一种吸附钢水中夹杂物的中间包工作层内衬结构的制作方法

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地，本发明涉及一种吸附钢水中夹杂物的中间包工作层内衬结构。

背景技术：

随着经济的快速发展，客户对钢材质量的要求越来越高，钢铁企业对于去除钢水中夹杂物技术的研究也越来越深入。中间包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。钢水一般会在中间包内停留5～12分钟，在高效连续炼钢生产中，该段时间弥足珍贵，充分利用钢水在中间包的停留时间对钢液进行进一步净化能显著提高钢材质量。目前主要通过中间包覆盖剂吸附夹杂物，通过中间包内的控流装置控制钢水流动，通过钢水的流动带动夹杂物上浮，以使得钢水中夹杂物尽量被中间包渣吸附去除，而对于中间包衬对钢水中夹杂物的吸附去除研究的较少，主要是由于目前中间包内衬的主流材料为镁质耐材，MgO含量达到80％以上，而MgO质耐材内衬吸附Al₂O₃、SiO₂夹杂物的能力不强，主要是因为MgO吸附Al₂O₃、SiO₂夹杂后生成高熔点的镁铝尖晶石、镁橄榄石等产物，反应产物包裹在中间包内衬表面，阻止镁质耐材内衬对钢液中夹杂物的进一步反应，使得耐材内衬吸附夹杂的能力降低，净化钢液效果变差，

CaO质耐材吸附夹杂物能力很强，CaO与Al₂O₃、SiO₂等夹杂物在炼钢温度下可生成低熔点的3CaO·Al₂O₃、12CaO·7Al₂O₃、3CaO·SiO₂、2CaO·SiO₂等物质，随着吸附夹杂反应的进行，耐材内衬表面生成低熔点物质，并最终变为液态熔渣而上浮去除，中包工作层内表面的CaO与钢水接触，继续起到吸附夹杂的效果，中间包CaO质耐材工作层可以起到持续吸附夹杂物的效果。但是中间包CaO质耐材工作层在使用过程中一个技术瓶颈为CaO的易水化现象，CaO吸水会引起体积膨胀并导致中间包CaO质耐材工作层出现裂纹，在连铸过程中还会导致钢水增氢。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供一种能吸附钢水中夹杂物的中间包工作层内衬结构。

本发明的吸附钢水中夹杂物的中间包工作层内衬结构，包括：在中间包永久层上用MgO质干式料浇注的一层22～25mm厚中间包工作衬垫层；在中间包的水口、挡墙与挡坝的安装位置外周100～150mm的面积范围内，在中间包工作衬垫层上用MgO质干式料捣打成一层15～20mm厚的MgO质工作衬表层；以及，在渣线和包沿位置处，在中间包工作衬垫层上用MgO质干式料捣打成一层15～20mm厚的MgO质工作衬表层；

所述中间包工作层内衬结构还包括在中间包工作衬垫层上不含MgO质工作衬表层的位置用70～80wt％CaO的钙镁质耐火材料捣打成的一层15～20mm厚的钙镁质工作衬表层；

所述中间包工作层内衬结构还包括覆盖在钙镁质工作衬表层上的钢板。

根据本发明所述的中间包工作层内衬结构，其中，所述MgO质干式料的成分按重量份包括：直径1～5mm的电熔镁砂：15～25份，直径0.074～1mm的电熔镁砂：30～40份，直径＜0.074mm的电熔镁砂：25～35份，酚醛树脂粉：3～4份，硼酸：0.5～1份，磷酸钠：0.5～1份，乌洛托品：0.5～1份。

根据所述所述的中间包工作层内衬结构，其中，所述70～80wt％CaO的钙镁质耐火材料的成分按重量份包括：纯度90％以上的CaO：70～80份，直径＜5mm的电熔镁砂：15～25份，酚醛树脂粉：1～3份，硼酸：0.5～1份，磷酸钠：0.5～1份，乌洛托品：0.5～1份。

根据本发明所述的中间包工作层内衬结构，其中优选地，在钙镁质工作衬表层上覆盖一层钢板，所述钢板厚度为0.2～0.5mm。

本发明还提供了上述中间包工作层内衬结构的制备方法，包括以下步骤：

1)在中间包的永久层上用MgO质干式料浇注一层22～25mm厚的中间包工作衬垫层；

2)在中间包的水口、挡墙与挡坝的安装位置外周100～150mm的面积范围内，在中间包工作衬垫层上用MgO质干式料捣打成一层15～20mm厚的MgO质工作衬表层，以方便水口、挡墙与挡坝的后期安装；在渣线和包沿位置处的中间包工作衬垫层上，用MgO质干式料捣打成一层15～20mm厚的MgO质工作衬表层，以达到耐中间包渣侵蚀的效果；

3)在中间包工作衬垫层上不含MgO质工作衬表层的位置用含70～80wt％CaO的钙镁质耐火材料捣打成一层15～20mm厚的钙镁质工作衬表层，以起到吸附钢水中夹杂物的效果；

4)捣打钙镁质工作衬表层后在200～400℃温度下烘烤2～4小时，烘烤干燥后用钢板盖住钙镁质工作衬表层。

根据本发明所述的制备方法，其中，步骤1)所述浇注中间包工作衬垫层采用胎膜振动成型，并在200～400℃温度下烘烤2～4小时后脱膜。

根据本发明所述的制备方法，进一步优选地，薄钢板与钙镁质工作衬表层的边角缝隙处用石蜡密封，以阻止CaO的吸水潮化。

本发明还提供了基于上述中间包工作层内衬结构的连铸浇钢方法，包括以下步骤：

1)连铸浇钢前，将中间包吊运至连铸平台，烘烤前，将钙镁质工作衬表层表面的钢板揭去，用煤气烘烤该中间包2～3小时，使中间包内的气氛温度达到1350℃以上；

2)通过中间包连铸浇钢。

连铸过程中，中间包工作衬中含70～80％CaO的钙镁质耐火材料能吸附钢水中的Al₂O₃、SiO₂等夹杂物，CaO与夹杂物的反应活性大，有良好的吸附夹杂物性能，MgO与夹杂物反应后生成高熔点物相，能提高工作衬的防侵蚀性能，提高工作衬的使用寿命。

本发明的优点如下：

1、本发明提供的中间包工作层内衬中含有用MgO质干式料浇注成的约22～25mm厚的一层工作衬垫层，起到耐材的作用，保护中间包永久层，并防止工作衬表面的钙镁质耐火材料与中间包永久层粘结的效果，中间包下线后易翻包，能方便的去除工作衬上的耐火材料，重新砌包。

2、本发明提供的中间包工作层内衬含有一个用70～80wt％CaO的钙镁质耐火材料捣打成的工作衬表层，CaO与夹杂物的反应活性大，有良好的吸附夹杂物性能，MgO与夹杂物反应后生成高熔点物相，能提高工作衬的防侵蚀性能，提高工作衬的使用寿命。

3、本发明提供的中间包工作层内衬表面用0.2～0.5mm厚的薄钢板盖住含70～80wt％CaO的钙镁质耐火材料，薄钢板与钙镁质中间包工作衬表层的边角缝隙处用石蜡密封，能达到阻止CaO的吸水潮化的效果。

附图说明

图1为本发明的吸附钢水中夹杂物的中间包工作层内衬结构示意图。

图2为本发明的吸附钢水中夹杂物的中间包工作层内衬结构的包壁渣线以下部分的剖面图。

附图标记

1、MgO质工作衬表层 2、钙镁质工作衬表层 3、中间包抑湍器

4、水口 5、挡坝 6、挡坝工作衬表层 7、挡墙

8、挡墙工作衬表层 9、水口工作衬表层 10、包壳

11、永久层 12、中间包工作衬垫层 13、钢板

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步详细的说明。

如图1-2所示，本发明所述的中间包工作层内衬结构，在中间包的永久层11上用MgO质干式料浇注一层22～25mm厚的中间包工作衬垫层12；2)在中间包的水口4、挡墙7与挡坝5的安装位置周围100～150mm的面积范围内，在中间包工作衬垫层上用MgO质干式料捣打成一层15～20mm厚的MgO质工作衬表层(分别对应为水口工作衬表层9、挡墙工作衬表层8与挡坝工作衬表层6)，以方便水口、挡墙、挡坝的后期安装；在渣线和包沿位置处的中间包工作衬垫层上，用MgO质干式料捣打成一层15～20mm厚的MgO质工作衬表层1，以达到耐中间包渣侵蚀的效果；在中间包工作衬垫层上不含MgO质工作衬表层的位置用含70～80wt％CaO的钙镁质耐火材料捣打成一层15～20mm厚的钙镁质工作衬表层2，以起到吸附钢水中夹杂物的效果；捣打钙镁质工作衬表层后在200～400℃温度下烘烤2～4小时，烘烤干燥后用钢板13盖住钙镁质工作衬表层。在中间包的永久层使用钢板焊接成的包壳10。

实施例1

制作一个如图1所示的中间包，其中在中间包的永久层11上用MgO质干式料浇注一层约22mm厚的中间包工作衬垫层12，采用胎膜振动成型，并在200℃温度下烘烤4小时，脱膜备用。

在中间包的水口4、挡墙7、挡坝5的安装位置外周100mm的面积范围内，在中间包工作衬垫层上用MgO质干式料捣打成20mm厚的工作衬表层(分别对应为水口工作衬表层9、挡墙工作衬表层8与挡坝工作衬表层6)，以方便水口、挡墙、挡坝的后期安装，渣线和包沿位置处用MgO质干式料捣打成20mm厚的MgO质工作衬表层1，以达到耐中间包渣侵蚀的效果。

工作衬垫层的其余位置上用含70％CaO的钙镁质耐火材料捣打成一层20mm厚的钙镁质工作衬表层2，以起到吸附钢水中夹杂物的效果，捣打后在400℃温度下烘烤2小时，烘烤干燥后用0.5mm厚的钢板13盖住含70％CaO的钙镁质耐火材料，钢板与钙镁质工作衬表层的边角缝隙处用石蜡密封，以阻止CaO的吸水潮化。

MgO质干式浇注料的成份：直径1～5mm的电熔镁砂：19份，0.074～1mm的电熔镁砂：40份，直径＜0.074mm的电熔镁砂：35份，酚醛树脂粉：4份，硼酸：0.5份，磷酸钠：0.5份，乌洛托品：1份。

70％CaO的钙镁质耐火材料的成份为：纯度90％以上的CaO：70份，直径＜5mm的电熔镁砂：25份，酚醛树脂粉：2份，硼酸：1份，磷酸钠：1份，乌洛托品：1份。

连铸浇钢前，将该中间包吊运至连铸平台，烘烤前，将70％CaO的钙镁质耐火材料表面的钢板13揭去，用煤气烘烤该中间包2～3小时，使中间包内的气氛温度达到1350℃以上。连铸过程中，中间包工作衬中的钙镁质耐火材料能吸附钢水中的Al₂O₃、SiO₂等夹杂物，CaO与夹杂物的反应活性大，有良好的吸附夹杂物性能，MgO与夹杂物反应后生成高熔点物相，能提高工作衬的防侵蚀性能，提高工作衬的使用寿命。

经过实践证明，使用70％CaO的钙镁质耐火材料作为中间包工作衬表面能进一步净化钢液，在原有基础上降低夹杂物含量20％以上，中间包使用寿命达12个小时以上，且翻包容易。

实施例2

制作一个如图1所示的中间包，其中在中间包的永久层11上用MgO质干式浇注料浇注一层约25mm厚的中间包工作衬垫层12，采用胎膜振动成型，并在400℃温度下烘烤2小时，脱膜备用。

中间包水口4、挡墙7、挡坝5的安装位置周围150mm的面积范围内用MgO质干式料捣打成15mm厚的工作衬表层(分别对应为水口工作衬表层9、挡墙工作衬表层8与挡坝工作衬表层6)，以方便水口、挡墙、挡坝的后期安装，渣线和包沿位置处用MgO质干式料捣打成15mm厚的MgO质工作衬表层1，以达到耐中间包渣侵蚀的效果。

中间包工作衬垫层的其余位置上用含80％CaO的钙镁质耐火材料捣打成一层15mm厚的钙镁质工作衬表层2，以起到吸附钢水中夹杂物的效果，捣打后在200℃烘烤4小时，烘烤干燥后用0.2mm厚的钢板13盖住含80％CaO的钙镁质耐火材料，钢板与钙镁质工作衬表层的边角缝隙处用石蜡密封，以阻止CaO的吸水潮化。

MgO质干式浇注料的成份：直径1～5mm的电熔镁砂：25份，0.074～1mm的电熔镁砂：35份，直径＜0.074mm的电熔镁砂：34份，酚醛树脂粉：3份，硼酸：1份，磷酸钠：1份，乌洛托品：1份。

80％CaO的钙镁质耐火材料的成份为：纯度90％以上的CaO：80份，直径＜5mm的电熔镁砂：16份，酚醛树脂粉：2份，硼酸：1份，磷酸钠：0.5份，乌洛托品：0.5份。

连铸浇钢前，将该中间包吊运至连铸平台，烘烤前，将70％CaO的钙镁质耐火材料表面的钢板13揭去，用煤气烘烤该中间包2～3小时，使中间包内的气氛温度达到1350℃以上。连铸过程中，中间包工作衬中的钙镁质耐火材料能吸附钢水中的Al₂O₃、SiO₂等夹杂物，CaO与夹杂物的反应活性大，有良好的吸附夹杂物性能，MgO与夹杂物反应后生成高熔点物相，能提高工作衬的防侵蚀性能，提高工作衬的使用寿命。

经过实践证明，使用80％CaO的钙镁质耐火材料作为中间包工作衬表面能进一步净化钢液，在原有基础上降低夹杂物含量25％以上，中间包使用寿命达10个小时以上，且翻包容易。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发命名技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。