CN105750534A - 一种if钢中间包及其制造和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种IF钢中间包及其制造和使用方法，属于钢铁冶金连铸中间包工艺技术领域。本发明的IF钢中间包，中间包本体内设有中间包水口和挡渣坝，挡渣坝在中间包本体内围成与中间包水口分隔开来的区域，且挡渣坝围成区域的底部与中间包水口相连通，垫高层内设有将挡渣坝围成区域的底部与中间包水口相连通的导流孔。本发明的IF钢中间包的制造方法，包括以下步骤：(1)三维建模，(2)3D打印，(3)弯管安装，(4)挡渣坝安装和(5)导流孔成型；本发明的IF钢中间包的使用方法，包括以下步骤：(1)钢水注入，(2)持续浇注，(3)浇注末期和(4)浇注完成。本发明适合生产IF钢且能明显减少钢水注余量。

Description

一种IF钢中间包及其制造和使用方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产IF钢的中间包，更具体地说，涉及一种IF钢中间包及其制造和使用方法，属于钢铁冶金连铸中间包工艺技术领域。
背景技术
IF钢，全称Interstitial-FreeSteel，即无间隙原子钢，有时也称超低碳钢，具有极优异的深冲性能，目前伸长率和r值可分别达50％和2.0以上，在汽车工业上得到了广泛应用。在IF钢中，由于C、N含量低，再加入一定量的钛(Ti)、铌(Nb)等强碳氮化合物形成元素，将超低碳钢中的碳、氮等间隙原子完全固定为碳氮化合物，从而得到的无间隙原子的洁净铁素体钢，即为超低碳无间隙原子钢(InterstitialFreeSteel)。
中间包是冶金企业炼钢生产流程中使用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。在连铸机中间包内设置控流装置，以改变中间包内钢水的运行路线，延长钢水在中间包内的停留时间，具有促进夹杂物上浮排除，减少铸坯内部夹杂、改变夹杂物形态的冶金功能。随着冶金技术的发展，中间包内的冶金方法不断被开发。例如专利公开号：CN2936498Y，公开日：2007年8月22日，发明创造名称为：一种中间包挡渣坝，该申请案公开了一种中间包挡渣坝，该挡渣坝无导流孔，外观成柱状，一侧弧形面，另一侧为平面，中空，整个形状呈“撮箕形”，由镁质耐火材料制成，圆形或弧形墙表面高度为中间包净空高度的1/2～2/3；该挡渣坝简单易作，成本低廉，能有效提高铸坯质量；但是，以往技术主要集中在连铸正常生产过程，对于连铸浇注末期的研究很少，该申请案正是由于未充分考虑连铸浇注末期，使得中间包在浇注末期钢水残余量较多，进而使得钢水收得率低，经济效益不佳。
近年来，技术人员开始逐渐关注连铸生产的浇注末期，例如专利公开号：CN103302259A，公开日：2013年9月18日，发明创造名称为：一种连铸中间包挡渣坝及其制备方法，该申请案涉及一种连铸中间包挡渣坝及其制备方法，连铸中间包挡渣坝的两个导流孔相对于挡渣坝本体纵向中心线对称设置，导流孔圆心分别位于纵向中心线左右1/4～3/8处，且导流孔圆心位于挡渣坝本体横向中心线上方1/8～1/4处，导流孔的轴心线向上倾角β为15°～20°；该申请案的连铸中间包挡渣坝使用寿命长，同时通过在挡渣坝上开导流孔实现减少浇注末期的钢水残余量，从而提高钢水收得率，增加经济效益。但是，此类挡渣坝开导流孔的中间包仅能在生产质量要求一般的钢种时使用，因为一般钢种对夹杂物大小和数量没有严格要求，但当生产IF钢(此钢种对铸坯中夹杂物要求较高，夹杂物等效直径一般要求必须小于100μm)时，则无法使用此类中间包；而使用无导流孔的挡渣坝又增加了中间包的注余量，钢水收得率低，推高了连铸坯的钢铁料消耗，增加了生产成本。
综上所述，如何设计出一种适合生产IF钢且明显减少钢水注余量的中间包，是现有技术中亟需解决的技术难题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中洁净度要求高的IF钢在连铸浇注末期钢水注余量较高的问题，提供了一种IF钢中间包及其制造和使用方法，适合生产IF钢且能明显减少钢水注余量。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的IF钢中间包，包括中间包本体，该中间包本体内设有中间包水口和挡渣坝，所述中间包水口位于中间包本体底部，所述挡渣坝在中间包本体内围成与中间包水口分隔开来的区域，且挡渣坝围成区域的底部与中间包水口相连通。
作为本发明的IF钢中间包更进一步的改进，挡渣坝围成区域的底部设有垫高层，该垫高层内设有导流孔，所述导流孔将挡渣坝围成区域的底部与中间包水口相连通。
作为本发明的IF钢中间包更进一步的改进，所述导流孔为包括垂直段和水平段的“L”形通孔，该导流孔垂直段与挡渣坝围成区域的底部连通，导流孔水平段贴着中间包本体底部设置，且导流孔水平段与中间包水口连通；导流孔垂直段与水平段的连接处为圆弧连接。
作为本发明的IF钢中间包更进一步的改进，所述导流孔有两组，两组导流孔关于同一中间包水口对称设置，且每组导流孔至少包括一个导流孔。
作为本发明的IF钢中间包更进一步的改进，所述中间包水口有两个，且两个中间包水口分别位于挡渣坝围成区域的两侧；所述导流孔有两组，且两组导流孔分别将挡渣坝围成区域的底部与两个中间包水口对应相连通，每组导流孔至少包括一个导流孔。
作为本发明的IF钢中间包更进一步的改进，还包括抑漩装置一，导流孔垂直段与挡渣坝围成区域的底部的接口处两侧分别设有一个抑漩装置一，所述抑漩装置一为包括竖直段和竖直段顶端伞面部的“伞”形结构，且所述竖直段所在直线与伞面部的夹角为120°～180°。
作为本发明的IF钢中间包更进一步的改进，还包括抑漩装置二，所述抑漩装置二为矩形块，抑漩装置二位于导流孔垂直段与挡渣坝围成区域的底部的接口处一侧，且抑漩装置二的一端与挡渣坝内侧面接触，抑漩装置二的另一端不盖住所述接口处；
抑漩装置二由以下质量百分比的耐火材料制成：0.1～6.6％SiC，0.1～4.5％BN，85～92％CaO，3.5～7.3％MnO，0.1～1.9％Al2O3，0.1～5.3％SiO2，1.4～5.6％ZrO2；其中，抑漩装置二的制造方法如下：
(1)将上述耐火材料配料后，加入混料机内干混5～10分钟，然后加入占耐火材料总重量6.9～7.5％的水，湿混10～15分钟；
(2)将湿混好的物料放入胎模内，边加料边用振动棒振动成型，抑漩装置二的生坯制造完成，将生坯在5～30℃的温度下养护24～30h；
(3)烘烤和冷却，分为以下阶段：从5～30℃以25～30℃/h的升温速度升温至150～180℃后保温8～9h；再以25～30℃/h的升温速度升温至300～320℃后保温10～12h；再以25～30℃/h的升温速度升温至550～575℃后保温12～15h；最后自然冷却30～35h，抑漩装置二制造完成。
作为本发明的IF钢中间包更进一步的改进，挡渣坝在中间包本体内围成至少三个与中间包水口分隔开来的区域，且每个挡渣坝围成的区域的底部均通过导流孔与中间包水口相连通。
本发明的IF钢中间包的制造方法，包括以下步骤：
(1)三维建模：利用三维建模软件绘制导流孔的三维几何模型；
(2)3D打印：将导流孔的三维几何模型输入至3D打印机，3D打印出ABS材质的弯管，该弯管与导流孔的结构尺寸相匹配；
(3)弯管安装：在IF钢中间包修砌过程中，将所述弯管埋入垫高层内；
(4)挡渣坝安装：将挡渣坝安装至中间包本体内；
(5)导流孔成型：对IF钢中间包进行烘烤，烘烤过程中ABS材质的弯管受热燃烧消失，在垫高层内形成结构尺寸符合要求的导流孔。
本发明的IF钢中间包的使用方法，包括以下步骤：
(1)钢水注入：连铸正常生产时，将IF钢钢水注入到中间包本体内挡渣坝围成的区域，IF钢钢水在挡渣坝围成的区域内被收集；其中，所述IF钢钢水包括以下质量百分比的元素：0.001～0.003％C、0.011～0.025％Si、0.11～0.19％Mn、0.003～0.006％P、0.003～0.007％S、0.0015～0.0040％N；
(2)持续浇注：随着IF钢钢水的持续注入，中间包本体内IF钢钢水的液位大于挡渣坝的高度，IF钢钢水从中间包水口流出；
(3)浇注末期：停止IF钢钢水的注入，中间包本体内IF钢钢水的液位逐渐降低，当中间包本体内IF钢钢水的液位小于挡渣坝的高度时，挡渣坝围成的区域内残留的IF钢钢水通过导流孔流出；
(4)浇注完成：当挡渣坝围成的区域内残留的IF钢钢水液位下降到一定高度时，将中间包水口堵塞，浇注完成；其中，连铸后铸坯中夹杂物等效直径小于100μm。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的IF钢中间包，“L”形导流孔可以在不直接冲击中间包水口区域钢水液面的条件下，最大限度地排空钢液，“伞”形抑漩装置一可以防止夹杂物进入钢水内部保证钢水纯净度，二者协同作用，才能达到在保证钢水纯净度的条件下降低钢水注余量的目的，满足IF钢的质量要求，实现增加企业经济效益的目标。
(2)本发明的IF钢中间包，两个导流孔对称地设置在同一个中间包水口的两侧，从而使得钢水能够分别通过两个导流孔对称地流入同一中间包水口，对称设置的导流孔可消除设置单个导流孔容易在中间包水口附近形成底部涡流的不足，能够有效避免卷渣。
(3)由于导流孔的结构特殊，采用传统工艺很难保证导流孔的尺寸精度，进而影响IF钢中间包的使用效果，而通过本发明的IF钢中间包的制造方法，能够精确地控制导流孔的尺寸精度，从而确保本发明制造的IF钢中间包有效使用。
附图说明
图1为实施例1的IF钢中间包的主剖视结构示意图；
图2为实施例2的IF钢中间包的左视结构示意图；
图3为实施例3的IF钢中间包的主剖视结构示意图；
图4为实施例4的IF钢中间包的主剖视结构示意图；
图5为实施例5的IF钢中间包的主剖视结构示意图；
图6为实施例6的IF钢中间包的主剖视结构示意图；
图7为实施例7的IF钢中间包的主剖视结构示意图；
图8为实施例8的IF钢中间包的制造方法的流程框图；
图9为实施例9的IF钢中间包的使用方法的流程框图。
示意图中的标号说明：
1、中间包本体；101、挡渣坝；102、垫高层；103、中间包本体底部；104、中间包水口；105、导流孔；106、抑漩装置一；107、抑漩装置二。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合图1，本实施例的IF钢中间包，包括中间包本体1和抑漩装置一106，该中间包本体1内设有中间包水口104和挡渣坝101，中间包水口104位于中间包本体底部103，挡渣坝101在中间包本体1内围成与中间包水口104分隔开来的区域，且挡渣坝101围成区域的底部与中间包水口104相连通(即首先通过安装挡渣坝101在中间包本体1内形成一个相对独立的空间，然后将该独立空间的底部与中间包水口104相连通)。具体的，挡渣坝101围成区域的底部设有垫高层102，该垫高层102内设有导流孔105，导流孔105将挡渣坝101围成区域的底部与中间包水口104相连通。本实施例中，导流孔105为包括垂直段和水平段的“L”形通孔，该导流孔105垂直段与挡渣坝101围成区域的底部连通，导流孔105水平段贴着中间包本体底部103设置，且导流孔105水平段与中间包水口104连通；导流孔105垂直段与水平段的连接处为圆弧连接。导流孔105垂直段与挡渣坝101围成区域的底部的接口处两侧分别设有一个抑漩装置一106，抑漩装置一106为包括竖直段和竖直段顶端伞面部的“伞”形结构，且上述竖直段所在直线与伞面部的夹角为120°～180°(具体本实施例中取120°)。
在连铸浇注末期，钢水的液位低于挡渣坝的高度，会使得大量钢水残留在挡渣坝围成的区域内，无法被有效利用，造成钢水收得率低，经济效益不佳。针对上述问题，现有技术中提出在挡渣坝侧面固定位置处开设通孔的方案，该方案虽然在一定程度上减少了中间包钢水注余量，但还存在以下问题：(1)现有技术中的挡渣坝主要采用镁质或镁铝质等耐火材料制成，且挡渣坝竖直设置，长期承受钢水的冲刷侵蚀和静压力，在实际应用中挡渣坝会损毁，通过研究发现挡渣坝的损毁通常是在其侧面通孔处，在钢水的物理和化学作用下，通孔孔径扩大，并且是不均匀的扩大，由此改变了原来通过水力学模拟和计算的孔径和流场，即不能起到原来设计的效果；在通孔不断扩大后，降低了挡渣坝的整体强度，最终使挡渣坝折断被冲毁，大大缩短了挡渣坝的使用寿命；(2)钢水通过挡渣坝侧面的通孔自上而下直接流向中间包水口104区域的钢水液面，会对中间包水口104区域的钢水液面形成直接冲击，形成卷渣，导致中间包水口104区域的液面渣层被卷入到钢水中，最终在铸坯中形成大量大型夹杂物；另一方面，钢水直接从挡渣坝侧面通孔流出，会在挡渣坝侧面通孔处形成较为明显的湍流和涡流，一是钢水流入中间包水口104时，容易扰动中间包水口104区域的钢水，增加中间包水口104区域的液面渣层被卷入到钢水内部的程度，二是会对残留在挡渣坝围成区域内的钢水形成扰动，使得挡渣坝围成区域内钢水液面渣层被卷入到钢水内部，同样大大增加了铸坯中大型夹杂物的含量；(3)通孔位于挡渣坝侧面的固定位置，随着钢水注余量的减少，挡渣坝围成区域内钢水液面越来越接近挡渣坝侧面的通孔，由于无法直观地观察到钢水液面与挡渣坝侧面通孔的实时相对位置，容易造成钢水液面附近的渣层通过挡渣坝侧面通孔直接流入中间包水口104内的现象，且随着钢水液面的下降，钢水液面附近的杂质越来越容易通过挡渣坝侧面通孔流出，最终增加铸坯中夹杂物的含量。
一般钢种对夹杂物大小和数量没有严格要求，但对于生产IF钢，则有严格的要求，IF钢对铸坯中夹杂物要求较高，夹杂物等效直径一般要求必须小于100μm，发明人经过大量现场实验发现，现有技术中在挡渣坝侧面固定位置处开设通孔不适合生产IF钢，通过在挡渣坝侧面固定位置处开设通孔来生产IF钢，会大大增加铸坯中大型夹杂物的含量，影响最终所获的IF钢质量，轻则导致汽车厂在冲压汽车板时出现细小缺陷，重则导致汽车板直接开裂形成废品，严重影响经济效益，远远难以满足IF钢实际生产的要求。因此，如何在能控制钢水注余量的基础上，显著降低钢中大型夹杂物的含量，满足IF钢实际生产的要求，是现有技术中一个亟需解决的技术难题。
本实施例中，挡渣坝101围成区域的底部与中间包水口104相连通，具体的，挡渣坝101围成区域的底部设有垫高层102，该垫高层102内设有导流孔105，导流孔105为包括垂直段和水平段的“L”形通孔，该导流孔105垂直段与挡渣坝101围成区域的底部连通，导流孔105水平段贴着中间包本体底部103设置，且导流孔105水平段与中间包水口104连通，导流孔105垂直段与水平段的连接处为圆弧连接；其中，在挡渣坝101围成区域的底部设置垫高层102，一方面提供了导流孔105安装的空间，为钢水通过导流孔105从挡渣坝101围成区域的底部流出提供了条件；另一方面，垫高层102能够有效抵御钢水自上而下的冲蚀，提高中间包本体1的使用寿命。其中，设置导流孔105为包括垂直段和水平段的“L”形通孔，使得钢水在导流孔105内流动时，发生90°的变向，减缓了钢水在导流孔105内流动的速度，有利于降低钢水自导流孔105流出后对中间包水口104区域钢水的冲击，避免中间包水口104区域的液面渣层被卷入到钢水中；同时，由于导流孔105水平段贴着中间包本体底部103设置，钢水沿着导流孔105水平段流向中间包水口104区域时，会直接到达中间包水口104区域的钢水液面以下部分，不会对中间包水口104区域的钢水液面形成直接冲击，避免了中间包水口104区域的液面渣层被卷入到钢水中，减少铸坯钢中大型夹杂物的形成。其中，垫高层102内设有导流孔105，由于垫高层102具有一定厚度，且垫高层102并未被导流孔105沿着整个横向贯穿，其强度较高，不易发生损毁，同时，挡渣坝101侧面不设有通孔，大大降低了挡渣坝101被冲毁的几率，明显提高了挡渣坝101的使用寿命。其中，导流孔105垂直段与挡渣坝101围成区域的底部连通，保证了浇注末期残留在挡渣坝围成区域内的钢水沿着挡渣坝围成区域的底部流出，因此，钢水流出过程中钢水液面的渣层始终位于最上层，便于根据渣层的高度随时控制钢水注余量，且保证钢水液面的渣层不随着钢水流出到中间包水口104。
需要说明的是，钢水从挡渣坝围成区域的底部流出，会在导流孔105垂直段与挡渣坝101围成区域的底部的接口处形成一定的湍流和涡流，为了避免上述湍流和涡流造成铸坯中大型夹杂物含量增加的现象，在上述接口处两侧分别设有一个抑漩装置一106，该抑漩装置一106为包括竖直段和竖直段顶端伞面部的“伞”形结构，且上述竖直段所在直线与伞面部的夹角为120°，需要强调的是，发明人经过模拟实验发现，抑漩装置一106的设置能够在上述接口处两侧形成有效的局部缓冲区，大大削弱钢水在上述接口处形成的湍流和涡流，显著减少钢中大型夹杂物的含量；另外，抑漩装置一106竖直段的设置，降低了上述接口处上方钢水在水平方向的线速度，抑漩装置一106伞面部的设置，有效减缓了接口处上方钢水自上而下流动的速度，避免了液面渣层在自上而下快速流动钢水的带动下被卷入导流孔105内的现象。发明人经过多次对比试验发现，将上述竖直段所在直线与伞面部的夹角设置为120°～180°，抑漩装置一106削弱湍流和涡流的效果最佳。
本实施例中，“L”形导流孔105可以在不直接冲击中间包水口104区域钢水液面的条件下，最大限度地排空钢液，“伞”形抑漩装置一106可以防止夹杂物进入钢水内部保证钢水纯净度，二者协同作用，才能达到在保证钢水纯净度的条件下降低钢水注余量的目的，满足IF钢的质量要求，实现增加企业经济效益的目标；具体的，“L”形导流孔105和“伞”形抑漩装置一106共同确保渣层不被卷入到钢水内部，显著减少铸坯中大型夹杂物含量，采用本实施例的IF钢中间包，能够满足IF钢对铸坯中夹杂物的要求，经多次实验验证，采用本实施例的IF钢中间包生产出的铸坯，其夹杂物等效直径均小于100μm。
现有技术中，为确保铸坯质量，防止浇注末期由于涡流的产生而导致的中间包渣的卷入，一般而言中间包需留有一定高度的钢水，特别对夹杂物控制要求较高的钢种，中间包注余高度必须控制在一定范围，因此，钢水收得率较低。采用本实施例的IF钢中间包，能够在满足IF钢生产的前提下，明显减少中间包的钢水注余量，某钢厂，使用本实施例的IF钢中间包前，浇注末期当两挡渣坝101之间的钢水液面低于挡渣坝101高度时，即停止浇注，此时两挡渣坝101之间钢水液面高度为250mm，使用本实施例的IF钢中间包后，浇注末期当两挡渣坝101之间的钢水液面低于挡渣坝101高度时，钢水通过导流孔105继续流出，当钢水液面降至距离垫高层102上表面65mm时，即仪表显示中间包内钢水剩余2.5吨时，此时立即停止浇注(由于此时中间包内钢水液面漩涡十分明显，不宜再继续降低钢水液面)，然后通过扫描电镜观察所得到的铸坯内的夹杂物，未发现100μm以上的夹杂物。通过对比试验研究表明，同样将现有技术中挡渣坝侧面带通孔的中间包内钢水液面降至65mm高时停止浇注，通过扫描电镜观察所得到的铸坯内的夹杂物，发现明显存在数量较多的100～300um的夹杂物，夹杂物来源主要为中间包渣。通过上述实验说明，使用本实施例的IF钢中间包，可在控制不含有等效直径大于100μm夹杂物的前提下(即满足IF钢生产要求)，最大限度地减少中间包中的残余IF钢钢水量，从而提高钢水收得率，增加企业经济效益。具体使用本实施例的IF钢中间包后，浇注末期两挡渣坝101之间的钢水液面降低了175mm，所减少的残余钢水量可计算得到，根据中间包底部两挡渣坝101之间区域为一梯形体(即四棱台)，长5060mm，上底宽1280mm，下底宽1040mm，因此，节约钢水量为：5.060×[0.5×(1.280+1.040)×0.175]×7.3＝7.498t，其中，钢水的密度取7.3t/m3；以浇注钢水平均价格2150元/吨，重型废钢平均价格1310元/吨，月平均使用142个中间包计算，则年效益为：12×142×7.498×(2150-1310)＝1073.23万元，因此采用本实施例的IF钢中间包，能显著增加了企业的经济效益。
实施例2
结合图2，本实施例的IF钢中间包，其结构与实施例1基本相同，其不同之处在于：导流孔105有两组，两组导流孔105关于同一中间包水口104前后对称设置，且每组导流孔105至少包括一个导流孔105。具体本实施例中，导流孔105共有两个，两个导流孔105关于同一中间包水口104前后对称设置。本实施例的IF钢中间包，其主剖视结构示意图与图1相同，参照图2可知，两个导流孔105对称地设置在同一个中间包水口104的两侧，从而使得钢水能够分别通过两个导流孔105对称地流入同一中间包水口104，对称设置的导流孔105可消除设置单个导流孔105容易在中间包水口104附近形成底部涡流的不足，能够有效避免卷渣。
实施例3
结合图3，本实施例的IF钢中间包，其结构与实施例1基本相同，其不同之处在于：本实施例中，中间包水口104有两个，且两个中间包水口104分别位于挡渣坝101围成区域的两侧；导流孔105有两个，且两个导流孔105分别将挡渣坝101围成区域的底部与两个中间包水口104对应相连通。其中，两个导流孔105对称地设置在垫高层102内，钢水顺着两个导流孔105对称地从挡渣坝101围成区域的底部流出，能够有效降低钢水从挡渣坝101围成区域底部流出时，在上述接口处形成的涡流，最终有效减少铸坯中大型夹杂物的含量。同时，设置两个中间包水口104，成倍增加了IF钢中间包的工作效率。
实施例4
结合图4，本实施例的IF钢中间包，其结构与实施例3基本相同，其不同之处在于：抑漩装置一106中竖直段所在直线与伞面部的夹角为180°。
实施例5
结合图5，本实施例的IF钢中间包，其结构与实施例3基本相同，其不同之处在于：本实施例中的抑漩装置一106由抑漩装置二107代替，抑漩装置二107为矩形块，抑漩装置二107位于导流孔105垂直段与挡渣坝101围成区域的底部的接口处一侧，且抑漩装置二107的一端与挡渣坝101内侧面接触，抑漩装置二107的另一端不盖住上述接口处，抑漩装置二107的设置降低了上述接口处上方钢水在水平方向的线速度，有效抑制了接口处上方漩涡的形成。抑漩装置二107由以下质量百分比的耐火材料制成：1.2％SiC，2.2％BN，85.4％CaO，5.9％MnO，1.3％Al2O3，1.9％SiO2，2.1％ZrO2(此成分的抑漩装置二107在钢水中不易被侵蚀)；其中，抑漩装置二107的制造方法如下：
(1)将上述耐火材料配料后，加入混料机内干混10分钟，然后加入占耐火材料总重量7.5％的水，湿混15分钟；
(2)将湿混好的物料放入胎模内，边加料边用振动棒振动成型，抑漩装置二107的生坯制造完成，将生坯在30℃的温度下养护24h；
(3)烘烤和冷却，分为以下阶段：从30℃以25℃/h的升温速度升温至180℃后保温8h；再以25℃/h的升温速度升温至320℃后保温10h；再以25℃/h的升温速度升温至575℃后保温12h；最后自然冷却30h，抑漩装置二107制造完成。采用上述原料和方法制备的抑漩装置二107，其耐热度和强度均能够适应IF钢中间包内的工作环境。
实施例6
结合图6，本实施例的IF钢中间包，中间包本体1内设有两对挡渣坝101，每一对挡渣坝101均关于中间包本体1的左右对称线对称设置；中间包水口104位于中间包本体底部103，相邻挡渣坝101在中间包本体1内围成与中间包水口104分隔开来的区域，且相邻挡渣坝101围成区域的底部与中间包水口104均相连通。具体的，所有相邻挡渣坝101围成区域的底部均设有垫高层102，该垫高层102内设有导流孔105，导流孔105将相邻挡渣坝101围成区域的底部与中间包水口104均相连通。导流孔105为包括垂直段和水平段的“L”形通孔，该导流孔105垂直段与相邻挡渣坝101围成区域的底部连通，导流孔105水平段贴着中间包本体底部103设置，且导流孔105水平段与中间包水口104连通；导流孔105垂直段与水平段的连接处为圆弧连接。具体的，中间包水口104有两个，且两个中间包水口104分别位于两对挡渣坝101的两侧。与中间包本体1左右对称线距离越近的一对挡渣坝101其高度越小。最靠近中间包本体1左右对称线的一对挡渣坝101，其围成区域的底部通过沿中间包本体1左右对称线对称的两组导流孔105分别与两侧的中间包水口104对应相连通，其他相邻挡渣坝101围成区域的底部分别通过一组导流孔105与对应侧的中间包水口104相连通，其中，每组导流孔105为关于对应中间包水口104对称设置的两个导流孔105。还包括抑漩装置一106，导流孔105垂直段与相邻挡渣坝101围成区域的底部的接口处两侧分别设有一个抑漩装置一106，抑漩装置一106为包括竖直段和竖直段顶端伞面部的“伞”形结构，且上述竖直段所在直线与伞面部的夹角为120°。
本实施例中，中间包本体1内设有两对挡渣坝101，每一对挡渣坝101均关于中间包本体1的左右对称线对称设置，两对挡渣坝101在中间包本体1内围成三个与中间包水口104分隔开来的区域，其中，最靠近中间包本体1左右对称线的一对挡渣坝101，其高度小于另一对挡渣坝101(每对挡渣坝101的高度设置不一致，有利于对钢水进行分层缓冲)；高度较小的一对挡渣坝101其围成区域的底部，通过左右对称的两组导流孔105分别与两侧的中间包水口104对应相连通，其他相邻挡渣坝101围成区域的底部分别通过一组导流孔105与对应侧的中间包水口104相连通。上述两对挡渣坝101的设置，能够对进入到中间包的钢水进行分层缓冲，提高了挡渣坝101对高温钢水的耐冲刷、抗侵蚀性能，钢水首先进入高度较小的一对挡渣坝101围成的区域内，在其中经过该对挡渣坝101的作用，钢水由中间包底部向上部运动，钢水中的夹杂物会向上运动快速上浮，使钢水纯净；然后钢水左右对称地进入其他两个相邻挡渣坝101围成的区域内，再次经过挡渣坝101的作用，钢水向上运动带动夹杂物上浮，改善了中间包内钢水的流动形态，延长了钢水到达中间包水口104的时间，促进了夹杂物上浮分离，均匀了钢水成分和温度。需要强调的是，本实施例中中间包本体1内的挡渣坝101不限于两对，可依据图6的形式依次设置多对挡渣坝101，促进钢水中夹杂物上浮分离，降低铸坯中夹杂物的含量。其中，每组导流孔105为关于对应中间包水口104对称设置的两个导流孔105，该两个导流孔105对称地设置在同一个中间包水口104的两侧，从而使得钢水能够分别通过该两个导流孔105对称地流入同一中间包水口104，对称设置的导流孔105可消除设置单个导流孔105容易在中间包水口104附近形成底部涡流的不足，能够有效避免卷渣。
实施例7
结合图7，本实施例的IF钢中间包，其结构与实施例3基本相同，其不同之处在于：导流孔105并不是“L”形通孔，而是阶梯状通孔，该阶梯状通孔将挡渣坝101围成区域的底部与中间包水口104相连通，由于导流孔105为阶梯状通孔，钢水在导流孔105内流动的阻力增加、流动的速度减小，一方面有利于降低对钢水自导流孔105流出后对中间包水口104区域钢水的冲击，避免中间包水口104区域的液面渣层被卷入到钢水内部；另一方面减小了导流孔105和挡渣坝101围成区域之间的压力差，削减了在上述接口处形成湍流和涡流的剧烈程度。
实施例8
结合图8，根据实施例2的IF钢中间包的制造方法，包括以下步骤：
(1)三维建模：利用三维建模软件绘制导流孔105的三维几何模型；
(2)3D打印：将导流孔105的三维几何模型输入至3D打印机，3D打印出ABS材质的弯管，该弯管与导流孔105的结构尺寸相匹配；
(3)弯管安装：在IF钢中间包修砌过程中，将上述弯管埋入垫高层102内；
(4)挡渣坝安装：将挡渣坝101安装至中间包本体1内；
(5)导流孔成型：对IF钢中间包进行烘烤，烘烤过程中ABS材质的弯管受热燃烧消失，对钢液无污染，只在垫高层102内形成结构尺寸符合要求的导流孔105。
由于导流孔105的结构特殊，采用传统工艺很难保证导流孔105的尺寸精度，进而影响IF钢中间包的使用效果，而通过上述制造方法，能够精确地控制导流孔105的尺寸精度，从而确保本实施例制造的IF钢中间包有效使用。
实施例9
结合图9，根据实施例2的IF钢中间包的使用方法，包括以下步骤：
(1)钢水注入：连铸正常生产时，将IF钢钢水注入到中间包本体1内挡渣坝101围成的区域，IF钢钢水在挡渣坝101围成的区域内被收集；其中，本实施例中，IF钢钢水包括以下质量百分比的元素：0.002％C、0.025％Si、0.18％Mn、0.003％P、0.003％S、0.0017％N；
(2)持续浇注：随着IF钢钢水的持续注入，中间包本体1内IF钢钢水的液位大于挡渣坝101的高度，IF钢钢水从中间包水口104流出；
(3)浇注末期：停止IF钢钢水的注入，中间包本体1内IF钢钢水的液位逐渐降低，当中间包本体1内IF钢钢水的液位小于挡渣坝101的高度时，挡渣坝101围成的区域内残留的IF钢钢水通过导流孔105流出；
(4)浇注完成：当挡渣坝101围成的区域内残留的IF钢钢水液位下降到一定高度时，将中间包水口104堵塞，浇注完成；其中，连铸后铸坯中夹杂物等效直径小于100μm。
实施例10
本实施例的IF钢中间包，其结构与实施例3基本相同，其不同之处在于：
需要强调的是，本实施例的IF钢中间包中，导流孔105不是为两个的情况，具体本实施例中，导流孔105为两组，且两组导流孔105分别将挡渣坝101围成区域的底部与两个中间包水口104对应相连通。其中，每组导流孔105为关于对应中间包水口104对称设置的偶数个导流孔105，与实施例2同理，每组导流孔105的对称设置，能够使得钢水对称地流入对应的同一中间包水口104，可消除设置单个导流孔105容易在中间包水口104附近形成底部涡流的不足，能够有效避免卷渣。
实施例11
本实施例的IF钢中间包，其结构与实施例5基本相同，其不同之处在于：
抑漩装置二107由以下质量百分比的耐火材料制成：0.5％SiC，0.7％BN，91.3％CaO，4.0％MnO，0.9％Al2O3，1.1％SiO2，1.5％ZrO2；其中，抑漩装置二107的制造方法如下：
(1)将上述耐火材料配料后，加入混料机内干混5分钟，然后加入占耐火材料总重量6.9％的水，湿混10分钟；
(2)将湿混好的物料放入胎模内，边加料边用振动棒振动成型，抑漩装置二107的生坯制造完成，将生坯在5℃的温度下养护30h；
(3)烘烤和冷却，分为以下阶段：从5℃以30℃/h的升温速度升温至150℃后保温9h；再以30℃/h的升温速度升温至300℃后保温12h；再以30℃/h的升温速度升温至550℃后保温15h；最后自然冷却35h，抑漩装置二107制造完成。
实施例12
本实施例的IF钢中间包的使用方法，其基本步骤与实施例9相同，其不同之处在于：本实施例中，IF钢钢水包括以下质量百分比的元素：0.001％C、0.013％Si、0.15％Mn、0.005％P、0.005％S、0.0035％N。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种IF钢中间包，其特征在于：包括中间包本体(1)，该中间包本体(1)内设有中间包水口(104)和挡渣坝(101)，所述中间包水口(104)位于中间包本体底部(103)，所述挡渣坝(101)在中间包本体(1)内围成与中间包水口(104)分隔开来的区域，且挡渣坝(101)围成区域的底部与中间包水口(104)相连通。
2.根据权利要求1所述的IF钢中间包，其特征在于：挡渣坝(101)围成区域的底部设有垫高层(102)，该垫高层(102)内设有导流孔(105)，所述导流孔(105)将挡渣坝(101)围成区域的底部与中间包水口(104)相连通。
3.根据权利要求2所述的IF钢中间包，其特征在于：所述导流孔(105)为包括垂直段和水平段的“L”形通孔，该导流孔(105)垂直段与挡渣坝(101)围成区域的底部连通，导流孔(105)水平段贴着中间包本体底部(103)设置，且导流孔(105)水平段与中间包水口(104)连通；导流孔(105)垂直段与水平段的连接处为圆弧连接。
4.根据权利要求3所述的IF钢中间包，其特征在于：所述导流孔(105)有两组，两组导流孔(105)关于同一中间包水口(104)对称设置，且每组导流孔(105)至少包括一个导流孔(105)。
5.根据权利要求2所述的IF钢中间包，其特征在于：所述中间包水口(104)有两个，且两个中间包水口(104)分别位于挡渣坝(101)围成区域的两侧；所述导流孔(105)有两组，且两组导流孔(105)分别将挡渣坝(101)围成区域的底部与两个中间包水口(104)对应相连通，每组导流孔(105)至少包括一个导流孔(105)。
6.根据权利要求3所述的IF钢中间包，其特征在于：还包括抑漩装置一(106)，导流孔(105)垂直段与挡渣坝(101)围成区域的底部的接口处两侧分别设有一个抑漩装置一(106)，所述抑漩装置一(106)为包括竖直段和竖直段顶端伞面部的“伞”形结构，且所述竖直段所在直线与伞面部的夹角为120°～180°。
7.根据权利要求3所述的IF钢中间包，其特征在于：还包括抑漩装置二(107)，所述抑漩装置二(107)为矩形块，抑漩装置二(107)位于导流孔(105)垂直段与挡渣坝(101)围成区域的底部的接口处一侧，且抑漩装置二(107)的一端与挡渣坝(101)内侧面接触，抑漩装置二(107)的另一端不盖住所述接口处；
抑漩装置二(107)由以下质量百分比的耐火材料制成：0.1～6.6％SiC，0.1～4.5％BN，85～92％CaO，3.5～7.3％MnO，0.1～1.9％Al2O3，0.1～5.3％SiO2，1.4～5.6％ZrO2；其中，抑漩装置二(107)的制造方法如下：
(1)将上述耐火材料配料后，加入混料机内干混5～10分钟，然后加入占耐火材料总重量6.9～7.5％的水，湿混10～15分钟；
(2)将湿混好的物料放入胎模内，边加料边用振动棒振动成型，抑漩装置二(107)的生坯制造完成，将生坯在5～30℃的温度下养护24～30h；
(3)烘烤和冷却，分为以下阶段：从5～30℃以25～30℃/h的升温速度升温至150～180℃后保温8～9h；再以25～30℃/h的升温速度升温至300～320℃后保温10～12h；再以25～30℃/h的升温速度升温至550～575℃后保温12～15h；最后自然冷却30～35h，抑漩装置二(107)制造完成。
8.根据权利要求2所述的IF钢中间包，其特征在于：挡渣坝(101)在中间包本体(1)内围成至少三个与中间包水口(104)分隔开来的区域，且每个挡渣坝(101)围成的区域的底部均通过导流孔(105)与中间包水口(104)相连通。
9.一种根据权利要求3所述的IF钢中间包的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)三维建模：利用三维建模软件绘制导流孔(105)的三维几何模型；
(2)3D打印：将导流孔(105)的三维几何模型输入至3D打印机，3D打印出ABS材质的弯管，该弯管与导流孔(105)的结构尺寸相匹配；
(3)弯管安装：在IF钢中间包修砌过程中，将所述弯管埋入垫高层(102)内；
(4)挡渣坝安装：将挡渣坝(101)安装至中间包本体(1)内；
(5)导流孔成型：对IF钢中间包进行烘烤，烘烤过程中ABS材质的弯管受热燃烧消失，在垫高层(102)内形成结构尺寸符合要求的导流孔(105)。
10.一种根据权利要求5所述的IF钢中间包的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)钢水注入：连铸正常生产时，将IF钢钢水注入到中间包本体(1)内挡渣坝(101)围成的区域，IF钢钢水在挡渣坝(101)围成的区域内被收集；其中，所述IF钢钢水包括以下质量百分比的元素：0.001～0.003％C、0.011～0.025％Si、0.11～0.19％Mn、0.003～0.006％P、0.003～0.007％S、0.0015～0.0040％N；
(2)持续浇注：随着IF钢钢水的持续注入，中间包本体(1)内IF钢钢水的液位大于挡渣坝(101)的高度，IF钢钢水从中间包水口(104)流出；
(3)浇注末期：停止IF钢钢水的注入，中间包本体(1)内IF钢钢水的液位逐渐降低，当中间包本体(1)内IF钢钢水的液位小于挡渣坝(101)的高度时，挡渣坝(101)围成的区域内残留的IF钢钢水通过导流孔(105)流出；
(4)浇注完成：当挡渣坝(101)围成的区域内残留的IF钢钢水液位下降到一定高度时，将中间包水口(104)堵塞，浇注完成；其中，连铸后铸坯中夹杂物等效直径小于100μm。
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