CN113843411A - 两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬及施工方法，工作衬包括冲击区工作衬干式料、浇钢区工作衬干式料、包底工作衬干式料；所述冲击区工作衬干式料为镁铬质干式料，所述浇钢区工作衬干式料为镁质干式料，所述包底工作衬干式料为镁硅质干式料。本发明根据中间包冲击区、浇钢区和包底使用条件和蚀损机理的不同，分别采用兼容性较好的不同材质不同档次的干式料，实现了提高中间包使用寿命到22小时以上，降低中间包工作衬耐材的综合投入成本30％以上。

Description

两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬及施工方法

技术领域

本发明涉及中间包不定形耐火材料技术领域，尤其涉及一种两流板坯连铸中间包低 成本复合干式料工作衬及施工方法。

背景技术

中间包冶金是一项特殊的炉外精炼技术，是从钢的熔炼和精炼到制成固态连铸坯这 个生产流程中保证获得优良钢质量的关键环节，已成为高效连铸必不可少的重要技术。近 年来随着高效连铸炼钢技术的快速发展，快速更换水口技术的使用，对中间包工作衬长寿 化使用的要求越来越高。

为了满足中间包长寿命化需要，提高中间包工作衬的原材料档次是必不可少的，由于 原材料档次提高，带来了耐材成本的显著增加，对于本就是薄利的耐材企业来说，带来了 巨大的经营成本压力。所以根据连铸过程中中间包不同部位的使用条件和损毁机理，分别 采用不同原材料档次的工作衬耐材进行复合施工是降低耐材成本的有效措施。

发明专利CN201110050830.1的专利文献公开了一种连铸中间包综合工作衬,是在其 熔池部位,即包底和渣线以下的包壁应用中档镁质干式振动料,渣线部位应用高档镁质干 式振动料,其溢流口上部的包沿部位应用低档镁质涂抹料。该发明不足之处：该发明中不 同档次干式振动料全部采用的镁质材料，镁质的耐火材料在抗渣侵蚀性能方面偏差，很难 实现使用寿命的较大提高；

发明专利CN201510992438.7的专利文献公开了一种连铸中间包再生料工作衬及其制 备方法,分为冲击区工作衬和非冲击区工作衬，冲击区工作衬采用废镁碳砖和再生涂抹料 泥料湿法砌筑,包壁工作衬和包底工作衬采用再生干式料,溢流口工作衬和包沿工作衬采 用再生涂抹料。该发明不足之处：由于该发明中出现废镁碳机压砖、再生干式料、再生涂 抹料三种施工性能完全不同的材料，不但施工比较复杂繁琐，而且还容易造成衔接部位出 现裂纹，另外由于含碳废砖和再生料的使用，容易造成钢水增碳增氧，不利于铸坯质量及 成材率的提高，对于中间包连铸来说是致命缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬及施工方 法，根据中间包冲击区、浇钢区和包底使用条件和蚀损机理的不同，分别采用兼容性较好 的不同材质不同档次的干式料，实现了提高中间包使用寿命到22小时以上，降低中间包 工作衬耐材的综合投入成本30％以上。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬，包括冲击区工作衬干式料、浇钢区工 作衬干式料、包底工作衬干式料；所述冲击区工作衬干式料为镁铬质干式料，所述浇钢区 工作衬干式料为镁质干式料，所述包底工作衬干式料为镁硅质干式料。

所述冲击区工作衬干式料包括如下重量份数的原料：粒径≤2mm的电熔镁砂35～75 份、粒径≤2mm的再生镁铬废料成品粒度料15～40份、180目≤粒径≤240目的电熔镁砂粉10～16份、结合剂6～12份、体积变化调整剂1～3份。

所述浇钢区工作衬干式料包括如下重量份数的原料：粒径≤2mm的重烧镁砂45～70 份、粒径≤2mm的中档镁砂15～40份、180目≤粒径≤240目的中档镁砂粉10～18份； 结合剂6～12份、体积变化调整剂1～3份。

所述包底工作衬干式料包括如下重量份数的原料：粒径≤2mm的重烧镁砂25～50份、 3mm≤粒径≤0.1mm的低铁橄榄石40～70份、180目≤粒径≤240目的重烧镁砂粉8～16份、结合剂6～12份、体积变化调整剂1～3份。

镁铬质干式料、镁质干式料、镁硅质干式料所用的原料理化指标见表1。

表1干式料原料理化指标

所述的结合剂为络合镁铝粘结剂、淀粉糖、偏磷酸盐、偏硅酸盐中的一种或几种。

所述的体积变化调整剂为电熔白刚玉细粉、活性α-Al₂O₃微粉、99硅石粉、蓝晶石、氧化锆、锆英砂中的一种或几种。

经过实验室检测数据对比与钢厂实际使用情况对比，我们发现，镁铬质干式料的抗渣 侵蚀性能与抗剥落性能远远好于镁质干式料，主要是由于Cr₂O₃能改变熔渣的粘度，从而 减少熔渣对干式料的化学侵蚀，另外粘度增大的熔渣还能显著降低其在干式料中的渗透， 减少干式料工作衬形成变质层，从而减少结构剥落，提高干式料使用寿命。所以在钢渣侵 蚀和钢水冲刷比较严重的中间包冲击区工作衬使用镁铬质干式料，有利于提高中间包的整 体使用寿命。

两流板坯连铸中间包低成本复合干式料的制备方法如下：

1)将原料按所用的粒度规格，使用常规破碎方法分别加工破碎成所需粒度。

2)混练、包装：按所需重量份数，将原料依次加入混练机内，先加颗粒料混练1～2分钟，再加细粉混练2～3分钟，最后加结合剂、体积变化调整剂混练5～8分钟，然后出 料接入带下料口的1吨袋中。

3)将混合后的干式料按国标或行标检测方法进行化学指标及常温抗折强度、热膨胀 率的检测，通过测量使用后干式料工作衬各部位的残厚来测算熔损速率。成品理化指标见 表2。

表2成品理化指标

两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬的施工方法，包括如下方法：

工作衬烘烤器模具准备：每次使用后及时对烘烤器模具表面的残料进行清理，然后均 匀涂抹脱模油备用，使用前再喷上一层涂抹油，以便有更好的润滑脱模效果。

1)中间包包底工作衬干式料施工：将所述的镁硅质干式料均匀浇注到包底，将干式 料均匀摊平并保证达到厚度要求。

2)安装烘烤器模具：按施工厚度要求，在冲击区工作衬浇注区和浇钢区工作衬浇注 区的中间位置E、F、G、H处放置标准厚度楔具(如图1所示)，然后将烘烤器模具用吊车 吊起，轻轻放置在中间包内包底干式料上并与标准厚度楔具贴合，放置标准厚度楔具的目 的是为了更好地保证烘烤器模具安装后，模具各部位与中间包永久衬之间的距离一致，保 证施工后包壁干式料工作衬厚度均匀。

3)在冲击区工作衬浇注区与浇钢区工作衬浇注区的分界处A、B、C、D安装活动隔板(如图1所示)，保证活动隔板与烘烤器模具及中间包永久衬接触处无缝隙。

4)首先将吨袋包装的冲击区工作衬镁铬质干式料用吊车吊起至中间包，然后打开吨 袋下料口，边移动吨袋边将干式料均匀浇注到冲击区工作衬浇注区内，一侧包壁填满后再 施工另一侧包壁；然后使用同样的施工方法进行浇钢区工作衬镁质干式料的施工。

5)间隙都填满后，抽出活动隔板和标准厚度楔具，开启烘烤器自动震动器进行干式 料震动，震动时间设为20秒-30秒，然后将浇注料表面刮平；

6)中间包综合工作衬固型烘烤：开启模具上的自动烘烤器，烘烤时间设置为90分钟～ 150分钟，烘烤最高温度设置为300℃～380℃，升温速度设置为8℃/min～12℃/min，冷 却时间为120分钟～180分钟。

自动烘烤结束后，用吊车将烘烤器模具轻轻从中间包内垂直拔出，避免磕碰干式料工 作衬，造成工作衬损伤。两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬制备完成。

本发明原理如下：

通过添加体积变化调整剂以及对生产方案中各种原料和结合剂的合理选择与配比，使 不同材质的干式料高温膨胀率和熔损速率相当，有效避免了不同材质干式料浇钢使用时因 膨胀率不同，在衔接部位出现裂纹，导致渗钢、塌料。

通过采用单体活动隔板，该活动隔板在干式料浇注完即可拔出，使得干式料浇注完震 动时，不同种类干式料在衔接处能更好地融合，有效保证了干式料工作衬良好的施工整体 性。

通过采用标准厚度楔具以及合理的干式料生产方案，保证了包壁各部位干式料工作衬 施工厚度及抗渣熔损速率相近，从而使中间包各个部位工作衬使用寿命基本一致。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)发明中中间包采用复合施工技术，冲击区包壁、浇钢区包壁和包底分别采用高、中、低档干式料，提高了使用条件比较苛刻、使用比较薄弱的冲击区包壁部位的干式料工作衬的档次，干式料原材料成本有所增加，但同时又降低了使用要求比较低的包底等部位的干式料工作衬的档次，干式料原材料成本又有所降低，综合起来单包干式料工作衬原材料成本总体是降低的。

2)本发明在鞍山钢铁集团炼钢总厂四分厂及鲅鱼圈分公司65吨两流板坯中间包上推 广应用，均取得理想效果。采用本发明所述的复合施工技术后，鞍钢炼钢总厂四分厂中间 包使用寿命从17小时提高到22小时，鲅鱼圈分公司中间包使用寿命从15小时提高到22 小时。综合中间包使用寿命提高与单包干式料工作衬成本降低带来的复合经济效益，与采 用此复合施工技术前相比，鞍钢炼钢总厂四分厂和鞍钢鲅鱼圈分公司单包投入总成本分别 降低了37％和41％，经济效益非常可观。成本降低具体情况见表3。

表3

附图说明

图1是本发明两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬施工平面结构示意图。

图2是活动隔板结构示意图。

图3是图2的侧视图。

图4是标准厚度楔具结构示意图。

图中：1-冲击区工作衬；2-浇钢区工作衬；3-包底工作衬；4-活动隔板；5-标准厚度楔块；6-吊钩。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：

本发明根据使用条件和蚀损机理不同，将中间包干式料工作衬分为冲击区工作衬1、 浇钢区工作衬2和包底工作衬3，各工作衬均置于永久衬内侧，施工时先按包底工作衬3厚度要求铺好包底干式料，然后按包壁工作衬厚度要求在四周包墙的中间位置E、F、G、 H处放置标准厚度楔具5(见图1)，再将干式料烘烤器模具安装好，然后在冲击区与浇钢 区的分界位置A、B、C、D处分别放置单体活动隔板4(见图1)，然后先浇注冲击区工作 衬干式料，再浇注浇钢区工作衬干式料，然后取出活动隔板4和标准厚度楔具5，最后进 行干式料工作衬震动、固型烘烤及脱模。

冲击区工作衬1采用抗渣侵蚀性能较好的镁铬质干式料，浇钢区工作衬2采用污染性 较小的镁质干式料，包底工作衬3采用成本较低的镁硅质干式料。

冲击区工作衬1施工厚度为65mm-85mm，浇钢区工作衬2施工厚度为65mm-85mm，包底工作衬施工厚度为70mm-90mm。

活动隔板4宽度X范围为65mm-85mm，厚度Z范围为20mm-33mm，高度Y以高出包沿10mm-15mm为宜，活动隔板上沿部位焊接一个直径为φ40mm的吊钩6。(见图2)

标准厚度楔具5，标尺部分厚度a范围为65mm-85mm，高度b范围为80mm-120mm；压板部分长度c为250mm-300mm，厚度d为20mm-30mm；在压板上部焊接一个直径为φ60mm 的吊钩6。(见图3)

活动隔板4宽度X与工作衬施工层厚度一致，根据工作衬施工层厚度不同，选择不同 宽度的活动隔板4，以保证将冲击区和浇钢区两个区域分开，避免冲击区的高档干式料自 然流淌到浇钢区域，造成高档干式料使用浪费。

标准厚度楔具5标尺部分厚度a与工作衬施工层厚度一致，以保证烘烤器模具安装时 模具与永久衬之间的缝隙厚度一致，从而保证干式料工作衬各部位厚度均匀，使工作衬各 部位达到同一的使用效果，有效保证工作衬使用寿命一致。

实施例1：

如图1、图2、图3所示，一种两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬，冲击区工作衬1采用镁铬质干式料，其施工厚度为75mm；浇钢区工作衬2采用镁质干式料， 其施工厚度均为75mm，包底工作衬3采用镁硅质干式料，其施工厚度为85mm；活动隔板 4宽度X为75mm，厚度Z为25mm，高度Y为高出包沿15mm；标准厚度楔具5标尺部分厚 度a为75mm，高度b范围为100mm；压板部分长度c为250mm，厚度d为25mm。

用于两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬冲击区1的镁铬质干式料，按重量 份数由下述原料组成：粒径≤2mm的电熔镁砂59份、粒径≤2mm的再生镁铬废料成品粒度 料20份、240目的电熔镁砂粉12份、结合剂8份、体积变化调整剂1份。

镁铬质干式料结合剂为络合镁铝粘结剂、偏磷酸盐、偏硅酸盐混合物。体积变化调整 剂为活性α-Al₂O₃微粉、蓝晶石、锆英砂混合物。

用于两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬浇钢区2的镁质干式料，按重量份 数由下述原料组成：粒径≤2mm的重烧镁砂52份、粒径≤2mm的中档镁砂25份、240目的中档镁砂粉13份、结合剂9份、体积变化调整剂2份。

镁质干式料结合剂为络合镁铝粘结剂和偏磷酸盐混合物。体积变化调整剂为活性α -Al₂O₃微粉、99硅石粉、锆英砂混合物。

用于两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬包底3的镁硅质干式料，按重量份 数由下述材料组成：粒径≤2mm的重烧镁砂36.5份、3mm～0.1mm的低铁橄榄石45份、180 目～240目的重烧镁砂粉10份、结合剂8.5份、体积变化调整剂2.5份。

镁硅质干式料结合剂为淀粉糖、偏硅酸盐、偏磷酸盐混合物。体积变化调整剂为电熔 白刚玉细粉、99硅石粉混合物。

镁铬质干式料、镁质干式料和镁硅质干式料所用原料理化指标实测值见表4。

表4：实施例1的干式料原料理化指标

两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬的制备方法，包括下列步骤：

1)将原料按所用的粒度规格，使用常规破碎方法分别加工破碎成所需粒度。

2)混练、包装：按所述重量百分比，将上述原料依次加入混练机内，先加颗粒料混练1分钟，再加细粉混练2分钟，最后加结合剂、体积变化调整剂混练6分钟，然后出料 接入带下料口的1吨袋中备用。

3)将混合后的干式料按国标或行标检测方法进行化学指标及常温抗折强度、热膨胀 率的检测，通过测量使用后干式料工作衬各部位的残厚来测算熔损速率。成品理化指标见 表5。

表5实施例1成品理化指标

两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬的施工方法，包括如下方法：

1)中间包包底工作衬3干式料施工：将镁硅质干式料均匀浇注到包底，然后分别在两个水口区和中间包的正中间位置放上标尺锥，将干式料均匀摊平并保证达到厚度要求。

2)安装烘烤器模具：按施工厚度要求，将标准厚度楔具5放置在如图1的E、F、G、 H处，然后将烘烤器模具用吊车吊起，轻轻放置在中间包内包底干式料上。

3)安装活动隔板4：在冲击区与浇钢区分界处A、B、C、D安装活动隔板4(见图1)， 保证活动隔板4与烘烤器模具及中间包永久衬接触处无缝隙。

4)首先将吨袋包装的冲击区包壁工作衬1镁铬质干式料用吊车吊起至中间包，然后 打开吨袋下料口，边移动吨袋边将干式料均匀浇注到中间包冲击区间隙内，一侧包壁填满 后再施工另一侧包壁；然后使用同样的施工方法进行浇钢区工作衬2镁质干式料的施工。 间隙都填满后，抽出活动隔板4和标准厚度楔具5，开启烘烤器自动震动器进行干式料震 动，震动时间设为25秒，震动后然后将缝隙中的干式料表面刮平。

5)中间包综合工作衬固型烘烤：开启模具上的自动烘烤器，烘烤时间设置为100分钟，烘烤最高温度设置为350℃，升温速度设置为10℃/min，冷却时间为150分钟。自动 烘烤结束后，用吊车将烘烤器模具轻轻从中间包内垂直拔出，避免磕碰干式料工作衬，造 成工作衬损伤。两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬制备完成。

实施例2：

本实施例除以下内容外，其他均与实施例1相同。

冲击区工作衬1和浇钢区工作衬2施工厚度均为70mm，包底工作衬3施工厚度为80mm； 活动隔板4宽度X为70mm；标注厚度楔具5标尺部分厚度a为70mm。

用于两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬冲击区1的镁铬质干式料，按重量 份数由下述原料组成：粒径≤2mm的电熔镁砂50份、粒径≤2mm的再生镁铬废料成品粒度 料30份、240目电熔镁砂粉11份、结合剂8份、体积变化调整剂1.2份。

用于两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬浇钢区2的镁质干式料，按重量份 数由下述原料组成：粒径≤2mm的重烧镁砂43.5份、粒径≤2mm的中档镁砂35份、240目的中档镁砂粉12份、结合剂8.5份、体积变化调整剂1.7份。

混合后的干式料按国标或行标检测方法进行化学指标及常温抗折强度、热膨胀率的检 测，通过测量使用后干式料工作衬各部位的残厚来测算熔损速率。成品理化指标实测值见 表6。

表6实施例2成品理化指标

由上可知，本发明中通过添加体积变化调节剂，使三种材质干式料的高温膨胀率基本 达到一致，有效避免了不同材质干式料浇钢使用时因膨胀率不同，在衔接部位出现裂纹， 导致渗钢、塌料。

本发明中冲击区工作衬和浇钢区工作衬施工时采用单体活动隔板4，干式料浇注完即 可以取出，有利于冲击区干式料和浇钢区干式料在衔接处更好地融合，使包壁工作衬成为 一个密切结合的整体，避免了在两种料分界处产生裂纹。

本发明中烘烤器模具安装时，在中间包四面墙壁中间位置设置标准厚度楔具，有利于 保证模具安装时模具与永久衬之间的缝隙厚度一致，从而保证干式料工作衬各部位厚度均 匀，可以避免因模具安装偏斜导致各部位工作衬厚度不均，影响中间包整体使用效果。

本发明中通过对生产方案中各种原料及结合剂的合理选择与配比，使不同材质的干式 料在各自的使用条件下具有相近的熔损速率，从而保证了干式料工作衬整体使用寿命的一 致性，这对于降低中间包工作衬投入成本具有重大意义。

本发明中冲击区包壁镁铬质干式料、浇钢区镁质干式料和包底镁硅质干式料，虽然在 镁砂原料档次上和其它辅助原料类别上有所差异，但总体上都是以镁质原料为主，由于镁 质耐火材料对钢水的污染较小，从而降低了连铸浇钢过程中耐火材料对钢水造成的污染， 有效保证了钢水的洁净度。

Claims (7)

1.两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬，其特征在于，包括冲击区工作衬干式料、浇钢区工作衬干式料、包底工作衬干式料；所述冲击区工作衬干式料为镁铬质干式料，所述浇钢区工作衬干式料为镁质干式料，所述包底工作衬干式料为镁硅质干式料。

2.根据权利要求1所述的两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬，其特征在于，所述冲击区工作衬干式料包括如下重量份数的原料：粒径≤2mm的电熔镁砂35～75份、粒径≤2mm的再生镁铬废料成品粒度料15～40份、180目≤粒径≤240目的电熔镁砂粉10～16份、结合剂6～12份、体积变化调整剂1～3份。

3.根据权利要求1所述的两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬，其特征在于，所述浇钢区工作衬干式料包括如下重量份数的原料：粒径≤2mm的重烧镁砂45～70份、粒径≤2mm的中档镁砂15～40份、180目≤粒径≤240目的中档镁砂粉10～18份；结合剂6～12份、体积变化调整剂1～3份。

4.根据权利要求1所述的两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬，其特征在于，所述包底工作衬干式料包括如下重量份数的原料：粒径≤2mm的重烧镁砂25～50份、3mm≤粒径≤0.1mm的低铁橄榄石40～70份、180目≤粒径≤240目的重烧镁砂粉8～16份、结合剂6～12份、体积变化调整剂1～3份。

5.根据权利要求2-4其中任意一项所述的两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬，其特征在于，所述的结合剂为络合镁铝粘结剂、淀粉糖、偏磷酸盐、偏硅酸盐中的一种或几种。

6.根据权利要求2-4其中任意一项所述的两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬，其特征在于，所述的体积变化调整剂为电熔白刚玉细粉、活性α-Al₂O₃微粉、99硅石粉、蓝晶石、氧化锆、锆英砂中的一种或几种。

7.如权利要求1-6其中任意一项所述的两流板坯连铸中间包低成本复合干式料工作衬的施工方法，其特征在于，包括如下方法：

1)中间包包底工作衬干式料施工：将所述的镁硅质干式料均匀浇注到包底，将干式料均匀摊平并达到厚度要求；

2)安装烘烤器模具：按施工厚度要求，在冲击区工作衬浇注区和浇钢区工作衬浇注区的中间位置处放置标准厚度楔具，然后将烘烤器模具放置在中间包内包底干式料上并与标准厚度楔具贴合；

3)在冲击区工作衬浇注区与浇钢区工作衬浇注区的分界处安装活动隔板，保证活动隔板与烘烤器模具及中间包永久衬接触处无缝隙；

4)将冲击区工作衬镁铬质干式料吊至中间包，打开下料口，边移动边将干式料均匀浇注到冲击区工作衬浇注区内，一侧包壁填满后再施工另一侧包壁；然后使用同样的施工方法进行浇钢区工作衬镁质干式料的浇注施工；

5)间隙都填满后，抽出活动隔板和标准厚度楔具，开启烘烤器自动震动器进行干式料震动，震动时间设为20秒-30秒，然后将浇注料表面刮平；

6)中间包综合工作衬固型烘烤：开启模具上的自动烘烤器，烘烤时间设置为90分钟～150分钟，烘烤最高温度设置为300℃～380℃，升温速度设置为8℃/min～12℃/min，冷却时间为120分钟～180分钟。

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