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中間包工作層直接與鋼水接觸,要求中間包工作層能減少鋼液中的夾雜物,提高鋼的純凈度,而且耐鋼水和熔渣的侵蝕性能好,以使薄板坯連鑄澆鋼時(shí)間盡可能長(zhǎng),用后易解體,以減小勞動(dòng)強(qiáng)度。中間包工作層近年的發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在兩個(gè)方面:

(1)形式上由絕熱板發(fā)展為噴涂料、干式料;

(2)材質(zhì)上發(fā)展為鎂質(zhì)、鎂鈣質(zhì)等,起到凈化鋼水的作用。上世紀(jì)90年代末,國(guó)外有了中間包干式料的報(bào)道。我廠結(jié)合現(xiàn)在噴涂料的使用情況,與北京某公司進(jìn)行了干式料的試用,從實(shí)際使用效果看,好于原噴涂料,可以滿足長(zhǎng)時(shí)間澆注的需要。

01工藝要求

中間包干式料采用有機(jī)結(jié)合劑和無機(jī)結(jié)合劑混合的復(fù)合結(jié)合劑。由于有機(jī)結(jié)合劑在一定溫度下會(huì)分解而失去結(jié)合作用,因此要求施工時(shí)永久層的溫度不能太高。針對(duì)我廠的連鑄要求,對(duì)工作層厚度等提出了一些具體要求,見表1。

表1 工藝要求

02施工工藝

中間包干式料采用振動(dòng)成型、加熱固化的施工工藝。當(dāng)永久層溫度符合施工條件時(shí),可以進(jìn)行施工操作。首先安裝下沖擊板和座磚,并用搗打料搗實(shí),然后將干式料倒入包底,注意保證包底厚度,并要求平整;包底施工完畢,安裝包胎,并調(diào)整包胎與永久層的距離;將干式料倒入中間包內(nèi),添滿到中間包上沿,開動(dòng)振動(dòng)電機(jī)振動(dòng)3～5min,再加料,振動(dòng),直到振動(dòng)料添滿到包沿。施工時(shí)不要將包裝袋、塑料內(nèi)襯袋等雜物帶入中間包內(nèi)。

點(diǎn)燃胎具上的烘烤燒嘴進(jìn)行小火烘烤,烘烤溫度200～250℃左右,時(shí)間1～1.5h,以保證與包胎接觸的粉料硬化,具有一定的強(qiáng)度。開啟冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)冷,當(dāng)包胎的溫度降到100℃以下時(shí),可以進(jìn)行脫模。脫模時(shí)應(yīng)注意不要破壞干式料施工體。脫模后檢查工作層表面是否有剝落、坍塌和裂紋等缺陷,然后進(jìn)行沖擊墊、擋壩等預(yù)制件和浸入式水口的安裝,要求安裝保證精度且牢固。安裝完畢后在沖擊墊、擋壩周圍均勻倒入干式料。整個(gè)施工完畢后,安裝好塞棒即可上線使用。

03烘烤曲線

采用中間包干式料工作層,由于沒有水分,一般不會(huì)由于大火烘烤出現(xiàn)裂紋或坍塌現(xiàn)象。澆鋼前烘烤時(shí),前30min溫度控制在800℃以內(nèi),然后可大火烘烤到1100℃,烘烤時(shí)間不低于70min,最長(zhǎng)烘烤時(shí)間控制在180min以內(nèi)。因?yàn)橹虚g包干式料采用了有機(jī)結(jié)合劑,長(zhǎng)時(shí)間烘烤會(huì)影響結(jié)合劑的性能,促進(jìn)其中碳的氧化,降低工作層的耐侵蝕性能。烘烤曲線見圖1。

圖1 中間包干式料工作層的烘烤曲線

中間包干式料的優(yōu)越性中間包噴涂料工作層在使用中存在如下問題:

(1)受環(huán)境影響比較大,冬季應(yīng)考慮工作層的水分排除,防止凍結(jié);

(2)施工條件差,勞動(dòng)強(qiáng)度高;

(3)自然養(yǎng)生或預(yù)烘烤后產(chǎn)生裂紋;

(4)烘烤或澆鋼過程中出現(xiàn)坍塌或工作層剝落現(xiàn)象;

(5)抗鋼水、熔渣的侵蝕性不穩(wěn)定;

(6)連澆時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)Y(jié)現(xiàn)象,不能自動(dòng)脫包。

與噴涂料相比,中間包干式料具有如下優(yōu)越性:

(1)抗鋼水、熔渣的侵蝕性強(qiáng),可以長(zhǎng)時(shí)間澆注,降低了噸鋼耐火材料成本;

(2)不易出現(xiàn)裂紋和烘烤坍塌現(xiàn)象;

(3)施工完畢即可上線使用,加快了中間包周轉(zhuǎn),有利于生產(chǎn)組織;

(4)殘襯容易解體,脫包容易;

(5)工作層在澆鋼過程中逐層燒結(jié),里面有粉狀料,永久層基本沒有掛料、掛渣現(xiàn)象,有利于永久層壽命的提高。

04使用情況

到目前共使用干式料工作層60個(gè),最高連澆12爐,下線后觀察使用效果,侵蝕速率為1～2mm·h-1,有15mm左右的燒結(jié)層,里面仍為粉料層。從脫包情況看,脫包容易,基本沒有粘料,不會(huì)造成對(duì)永久層的損壞。具體使用情況見表1。

表2 部分干式料工作層使用情況統(tǒng)計(jì)

表2列出了干式料工作層與噴涂料工作層的使用情況比較,由此可以看出其抗侵蝕性能優(yōu)于噴涂料。

表3 干式工作層與噴涂料工作層使用效果比較

對(duì)于使用干式料工作層的澆次,通過鑄坯成分比較,工作層不會(huì)對(duì)鋼水造成污染,未發(fā)現(xiàn)由工作層帶入夾雜物。

05使用過程中出現(xiàn)的問題

5.1脫胎時(shí)施工體被整體帶出

中間包包壁施工完畢脫胎時(shí),施工體隨胎具被整體帶出。分析原因,可能與下列因素有關(guān):

(1)使用前沒有將胎具上的殘料清理干凈;

(2)胎具表面涂抹的潤(rùn)滑劑不均勻,沒有起到潤(rùn)滑作用。

在以后的施工過程中注意以上兩點(diǎn),施工完畢后馬上將胎具清理干凈,并調(diào)整潤(rùn)滑劑的粘稠度,保證涂抹的附著性能,沒有再發(fā)生此類問題。

5.2脫胎后施工體表面出現(xiàn)較大裂紋

在干式料的使用過程中,發(fā)生過2次脫胎后施工體表面出現(xiàn)較大裂紋的現(xiàn)象。裂紋一般位于沖擊區(qū)包壁部位,為縱裂紋,從包沿一直通到包底,深度一直到粉料層,但未影響使用。分析原因,可能與下列因素有關(guān):

(1)烘烤時(shí)間偏長(zhǎng),燒結(jié)層厚,冷卻時(shí)間短,脫胎時(shí)包壁表面溫度仍比較高;

(2)脫胎后,施工體直接暴露在室溫條件下,在包壁冷卻過程中產(chǎn)生收縮應(yīng)力,當(dāng)收縮應(yīng)力大于材料本身的強(qiáng)度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂紋。

針對(duì)上述問題,進(jìn)一步摸索了最佳烘烤溫度、烘烤時(shí)間和風(fēng)冷時(shí)間,并適當(dāng)添加了增韌劑和低溫膨脹劑,有效控制了裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。

5.3渣線部位侵蝕嚴(yán)重

目前,我廠澆注鋼種為中碳鋼,使用堿性覆蓋劑。下線觀察發(fā)現(xiàn),渣線部位工作層有時(shí)侵蝕嚴(yán)重,侵蝕速率達(dá)4mm·h-1以上。分析認(rèn)為,可能有以下原因:

(1)干式料的抗侵蝕性差。針對(duì)這一問題,調(diào)整了干式料的配方,提高了其抗侵蝕性。經(jīng)使用發(fā)現(xiàn),渣線部位的抗侵蝕性好于原干式料;

(2)有時(shí),由于多方面原因,澆鋼前中間包烘烤時(shí)間過長(zhǎng),造成表面層氧化,降低了其抗侵蝕性。

(3)鋼水的成分不穩(wěn)定,鋼包下渣多,中間包排渣不及時(shí),造成對(duì)工作層的侵蝕;

(4)中間包覆蓋劑性能的穩(wěn)定性差。