鋼水在中間包中的熱量損失主要有三種形式:中間包上部表面散熱、包內(nèi)襯蓄熱、通過內(nèi)襯向包外殼傳導(dǎo)散熱。通過優(yōu)化中間包內(nèi)襯澆注料性能指標(biāo)，開發(fā)長壽命半輕質(zhì)莫來石澆注料，以實現(xiàn)中間包安全、穩(wěn)定、長壽、節(jié)能運行的目的。
半輕質(zhì)莫來石澆注料性能特點
中間包永久襯澆注料Al?O?含量適宜，可確保其具有良好的抗渣性和抗熱震性。原料中雜質(zhì)氧化鐵含量低，且高價鐵與低價鐵在溫降時具有較大的體積膨脹效應(yīng)，因此，氧化鐵含量的高低及雜質(zhì)分布是否均勻，都會影響材料的抗熱震性;半輕質(zhì)澆注料只有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，才能確保整體澆注料具有良好的保溫性能。
中間包永久襯使用Al?O?含量為60%~65%的澆注料，其主要物相組成是莫來石，具有良好的抗熱震性。
半輕質(zhì)莫來石原料
中間包永久襯澆注料使用兩種粒度的莫來石原料，莫來石顆粒呈淡黃色，棱角分明，多數(shù)顆粒呈片狀。
2.1物理性能
5~3mm顆粒的顯氣孔率較8~5mm顆粒的略低，體積密度略高。這與小顆粒通常沿較大空隙破裂，從而可以消除部分缺陷有關(guān)。
2.2化學(xué)分析
兩種粒度的輕質(zhì)莫來石的化學(xué)組成基本一致，主要組成為Al?O?和SiO?,TiO?是天然原料礬土引入，其余雜質(zhì)含量總和較低，R?O含0.08%。
就抗渣性而言，對于Al?O?-SiO?系原料，Al?O?含量越高，膨脹越大，抗熱震性就越差;對于燒結(jié)莫來石而言，鐵含量越低，抗熱震性就越好。所以，為了確保具有良好的抗熱震性，需要控制澆注料中Al?O?含量，不宜超過65%。
2.3物相分析
兩種粒度莫來石顆粒的物相組成基本一致，主要物相為莫來石、剛玉和石英，以及少量的TiO?。
2.4顯微結(jié)構(gòu)分析
半輕質(zhì)莫來石內(nèi)部具有較多的20~60μm的氣孔,其形狀不規(guī)則，在晶粒內(nèi)部具有大量的1~10μm的閉合氣孔。莫來石單晶尺寸為1~3μm,呈顆粒狀。
中間包永久襯采用半輕質(zhì)莫來石澆注料，在使用時顯示出良好的性能。
3.1中間包熱平衡模擬計算結(jié)果
通過中間包熱平衡模擬計算各界面溫度，評估中間包各種材料使用的安全性。模擬計算時設(shè)定的鋼板厚度30mm,隔熱板5mm,輕質(zhì)磚30mm,澆注料185mm,涂料厚度40mm，工作襯與鋼水界面溫度1550℃。達(dá)到熱平衡后各界面溫度模擬計算結(jié)果顯示:涂料與澆注料界面溫度為1430℃;澆注料與輕質(zhì)磚界面溫度為956℃;輕質(zhì)磚與隔熱板界面溫度為737℃;隔熱板與鋼殼界面溫度為202℃。
模擬計算結(jié)果表明:各種材料均在安全使用范圍內(nèi)。
對磚砌中間包和試驗中間包(采用半輕質(zhì)莫來石澆注料)進(jìn)行了熱平衡后傳熱模擬計算，結(jié)果顯示:磚砌中間包達(dá)到熱平衡后鋼殼溫度為298.2℃，通過中間包鋼殼熱損失為6749.8W/m2;試驗中間包達(dá)到熱平衡后鋼殼溫度為201.6℃，通過中間包鋼殼熱損失為3237.5W/m2。
3.2中間包保溫效果評估
對中間包鋼殼溫度進(jìn)行檢測，結(jié)果列于表4。由表4可見，帶有隔熱襯和莫來石澆注料永久襯的試驗中間包與磚砌中間包相比，同一爐次澆鑄后期，鋼殼溫度前者要比后者低得多，具有明顯的保溫隔熱效果，熱損失減少。按中間包澆鑄6爐計，試驗中間包與磚砌中間包比較，澆鑄第1爐和第6爐鋼殼溫度平均值分別降低17℃和83℃，并且隨著連澆爐數(shù)的增加，試驗中間包鋼殼溫降更加明顯。
結(jié)論
(1)中間包內(nèi)襯采用半輕質(zhì)莫來石澆注料，可確保其具有良好的抗渣性、抗熱震性和較低的熱導(dǎo)率，從而提高中間包的使用壽命。
(2)采用半輕質(zhì)莫來石澆注料的中間包與磚砌中間包相比，前者熱損失少，具有明顯的保溫隔熱效果，有利于澆鋼過程中鋼溫的穩(wěn)定，從而提高鋼坯質(zhì)量。
