钢包内衬用耐火材料

钢包是炼钢连铸的重要配套设备，其工艺位置位于炼钢炉和中间包之间，接受钢水从炼钢炉输送至中间包进行连续铸件。

当前使用的不定形耐火材料主要以耐火浇注料为主，也可分为水玻璃、聚磷酸盐和超低水泥耐火浇注料。

水玻璃铝镁耐火捣打料的主要原料是：耐火骨料和粉末，用一种一级或特级矾土，10分钟，用量86%-同时掺入5%-14%的一级制砖、镁砂、冶金镁砂，90%以下的耐火粉料细度不超过0.09mm，使用模数m=2.4-3.0与密度1.3-l.4g/cm3的水玻璃结合剂，用量约为10%。

钢包衬里精炼工艺对钢包衬里选择的影响以及钢包衬里的工作环境

(1)高温，炼油温度一般为1600~1700℃，甚至高达1800℃；

(2)在高真空条件下，衬板与钢液反应加剧，影响内衬的稳定性；

(3)采用电弧加热时，包覆最靠近电弧的部分过热；

(4)熔渣组成及碱度范围波动大；

(5)钢液在钢包中停留时间较长，一些精炼方法可达到160~230min；

(6)钢液、渣渣、气流的强冲刷，使衬砌体遭受严重的热震和间歇温度剧变。所以炼钢包，尤其是重要部位的内衬，要选择高档耐火材料。

具有较好的常温、超高强、高温抗渣侵蚀、渗透性，钢液表面在浇钢时逐渐下降，外包耐火材料受钢液、钢渣的冲刷、腐蚀，尤其是钢包渣线部位耐火材料受渣侵蚀严重，此外，还存在精炼过程对包壁耐材的破坏，以及钢包底耐火材料在使用过程中受到冲击和侵蚀。

铸模和连铸工艺对钢包衬里性能的影响

为节省成本，针对生产节奏及钢种要求较低的模铸工艺，对钢包进行了限制，为节省成本，钢包可以用粘土砖或三种高铝砖做内衬，确保使用安全可靠。连续铸包时，由于钢液温度高、停留时间长，常采用高档高铝砖、锆英石砖、白云石砖、镁铬砖、镁碳砖、铝镁碳砖等砌筑，也可采用锆英石浇注料、镁铝尖晶石浇注料、高铝尖晶石浇注料、高铝尖晶石浇注料、高铝尖晶石浇注料等。

X钢选型的炼钢设备是钢包炉，并采用了板坯连铸工艺。其特点是电弧加热、电磁搅拌、造渣精炼、合金微调、喂丝、喷粉等功能；因此，根据表2及“X钢”精炼工艺及浇铸工艺要求，“X钢”钢包工作层选用铝镁碳砖，渣线部位选用镁碳砖。

炼钢品种对钢包衬里选择的影响

炼钢品种不同，对耐火材料的要求也不同。例如熔炼超低碳钢、IF钢、铝镇静钢宜使用高铝尖晶石浇注料或高铝砖，不宜使用碳镁碳砖、镁碳砖、镁铝碳砖。但冶炼高锰量、高氧钢时，宜采用耐腐蚀的镁碳砖和铝镁碳砖，而不能采用高铝砖。浇铸不锈钢中，Ti和Al含量较高的不锈钢宜采用锆英石砖。对含铬量要求极低的钢种，不宜使用镁铬砖。对低P、低S钢种，以及对夹杂要求较少的特殊钢种，宜采用白云石类碱性砖，不宜采用粘土砖、叶腊石砖。浇注钢水沸腾时，应尽量避免选择含石墨的砖种及浇注料，否则衬里使用寿命较低。

钢包衬层的使用部位对其影响

典型的钢包内壁包括固定层、工作层、渣线层、隔热层。钢包绝热层要求热传导率低，保温性能好；永久层除要求导热率低，保温性能好，同时要求能在1300~1400℃下长期使用，且有足够的常温、高温强度，能较短时间抵抗钢液冲击，包壁及包底作业层要求耐腐蚀、耐剥落、热稳定性良好、无粘渣、拆装方便。渣线层宜选择抗腐蚀、抗渣蚀、热稳定性好、高温结构性能稳定的镁碳砖、镁铬砖、可克服钢水、渣渗等造成结构剥落的现象；座砖宜使用耐热震性好的高铝座砖，采用耐腐蚀、耐腐蚀、耐腐蚀的刚玉材料。

采用100t精炼钢包更换衬里浇注料，提高其使用寿命和炉次

100t精炼钢包曾使用过耐火砖(高铝T-3砖)、轻质浇注料模具打结等方式，在永久层使用中损坏严重，使用效果不甚理想：

①耐火砖砌筑钢包永久层内的砖缝有渗钢痕迹，拆包过程中极容易与渗钢一起拆除，寿命短；钢包包改为竖向压板后，不能起到压紧钢包永久层砖的作用，在拆包过程中，拆装时很容易与渗钢一起拆除。

②轻质浇注料与模具整体打结钢包覆层相结合虽然解决了耐火砖砌筑时容易损坏、寿命短、成本高等问题，但是，也出现了很多新的问题：包钢、脱模困难、整体模具容易损坏，模块化安装、脱模麻烦；浇注时需用振动棒振动浇注料，使浇注料不停振动，为了防止有气孔等缺陷，脱模后的永久层需要单独烘焙或冷却干燥，反之，在下一步砌筑时，轻质低强度的浇注料容易造成永久层掉块。并且，它的使用周期长，耗时长，成本高，降低了其使用效果和推广价值。

采用自流浇注料整体砌筑，克服了前2种工艺的不足，综合效益提高，使用效果好，整体效益好，实际检验结果：钢包永久层平均使用寿命由改造的1500炉提高到了260炉；钢包整体平均寿命从改造后的59炉(9117.5min)提高到改造后的75台(11885min)；基本杜绝了钢包渣“穿钢”事故；经优化后的材料强度曲线及烘烤曲线都可以满足生产需要。但是不容易损坏的永久层在使用过程中，其厚度会逐渐增大，因此应经常检查其实际厚度，以免钢包体积变小。

选用经济、性能优良的永久性层耐火材料和合理的砌筑工艺，可以提高钢包和钢包的整体寿命，降低耐火材料的消耗，减少“穿包”事故的次数，并可获得较好的经济效益。

浇注料在钢包中的应用

钢包作为一种容器，在炼钢过程中发挥着重要作用，为降低其使用寿命，提高钢包的使用寿命，已有了非晶型到非晶型耐火材料的发展趋势。由于经济、节省人力、环保等方面的原因，现浇法在钢包施工中已成为一种行之有效的方法，其优点也促进了钢包的发展。

钢包耐火浇注料选用优质高铝矾土、刚玉和优质镁砂为主要原料，采用复合微粉，再加一些添加剂配制成不定形耐火材料。它的主要特点是具有良好的防爆性，高温强度高，抗渣蚀侵蚀能力强，具有较强的抗渣蚀能力。按不同使用条件配制的钢包浇注料分：普通铝镁浇铸料、渣线及包体复合铝镁浇注料、高档铝镁浇注料、铝镁尖晶石浇注料等品种。

由于炼钢工艺的要求，以及连铸及炉外精炼技术的发展，钢包在钢包中的停留时间相对较长，加快了钢水对钢包的破坏，造成钢包使用寿命低、包龄短等问题，需要高等级高强耐火浇注料。钢包耐火浇注料以高纯电熔钢玉为主要材料，掺加高纯度的尖晶石基质，并加入适量粘结剂，外加剂(分散剂、减水剂)等。抗渣、抗剥离性能好，体积稳定，强度大，烧成时间短。能有效提高包龄和使用寿命，将传统的80多个炉子提高到一百三十四个。

钢包衬层和耐火复合设计。

钢包衬里又可分为工作层和永久性层，根据包底和包壁蚀损机理的不同，采用不同的材料体系和施工方法。

在选择永久性层材料时，要考虑保温和抗钢水渗透性两方面的因素，高铝质浇注料为永久层，其高温强度大、热稳定性好、抗钢水渗透力强、隔热性能适中。为了提高其保温性能，在高铝型浇注料与钢壳之间砌筑一层18毫米莫来石轻质砖，钢包在钢包周转期间外壳温度为220~400℃。在钢液整体精炼的同时，浇注时热损失较小，有利于低温出钢，降低能耗。

包底工作层各部分耐火材料的破坏机理不同。受钢液冲击及较大静压作用的包底，需采用高荷软、低蠕变及热稳定性的耐火材料，选用刚玉浇注料。为了增强抗冲刷能力，在冲击区域放置大的预制块；为了便于拆修和预留一定的膨胀缝，在透气砖座和水口座砖周围砌筑镁碳砖。

包壁工作层在精炼过程中，应受钢液的吸碳及翻滚冲刷及渣蚀等因素影响，要求该工位耐火性能好，抗侵蚀，耐氧化性好，并要求低热膨胀率，保持包壁不开裂，可选择刚玉浇注料(整体浇注钢包)或预制块(钢包砖)。渣线段砌镁碳砖渣线部分受渣侵蚀及电弧腐蚀脱碳，对耐火材料具有较强的抗氧化、耐腐蚀能力。