质两种。近 10年来 ,开始使用中间包
炼 钢 STEELMAKING
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水的氧化程度低。
表 3 中间包覆盖 剂及内衬材料对钢水的氧化
内衬材质
R Δ [Si ]× 10-4% Δ [O ]Si× 10-4%
图 2 中间包覆盖剂种类与钢中夹杂物 去除率的关系 A: 碳化稻壳 , R= 0; B: R= 0. 26; C: R= 0. 94; D: 双层渣 , R= 0. 94
2. 1. 2 对钢水的氧化 浇注过程中 ,钢水中 [ Als ]由于被氧化而
减少。二次氧化的来源有三个: 大气、覆盖剂、 耐火材料。 覆盖剂由于有 MnO、 FeO的存在 (图 3)而发生以下反应 3( FeO )+ 2 [ Al ]= ( Al2O3 )+ 3 [ Fe ] ( 1) 3( MnO )+ 2[ Al ]= ( Al2O3 )+ 3[ M n ] ( 2)
关键词 中间包 覆盖剂 内衬材料 清洁度
INFLUENCES OF TUN DISH FLUXES AN D LININ G REFRACTORIES ON STEEL CLEANNESS
Zha ng Li feng Shun Lishun Cai Kai ke
( M etallurgica l Depar tment o f U niv er sity of Science and T echnolog y Beijing )
/ 62. 5 20. 7 / 5. 7 / / / / / / / / / 1300 / [ 3 ]
中国宝钢
1～ 3 1～ 3 < 1 / 87～ 92 1～ 3 0. 5 1. 5 < 1. 0 / / / / / > 1500 0. 6 [ 17 ]
中国武钢
4. 8 36. 5 2. 8 / 35. 5 4. 9 0. 45 1. 5 2. 2 / / / / 11 1230 / [ 17 ]
表 1 国内外一些厂家中间包覆盖剂的主要成分
成 分 , %
熔点 密度 文
C CaO Al2O3 M gO SiO 2 N a2 O K2 O FeO CaF2 M n O TiO2 P S 其他 ℃ g /cm3 献
加 拿 大 Dof as co 公司
8
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中国太钢
3. 95 40. 5 0. 7 / 40 / / < 1. 0 4. 0 / / / / / 1420 / [ 17 ]
中国攀钢 中国舞阳
18～ 20 28 / 12～ 1630～ 32 / / 1. 22 / / / / / / 1300 / [ 17 ] 15 30 < 8 15 15 / / / / / / / / / 1300 / [17 ]
联系人: 张立峰 博士生 北京 ( 100083)
炼 钢 STEELMAKING
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越来越高 ,中间包覆盖剂的冶金功能趋于广 泛: 保温、防止大气对钢水的二次氧化、吸附 钢 水 中上 浮 夹 杂物 、 不与 钢 水 反应 避 免 污 染 钢水、防止钢液回硫等等。
目前 ,使用的中间包覆盖剂主要有 4种 类型: ①酸性: 典型的为碳化稻壳 ,绝热性能 好 ,成本低 ,但不利于吸附夹杂物 ,在钢渣界 面有化学反应 ( 3)式 ) ,氧化钢液中的酸溶铝 , 对 铝 镇静 钢 不合 适; ② 中性: 典 型 的 为 Al2 O3— SiO2 ,有一定的热性能 ,成本较低 ; ③ 碱性: 以 M gO 或白云石为基的材料或 CaO 基材料 ,熔点低 ,单独使用易于结壳 ; ④双层 渣: 底层一般为碱性渣 ,使用时形成液渣层以 吸附夹杂 ,顶层一般为碳化稻壳 ,用以保温。
52源自文库 8 29. 1
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6. 9 0. 2 / 0. 8
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/ 1550 0. 64 [10 ]
墨西哥 IM EX SA 公司
/ 53. 8 22. 3 1. 6 10. 0 1
0. 85 / / / / 1. 0 4. 5 / 1. 0 [ 11 ]
日本川崎钢铁 公司
涂层技术的研究也有很多 [12～ 15 ] ,从吸附夹杂 物又不氧化钢水方面考虑 ,碱性内衬的使用 是一个发展趋势。 国内外一些厂家中间包碱 性内 衬的主要 成分的特 点是 M gO> 60% , SiO2 约 < 18% (表 2)。
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表 2 国内外一些厂家中间包内衬材料主要成分
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M gO CaO SiO2 Al2 O3 FeO N a2O C 文献
中 间 包覆 盖 剂 一般 为 CaO - Al2 O3 SiO2 系的混合物。 有关研究计算了三元系中 FeO、 M nO 的活度系数 γFeO、γM nO。 随着碱度 CaO / Si O2 的升高 , γFeO增 大、γMnO降低 , 即提 高覆盖剂的碱度利用阻止 ( 1)式反应发生 ,促 使 ( 2)式反应发生。 考虑到中间包渣中 M nO
Mo u Jini ng Zhi Jianjun Pei Yunyi
( Ba oshan Iro n a nd Steel Company)
Abstract Th e r ese nt dev elo pments in the field o f tundish fluxes and lining refr acto ries a re described. Th e influence of tundish flux es o n eliminating inclusions, r educing to tal o x yg en content, decr ea sing included slag and desulphurising in molten steel ar e studied in de tail. The co nclusion is tha t flux es a nd lining s with hig h ba sicity and pro per compositio ns a re impo rta nt to th e pro ductio n of clea n steel.
对中间包覆盖剂的研究 ,进行的十分广 泛。 V. Ludlow 等人论述了上述几种类型的 覆盖剂对钢水清洁度的影响 ,发现高 MgO
质 ( CaO < 40% 、 Mg O25% ～ 26% )的碱性覆 盖剂的使用效果比酸性、中性覆盖剂的使用 效果好 [2 ]。 川崎钢铁公司生产高洁净超低碳 钢时 ,使用高碱度覆盖剂 (渣中 CaO / SiO2= 6)情况下钢中氧含量明显低于使用低碱度覆 盖剂的情况 [3 ]。 有关研究还探讨了覆盖剂对 钢水脱 硫的影响 [4]以及防止 大气吸入 的效 果 [5 ] ,均发现碱性渣优于酸性渣。有关文章还 研究了双层渣的使用效果 [6, 7 ]。美国阿姆科钢 铁公司的研究结果表明: 单独使用高碱性渣 ( R = 10. 5 ) 时 , 渣 中 Al2 O3 平 均 仅 增 加 1. 5% ,钢中总氧为 24. 4× 10-4% ; 使用双层 渣时 (顶层为碳化稻壳 ,底层为 ( R= 10. 5的 ) 高碱性渣时 ,渣中 Al2 O3 平均增加 8. 7% ,钢 中总氧为 16. 4× 10-4% [7 ]。 国内外一些厂家 使用效果最优的中间包覆盖剂的主要成分 , 见表 1。
图 1 浇注过程中间包覆盖剂中 Al2O3 的变化
在覆盖剂碱度不同的情况下 ,可以分析 出 Δ Al2 O3 与碱度及渣中初始 Al2 O3 有关 ,碱
第三期 N o. 3
度越大、初始 Al2 O3 越高 ,覆盖剂对 Al2 O3 的 吸附越有效 ; 双层渣的效果比单层渣的效果 好 ,使 用双层渣时 ,由 于顶层碳化稻壳 的存 在 ,保 温性能好 ,改善 了底层碱性渣的 流动 性 ,易于吸附夹杂物。
炉渣的卷入: ①炼钢炉渣 ;②中间包保温 剂或合成渣 ; ③结晶器保护渣 ;
耐火材料熔损的卷入: ( 1)钢水包耐火材料: ④耐火砖内衬 ; ⑤ 寒头和袖砖 (或滑板砖 ) ; ⑥水口砖 ;
( 2)中间包耐火材料: ⑦涂料 (或绝热板 材料 ) ; ⑧塞棒袖砖 (或滑板砖 ) ; ⑨塞棒砖 ; 10 中间包水口砖 ;1浸入式水口 ; · 内生夹杂物