连铸机知识

题纲

一、连铸系统流程

二、转炉基础知识

三、钢包基础知识

四、中间包基础知识

五、中间包永久层用耐火材料——浇注料及施工方法

六、中间包工作层用耐火材料——干式料及施工方法

七、冲击区——稳流器、冲击板和挡渣墙

八、快换机构

九、快换水口

十、塞棒

十一、浸入式水口

一、连铸系统流程

转炉出钢——大包吊运至回转台——回转台回转——大包开浇——中包开浇——连铸机出坯。

连铸系统工艺图

二、转炉基础知识

三、钢包基础知识

大包烘烤

大包回转台

四、中间包基础知识

中间包外形示意图

中间包剖面示意图

钢包浇注现场

使用中的中间包

1、中间包的作用：

中间包是一个耐火材料容器，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。其作用是：

（1）降低钢水静压力，保持中间包稳定的钢水液面，平稳地把钢水注入结晶器；

（2）促使钢水中的夹杂物进一步上浮，以净化钢液；

（3）分流钢水。对多流连铸机，通过中间包将钢水分配到各个结晶器；

（4）贮存钢水。在多炉连浇更换钢包时不减拉速，为多炉连浇创造条件。

可见，中间包的作用主要是减压、稳流、去夹杂、贮存和分流钢水。

2、中间包的冶金功能

① 净化功能。为生产高纯净度的钢，在中间包采用挡墙加坝、吹氩、陶瓷过滤器等措施，可大幅度降低钢中非金属夹杂物含量，且在生产上已取得了明显的效果。

② 调温功能。为使浇注过程中中包前中后期钢水温度差小于5℃，接近液相线温度浇注，扩大铸坯等轴晶区，减少中心偏析，可采取向中间包加小块废钢、喷吹铁粉等措施以调节钢水温度。

③ 成分微调。由中间包塞杆中心孔向结晶器喂入铝、钛、硼等包芯线，实现钢中微合金成分的微调，既提高了易氧化元素的收得率，又可避免水口堵塞。

④ 精炼功能。在中间包钢水表面加入双层渣吸收钢中上浮的夹杂物，

或者在中间包喂钙线改变Al

2O

3

夹杂形态，防止水口堵塞。

⑤ 加热功能。在中间包采用感应加热和等离子加热等措施，准确控制钢水浇注温度在3~＋5℃。

3、中包内钢水流动特点

（1）钢包注流相当于一个“喷射泵”的作用，把周围空气卷入到中间包钢液中而破裂为很小的气泡，形成附加环流，加重了钢水的二次氧化；

（2）钢包注流进入中间包的冲击区，是一个高度紊流的区域，容易造成卷渣；

（3）形成旋涡。浇注末期，中间包液面降到临界高度时，在水口上方形成旋涡（旋转方向？），把渣子卷入结晶器，同时，中间包注流不稳定，搅动了结晶器钢液的流动；

（4）表面波形成。在开浇、换钢包和浇注末期中间包钢液面不稳定时，容易产生表面波而导致把渣子卷入钢水内部。

五、中间包永久层用耐火材料——浇注料及施工方法

中间包砌筑结构一般分为三层，即保温层、永久衬和工作衬。其保温层一般以硅酸铝纤维毡或硅钙板砌筑，然后砌筑永久衬。永久衬最初采用粘土砖、烧成或不烧高铝砖等耐火砖砌筑。砖砌永久衬使用

寿命短，工人劳动强度大，成本高。随不定形耐火材料技术进步，中间包永久衬逐渐由砖砌发展到可塑料、捣打料捣打施工和耐火浇注料浇灌施工，目前普遍采用水玻璃结合铝镁浇注料、低水泥高铝浇注料、无水泥高铝尖晶石浇注料以及自流浇注料等材料砌筑。中、小型中间包永久衬厚度一般在包底160mm～180mm左右，包壁120mm～140mm大型中间包永久衬厚度在150～200mm左右。

麦哈勃公司一般使用自流浇注料来浇注永久层，其流动性好，用振动棒轻微振动即可施工，特别适用于薄壁部位施工。

施工方法：

1、准备工作：

为保证中间包永久衬整体使用效果，需在包壳上焊接锚固件，锚固件形状优选“Y”形，长度大约为永久衬厚度的2/3，然后在包壳上贴一层硅酸铝纤维毡或硅钙板作保温层，正式施工前需在保温层表面贴一层塑料薄膜或牛皮纸，以防止其吸水和渗浆，影响保温效果，否则需在耐火纤维板上洒适量水，来防止耐火纤维吸水，影响浇注质量。

② 施工用胎模应清理干净，组装严密，胎模外均匀涂刷一层黄油或废机油以利于脱模。

③ 采用强制式搅拌机，使用前必须清理干净。准备好称量水用具。

④ 用水温在15～35℃的清洁自来水作混练用水，不得使用污水、海 水或含有杂质的水，若冬季施工可适当提高温度。

2、施工方法：

A、每次搅拌量以不超过搅拌机公称容量的20％为宜。

B、往搅拌机里倒料时，发现有雨淋或受潮结块现象的料，不得使用。有碎内衬袋、扎口绳等杂物混入应将其拣出。防止纤维办掉块进入浇注料中。

C、干料搅拌1～2分钟后加水，加水必须称量或用标定容器加水。

D、搅拌时先加规定水量的90%混1～2分钟，余下的水量视情况进行调整。需要继续加水的，再搅拌1～2分钟后即可出料供浇注使用。含水量判断方法可采用一种简便的“手捏成团”进行试验，即取搅拌料用手捏成一个紧密的球团，将球团抛高约30cm，然后用手接住，如果球团变形而未碎，表示含水量正好；如果球团变形并从手缝中流出，则表示含水量过多；如果球团开裂、散落，则表示含水量太少。由于含水量（水灰比）的大小，直接影响浇注体的质量，因此在满足要求的条件下，以尽量减少用水量为宜。

E、先浇注中间包底，待其凝固后具有强度时再放上模具，校准胎模位置和衬体厚度均匀一致，并将胎模与包壳用钢棒焊接牢固，防止在振料过程中胎模发生位移，使永久衬衬体薄厚不均，影响使用效果。

F、将搅拌好的泥料四方对称加料，浇注施工时振动棒插点要均匀，连续移动，待料面泛浆后缓慢拔出振动棒，以防形成空洞；对于自流浇注料原则上不需振动，但稍加振动或捣打效果会更好。

G. 搅拌好的泥料，夏季应在20分钟内用完，冬季应在30分钟内用完。

H. 初凝的泥料应废弃，不得再加水或放入新料中搅拌使用。

3、养护和烘烤：

采用自然养护，其环境温度最好在15～35℃之间，养护期间不需要向浇注体洒水。；自然养护2～3小时后即可脱模。脱模后经一天以上自然干燥后进行烘烤。

烘烤制度如下：

小火（室温～300℃） 烘烤一天

中火（300℃～600℃） 烘烤一天

大火（600℃――1000℃以上） 烘烤一天

烘烤办法：小火烘烤时，只点燃1支烧嘴，随时间延长将烧嘴向中间包底逐渐下移；中火烘烤时，可开两支烧嘴，并注意火势大小，禁止将中间包永久衬烘爆；当温度超过600℃时，可点燃全部烧嘴，快速烘烤直至达到所需温度。

4、施工注意事项：

（1）耐火浇注料应存放在干燥的仓库内，应采取防潮、防雨雪措施；保质期一般为6个月，超过保质期的材料应放弃不用。如果使用过期的浇注料，将会降低使用效果。

（2〕施工所用的搅拌机具必须是耐火材料专用的强制式搅拌机，禁止使用建筑用搅拌混凝土机具；对超过200Kg以上的浇注料禁止在地面人工混料，该种情况易造成混料不均，颗粒偏析，加水量高，强度低，使用效果差。

（3〕加水时必须采用水桶或标定容器，加水量应严格控制在我厂所要求的范围内；禁止使用水管直接加水，该种情况易使浇注料偏稀，

浇注体在烘烤后，气孔率偏高，导致浇注体强度不能达到预期目标，使用效果大打折扣。

（4〕养护期间，禁止向浇注体洒水，易产生表面裂纹，影响使用效果；

（5〕烘烤时应严格按我厂所制定的烘烤制度进行烘烤，若开始烘烤时便采用过大的火，浇注体内水分蒸发过快，产生强大的蒸气压大于浇注体表面抗张强度，轻者产生裂纹，重者将产生大块崩落。当出现此种情况时，应将崩落处用风镐清理出足够大的沟槽，然后坐上胎模用浇注料修补，具体施工方法与上述相同。

（6〕若因为工作衬原因造成不易翻包时，禁止使用天车吊包往地面剧烈摔包。频繁剧烈摔包将导致永久衬开裂，甚至会有某一处衬体产生脱落，影响使用寿命；因裂纹形成易产生孔洞，容易造成穿钢事故。

六、中间包工作层用耐火材料——干式料及施工方法

1、干式料概述：

干式料是不加水或液体结合剂而用振动法成型的不定形耐火材料。在振动作用下，材料可形成致密而均匀的整体，加热时靠热固性结合剂或陶瓷烧结剂使其产生强度。干式振动料是由耐火骨料、粉料、烧结剂和外加剂组成的。其特点为：此种材料在振动力作用下易于流动，其中粉料即使在很小的振动力作用下也能填充颗粒堆积间的极小孔隙，获得具有较高充填密度的致密体。使用中靠加热形成一层具有一定强度的使用工作面。而非工作面仍有部分未烧结呈原致密堆积结构。这种结构有助于减少由于膨胀或收缩而产生的应力；有助于阻碍

裂纹的扩散与延伸；有助于阻止金属熔体的侵入，且便于拆包清理。这种材料用振动方法在施工现场施工，施工简便、施工期短、无需养护和烘烤，可直接快速升温使工作层烧结投入使用。

2、干式料的特点：

2.1快速施工，采用合适的施工方法可以在几分钟内完成作业，大大降低了工人的劳动强度，减少了人为因素带来的安全隐患。

2.2干法成型，无需长时间烘烤即可投入使用，降低了能耗，大大的加快了中间包的周转速度。

2.3良好的抗侵蚀性能，提高了内衬寿命，满足了长时间浇钢的需求，大大降低了炼钢成本。

2.4依靠酚醛树脂作结合剂来获得脱模强度，减少了磷的污染，净化钢水，可满足冶炼不同钢种的要求，但树脂结合的干式料容易增碳。

2.5在各个温度条件下有合理的线变化，容易翻包。

2.6与使用涂料相比，中间包干法施工克服了手工涂抹的缺点，尤其是在使用寿命上的大幅度提高满足了钢铁行业连续化操作的要求，近几年来得到了快速的应用，已经呈现出全面取代中间包涂料的趋势。

3、施工准备：

3.1首先清理干净胎模，并在其四周刷上一层用机油或水搅拌均匀的石墨粉，然后让胎模自然风干。在胎模上按要求位置装上能正常工作的振动电机，安装后要仔细检查是否牢固，防止在使用中各紧固件松动；

3.2等中间包温度降低到50℃以下方可施工，永久层必须清理干净，

不能粘附有残余涂料或粉尘，不得向中间包内洒水；

3.3准备好需要使用的涂料。

4、施工方法：

4.1首先装上中间包水口座砖，保证其上平面在同一平面上，然后向包底均匀倒入干式料，在水口座砖周围捣打严实。一层层捣打或者采用平板振动将包底材料捣实，材料施工高度要求略高于水口座砖上表面，这样有利于胎模与包底材料充分接触；

4.2包底施工完毕，将胎模坐入中间包内，坐模时要保证胎模两侧与永久层的间隙厚度相同；

4.3沿侧壁不同位置均匀倒入干式料，一边倒一边用振动棒沿胎模四周拖动，使干式料充分排气，减少胎模振动过程中材料的偏析； 4.4一层一层施工，直至干式料填充整个间隙，并让干式料高度高于永久层高度；

4.5开动胎模内的振动电机，振动时间在5～10min，然后用辅助手动振动电机沿着中间包振动一圈；

4.6加入干式料填充因振动而留下的空隙，并将顶部干式料充分压实或捣实；

4.7点燃胎模内的烧嘴进行加热，胎模温度控制在200～300℃之间，加热时间1～2小时；

4.8待胎模冷却后，用行车将胎模拔起，拔模时要防止将工作衬包沿损坏；

4.9使用前，直接用大火烘烤1小时左右，达到1000℃以上时即可使用。

七、冲击区

1、稳流器或冲击板的作用：大包浇注对中间包的冲击力很强，为了减缓大包钢水对中包包底的冲击，设计增加稳流器或冲击板。

2、稳流器或冲击板达不到使用寿命的原因：

2.1结构设计不合理。

2.2本身材质达不到使用要求的指标——劣质产品。

2.3安装不牢固，中途漂浮。

2.4中包液面不稳，忽高忽低。

2.5产品受到外力，产生肉眼看不到的微裂纹，浇注时钢水极容易顺着缝隙进入内部。

2.6烘烤不好，没有达到在线烘烤的温度，容易炸裂。

稳流器对钢水流速的影响

3、挡渣墙和坝，其作用是：

3.1消除中间包底部区域的死区；

3.2改善钢水流动的轨迹，使流动沿钢渣界面流动，缩短夹杂物上浮

距离，有利于渣子吸收；

3.3将钢包注流冲击所引起的强烈涡流限制在局部区域，防止紊流扩散引起表面波而把渣子卷入钢水内部。

试验指出：中间包使用挡渣墙和坝以后，提高了钢清洁度水平。不用挡渣墙板坯表面铝酸盐夹杂为2.9％，加挡渣墙为2.1%，使用挡渣墙和坝，板坯表面夹杂由2.1%减到0.3%。

挡渣墙在材质上主要有镁质、高铝质和尖晶石质。其中，镁质挡渣墙的优点如下：

1）具有良好的抗热震性；

2）在工作温度下具有最佳的热态强度；

3）浸泡在钢水中，PO2含量低时强度高；

4）带入到钢水中氧含量少，比高铝质挡渣墙减少80％；

5）吸收夹杂物中的Al2O3，在挡渣墙表面形成尖晶石；

6）成本较低。