通過對北京中間包耐材組成和日常工作中出現(xiàn)的耐材損毀問題，從耐材設(shè)計(jì)、使用和管理方面進(jìn)行逐一分析，找出原因并提出解決措施，保證了耐材的安全使用。
連鑄作業(yè)中使用中間包進(jìn)行鋼液的停留中轉(zhuǎn)，鋼包下來的鋼液在此停留、鎮(zhèn)靜、保溫，最后通過中間包內(nèi)的水口逐個(gè)分配到結(jié)晶器中，完成鋼液到鋼坯料的轉(zhuǎn)換。中間包內(nèi)接觸高溫鋼液的部分主要是耐火材料，其質(zhì)量優(yōu)劣直接決定著中間包壽命的長短和鋼液質(zhì)量的好壞。對于不同的冶煉工藝，中間包耐材的配置和要求也各不同。
中間包內(nèi)部由耐高溫材料組合而成，不同的冶煉工藝需要設(shè)計(jì)不同的包型和不同的耐材配置，常規(guī)使用的包型為“T”型單包和刀把型對包。內(nèi)部的耐材配置按照中間包的使用要求和冶煉鋼種的特殊性而設(shè)計(jì)成不同的材質(zhì)，一般為層使用澆注料澆注成型，工作層為鎂質(zhì)干式料振動(dòng)搗打成型。
常規(guī)中間包內(nèi)盛裝的鋼水，容量一般是鋼水包的20%～40%，本體外殼由鋼板焊接拼裝而成，包內(nèi)襯由耐火材料組合而成。
中間包內(nèi)耐材構(gòu)成如圖所示。主要包括中間包本體、中間包包蓋、控制鋼液流速的塞棒[有的是用滑塊（又稱下水口）控流]、鋼液流經(jīng)的水口[上水口座磚、上水口、下水口（又稱滑塊）、浸入式水口]。鋼包與中間包的連接部位使用大包保護(hù)套管進(jìn)行連接。鋼液從鋼包底部流出，通過大包保護(hù)套管流到中間包內(nèi)，又稱保護(hù)澆注，有的企業(yè)不用大包保護(hù)套管，俗稱裸澆。在中間包內(nèi)為了應(yīng)對鋼液從一定高度流下對包底耐材造成的損壞，在鋼液正下方設(shè)置沖擊區(qū)，使用沖擊板或者穩(wěn)流器耐材，接受鋼液初期的強(qiáng)大沖擊力。
在對包包型的中間包使用過程中，一般容易出現(xiàn)事故的區(qū)域有：中間包渣線部位、沖擊區(qū)周圍、上水口等。
對包包型中間包渣線部位的干式料不耐鋼液侵蝕和沖刷，尤其在生產(chǎn)不穩(wěn)定時(shí)，現(xiàn)場存在低液面澆注現(xiàn)象，渣線部位變動(dòng)，從而出現(xiàn)穿包漏鋼事故，如圖3所示。
主要原因是中間包內(nèi)耐材烘烤不到位，尤其在冬季，煤氣中的水分排除不干凈，烘烤時(shí)間短，中間包工作層干式料的強(qiáng)度達(dá)不到所需強(qiáng)度。
對包包型中間包的沖擊區(qū)四周護(hù)板容易脫落、坍塌，從而導(dǎo)致鋼液侵蝕層，出現(xiàn)穿包漏鋼事故。
主要原因是鋼包的鋼液在起初澆注時(shí)，鋼包與中間包的位置不居中，造成鋼包的兩個(gè)水口鋼流與中間包的沖擊區(qū)位置不居中，導(dǎo)致鋼液偏向其中一個(gè)中間包的護(hù)板位置，致使護(hù)板受損、坍塌、剝落。
中間包上水口使用壽命短。主要原因是在現(xiàn)場逐漸提產(chǎn)的過程中，水口內(nèi)部的鋯芯不耐鋼液沖刷，擴(kuò)徑嚴(yán)重，導(dǎo)致下水口發(fā)紅、穿漏，出現(xiàn)穿包事故。
中間包烘烤分為線下烘烤和線上烘烤，全部采用高爐煤氣常規(guī)燒嘴。在包胎上面有烘烤器，正常燃燒時(shí)，煤氣從燒嘴上部中間噴口進(jìn)入，空（氧）氣從側(cè)面噴口進(jìn)入，以保證煤氣完全燃燒。根據(jù)火焰燃燒情況，隨時(shí)調(diào)整煤氣與空（氧）氣配比，將燃燒火焰拉長，下行達(dá)到包底，對包底進(jìn)行烘烤。正常烘烤時(shí)間為2 h左右，在冬季時(shí)，根據(jù)干式料的硬化程度和火焰大小，適當(dāng)延長烘烤時(shí)間至3～4 h。
在中間包連鑄平臺烘烤（線上烘烤），按照一定的烘烤制度進(jìn)行，具體根據(jù)包型、材料的配置不同而采取不同的烘烤制度。首先將中間包內(nèi)的雜物和水口內(nèi)的雜物清理干凈，從現(xiàn)場下水口觀察，中間包內(nèi)的火焰下行至下水口為更佳。
有的企業(yè)根據(jù)現(xiàn)場情況，采用從下水口處設(shè)置一個(gè)倒吸風(fēng)裝置，將中間包內(nèi)的火焰下吸下來，使得中間包內(nèi)的火焰和熱量充分到達(dá)下水口；有的企業(yè)直接將浸入式水口進(jìn)行安裝，結(jié)合倒吸風(fēng)裝置將中間包內(nèi)的火焰倒吸下來，通過上水口、下水口到達(dá)浸入式水口。
對于中間包烘烤（使用高爐煤氣），關(guān)鍵管理要點(diǎn)如下：
(1）烘烤前清理中間包及水口中的殘留物，保證水口能進(jìn)行有效烘烤。
(2）檢查烘烤器的各種氣源（煤氣、壓縮空氣）壓力是否達(dá)到規(guī)定壓力，各種儀表是否完好。
(3）使用明火對準(zhǔn)烘烤器的噴頭，或者在中間包內(nèi)放置木柴燃燒，依次打開煤氣總閥、空氣閥、煤氣分閥，按順序引燃各煤氣燒嘴，調(diào)整風(fēng)煤氣配比，使煤氣充分燃燒。
(4）烘烤過程中，工人要始終站在上風(fēng)口位置監(jiān)控，并隨時(shí)觀察燒嘴燃燒情況，如有熄火，按順序關(guān)閉煤氣，然后關(guān)閉各分閥，查明原因后，從上述步驟開始，重新點(diǎn)火。
高爐煤氣烘烤可分三個(gè)階段進(jìn)行，烘烤時(shí)間控制在5 h以上，具體烘烤標(biāo)準(zhǔn)如下：
階段：小火烘烤（<800℃）大于120 min（根據(jù)需要可延長時(shí)間）。
第二階段：小火升溫到中火（800～1 000℃）大于60 min。
第三階段：大火烘烤（1 000～1 050℃）超過90 min即可澆鋼。
烘烤過程中的注意事項(xiàng)如下：
(1）原則上大火烘烤時(shí)間不超過6 h，因?yàn)榇藭r(shí)干式料強(qiáng)度較低，熱膨脹較大，可能會(huì)塌包。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，大火烘烤后不可再改小火反復(fù)烘烤，否則容易引起干式料產(chǎn)生裂紋和脆化。
(2）小火至中火升溫過快時(shí)，由于包壁內(nèi)氣體不能有效排除，會(huì)使包壁產(chǎn)生大面積裂紋并分離嚴(yán)重，分離嚴(yán)重的中間包在使用中可造成塌包及耐材整體質(zhì)量強(qiáng)度的降低。
(3）在大火烘烤時(shí)，包壁產(chǎn)生輕微分離現(xiàn)象（小于20 mm）不影響正常使用。烘包同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制風(fēng)與煤氣的比例。
中間包上水口使用壽命短，主要是中間包上水口鋯芯外部的鋁碳材料的抗鋼液沖擊性能差，在連鑄提升拉速（上、下水口口徑同時(shí)擴(kuò)大）后，上水口鋯芯和鋯芯外部的鋁碳耐材受鋼液流速增加后其耐侵蝕能力下降。根據(jù)現(xiàn)場情況對中間包上水口鋯芯外的鋁碳材料進(jìn)行改進(jìn)，主要是改進(jìn)材質(zhì)，提高了耐壓強(qiáng)度，提高了鋯芯水口外部的鋁碳材料的抗沖擊性能；同時(shí)對水口內(nèi)部的鋯芯進(jìn)行了改進(jìn)，將上、下水口內(nèi)部的鋯芯外徑擴(kuò)大10～20 mm。
經(jīng)改進(jìn)，中間包上水口的使用壽命得到提高，下水口也不再出現(xiàn)發(fā)紅現(xiàn)象。
(1）根據(jù)中間包使用的工況條件選擇合適的中間包耐材，對于冶煉普通鋼種，選擇長壽命的耐材，提高中間包使用壽命，降低工序成本；對于冶煉特殊鋼種，使用特種耐材，可以選擇經(jīng)濟(jì)包齡，提高鋼水潔凈度，提高鋼水質(zhì)量。
(2）中間包內(nèi)要做到干凈整潔無雜物。對于線下烘烤過程中產(chǎn)生的冷收縮裂紋，可以采用涂抹料施工的方式進(jìn)行整改。
(3）對于使用刀把型對包的中間包，一般包底部使用沖擊板、側(cè)面使用護(hù)板，形成一個(gè)澆注區(qū)域，此處在中間包開澆時(shí)受到的鋼液沖擊力更大，通常選用剛玉莫來石質(zhì)或碳化硅質(zhì)耐材等；對于“T”型單包一般采用穩(wěn)流器形式，通常選擇高鋁莫來石質(zhì)耐材。
(4）中間包在使用過程中需要進(jìn)行全程監(jiān)護(hù)和管理，對于大包開澆時(shí)的鋼流必須隨時(shí)調(diào)整大包回轉(zhuǎn)臺，保證鋼流居中，避免鋼液沖刷沖擊區(qū)耐材，造成護(hù)板侵蝕過快，壽命降低。對于中間包在使用過程中出現(xiàn)的各種異常情況，及時(shí)分析調(diào)整。
(5）做好中間包的使用卡片和記錄，便于中間包下線后進(jìn)行分析和總結(jié)。
對于鋼鐵企業(yè)中的煉鋼工序，連鑄作業(yè)系統(tǒng)中的中間包澆鋼工序耐材消耗較高，需從提高多爐連鑄次數(shù)方面進(jìn)行考慮，同時(shí)采用新技術(shù)，擇優(yōu)選擇性價(jià)比高的耐材廠家；進(jìn)一步研究中間包澆鋼系統(tǒng)耐材侵蝕機(jī)理，摸索其各部位的侵蝕規(guī)律，改善連鑄耐材使用條件，提高其使用壽命以降低成本，最終提高安全生產(chǎn)系數(shù)和鋼材產(chǎn)品質(zhì)量。
