中间包烘烤后脱落物物性研究

张峰 巴钧涛 沈渭清 魏广泛

(中国第一重型机械股份公司，黑龙江 齐齐哈尔161042)

中间包是炼钢生产流程的中间环节，在真空状态下模铸方式生产钢锭时，中间包作为冶金反应器可有效控制钢液注温注速，同时对外来夹杂物上浮以及多包合浇注流的连续起到积极作用。在实际生产中，中间包工作层耐火材料的侵蚀剥落、中间包连用时包底包壁清理状态等因素对钢锭质量产生较大影响，鉴于此，本文对中间包烘烤后脱落物进行物性研究，分析脱落物对模铸钢锭质量的影响，优化中间包连用清理标准，达到提高模铸钢锭质量的目的。

1 中间包烘烤冷却试验

我公司模注生产真空锭大多采用60 t中间包，中间包工作层采用高铝砖、锆石砖砌筑，60 t中间包平均使用寿命为8炉，炉龄中后期中间包状态对钢锭质量影响较大，特选取炉龄中后期中间包进行烘烤冷却试验。

1.1 中间包选取

选取60 t高铝材质中间包、锆石材质中间包各一个，考虑前一炉次浇注钢种残留物对下一炉次浇注钢种的影响，分别统计两种材质的中间包使用情况，如表1、表2所示。

表1 高铝中间包试验前使用情况Table 1 High aluminum tundish conditions before test

表2 锆石中间包试验前使用情况Table 2 Zircon tundish conditions before test

1.2 中间包烘烤

对高铝中间包、锆石中间包进行清理，达到炼钢用中间包清理标准要求后，吊至真空泵真空盖上，扣好中间包盖，采用烤包器对高铝中间包、锆石中间包进行烘烤，具体步骤如下：

(1)将天然气火苗调至进入包内长度达到1.0～1.2 m，不送风，小火烘烤50 min。

(2)将火苗长度调至钢包中部，送微风不开大天然气，中火烘烤40 min。

(3)将天然气和风调到合适配比，火苗接近包底，大火烘烤60 min。

(4)停火，用测温枪在中间包内衬不同部位测温，平均温度达到800℃以上。

1.3 中间包空冷

烘烤测温后，将中间包吊回放倒，置于干净不通风空间空冷12 h。

1.4 脱落物收集

空冷结束，用渣样袋收集高铝中间包、锆石中间包脱落物，密封保存，送化验室分析脱落物成分。

2 脱落物物性研究

2.1 中间包烤前、烤后包况对比

高铝中间包烤前、烤后包况如图1所示，烘烤结束冷却后，包底覆盖一层平均8 mm厚的黑色渣子，包壁大部分面积覆盖一层平均3 mm厚的黑色渣子，且包壁有渣子烤化后流淌痕迹。

图1 高铝中间包烤前、烤后包况Figure 1 High aluminum tundish conditions before and after baking

锆石中间包烤前、烤后包况如图2所示，烘烤结束冷却后，包底有少量薄渣覆盖，包根处有部分沙土类杂物堆积，其它部位与烘烤前无明显变化。

图2 锆石中间包烤前、烤后包况Figure 2 Zircon tundish conditions before and after baking

2.2 中间包烤后脱落物成分分析

对高铝中间包烘烤后脱落物取样分析，结果如图3所示。

图3 高铝中间包烘烤后脱落物成分Figure 3 Ingredients shed from high aluminum tundish after baking

对锆石中间包烘烤后脱落物取样分析，结果如图4所示。

图4 锆石中间包烘烤后脱落物成分Figure 4 Ingredients shed from zircon tundish after baking

2.3 中间包烘烤后脱落物来源分析

高铝中间包烘烤后脱落物主要成分为：SiO2(36.88%)、Al2O3(23.31%)、MnO(15.73%)、CaO(10.98%)、MgO(2.21%)。高铝中间包试验前已使用7炉，试验前一炉生产了铝渣系的支承辊产品，铝渣系主要成分为CaO、Al2O3、SiO2、MgO、MnO等，与脱落物成分基本一致；脱落物成分百分含量与铝渣系成分百分含量相比，脱落物成分中的SiO2、MnO含量偏高、CaO含量偏低，与支承辊产品富含Si、Mn元素，浇注过程中钢水二次氧化有关。因此，高铝中间包烘烤后脱落物来源主要是上一炉次残留于中间包内衬上的精炼渣和钢水二次氧化的混合物。

锆石中间包烘烤后脱落物主要成分为：Fe2O3(47%)、Al2O3(18.44%)、SiO2(13.72%)、MgO(8.02%)。锆石中间包试验前已使用6炉，第6炉次中间包为新包底，新包底与旧包壁之间采用刚玉料(主要成分Al2O3)、AG砂(主要成分SiO2)、卤水捣打填充，根据收集脱落物主要为砂砾类杂物判断，虽采用硅渣系生产支撑辊洗了新包底，但仍有未打牢固部分烘烤后脱落下来。

3 脱落物与模注钢锭质量关系

高铝中间包烘烤后脱落物主要为CaO-Al2O3-SiO2系高铝渣和钢水二次氧化混合物，此类渣具有熔点低、流动性好等特点，浇注真空钢锭时，处于熔融状态的这类高铝渣极易随钢流浇入模具内，导致钢锭出现无损检测缺陷。渣中含有大量的Al2O3，在以往对电站转子无损检测超标、加氢筒节外露、支撑辊产品表面波等质量问题的研究中，解剖分析夹杂物类别时，均能检测出大量Al2O3，因此，须加强中间包清理力度，务必将残留于中间包水口附近的渣子清理干净。

锆石中间包烘烤后脱落物主要为固体类杂物，此类夹杂物随钢流进入锭身，如不能充分上浮于冒口端，极易产生硅酸盐类夹杂物无损检测缺陷。对于中间包烘烤后产生的细小固体类杂物，浇注前通过对中间包进行二次吸风可有效去除。

4 结论

(1)高铝材质中间包烘烤后脱落物主要成分为：CaO-Al2O3-SiO2系高铝渣和钢水二次氧化混合物，加强中间包清理力度、优化中间包检查标准、吹氩保护注流、中间包盖密封严密等措施可有效降低此类脱落物对钢锭质量的影响。

(2)锆石材质中间包烘烤后脱落物主要成分为：硅酸盐类固体杂物，强化中间包二次吸风效果可有效降低此类脱落物对钢锭质量的影响。