1.1 转炉
炼钢炉的一种。一般指可以倾动的圆筒状吹氧炼钢容器。炉体圆筒形，架在一个水平轴架上，可以转动。也用来炼铜。
1.1.1 转炉简介
转炉一般由转炉炉体、支撑机构、倾动机构、供养机构等组成。转炉炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉【7】。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。
1.1.2 转炉的结构
转炉由炉壳和炉衬组成。炉壳由钢板焊成，而炉衬由永久层、填充层、工作层三部分组成。工作层直接与钢水、炉渣和炉气接触，不断受到物理的、机械的和化学的侵蚀作用；填充层介于工作层和永久层之间，一般使用焦油镁砂或焦油白云石料捣打而成，其作用是减轻炉衬膨胀时对炉壳的挤压，避免损伤永久层，而且便于拆除工作层残砖；永久层用以保护炉壳，可用烧成镁砖、焦油结合镁砖等砌筑，修炉时一般不拆换。
1、炉帽
炉帽的形状一般做成截圆锥形，这样可以减少吹炼时的喷溅、热量损失和炉气排除，炉口都是正炉口，插入吹氧管，排炉气和倒钢渣。
2、炉身
炉身是炼钢钢液承载部分，都是圆柱型。出钢口设置在炉帽和炉身炉衬的交界处。设计出钢口位置、角度和长度时，要考虑出钢时炉内钢水液面、炉口和盛钢桶间的相互位置及其移动关系、是否方便堵出钢口，同时还要保证炉内钢水可以倒完等。在实际生产中，因为出钢口烧损较严重，因此为便于修砌、维修和更换，出钢口一般设计短一些。
3、炉底
炉底有简球形、锥球形和截锥形。截锥形炉底砌筑比较简单，结构强度不如球形底好，主要用于小型转炉，球形底主要用于大型转炉【7】。
1.1.3 转炉炉型分类及转炉机构的组成部分
1、转炉炉型分类
表1-1转炉的分类
|
转炉炉型分类 |
|||
|
按炉衬的耐火材料性质 |
酸性转炉 |
碱性转炉 |
|
|
按气体吹入炉内部位 |
顶吹转炉 |
底吹转炉 |
顶底复吹转炉 |
|
按吹炼采用的气体 |
空气转炉 |
氧气转炉 |
|
|
按金属熔池形状的不同分为 |
简球形 |
锥球形 |
截球型 |
|
按拆卸形式的不同分为 |
可拆炉底型 |
不可拆炉底型 |
|
2、转炉机构的组成
表1-2转炉机构的组成部分
|
支承机构 |
耳轴 |
耳轴轴承座 |
托圈 |
||
|
倾动机构 |
落地式倾动机构 |
悬挂式倾动机构 |
半悬挂式倾动机构 |
液压传动倾动机构 |
|
|
供氧机构 |
氧枪 |
副枪 |
氧枪提升机构 |
更换装置 |
控制闸阀以及测量仪表 |
3、对转炉炉型的要求
（1）能够强烈均匀搅拌熔池；
（2）能增强供氧强度、降低喷溅、提高炉龄；
（3）减少炉衬损失、降低耐火材料的消耗；
（4）炉壳易于制作、炉衬的砌筑和维护简单方便，方便操作。
4、常见的转炉炉型
(a)简球形 （b）锥球形 （c）截球型
图1-1 转炉炉型
1.2 LF炉钢包炉
LF炉是把转炉、电弧炉练出来的钢水，经过家合成渣、合金元素，喂丝，吹氩和加热等把钢水进一步脱氧、脱硫和除去非金属夹杂的炉外精炼设备。
1.2.1 LF炉的介绍
1、LF的冶炼任务【11】
（1）脱硫
（2）造渣
（3）温度调节
（4）精确成分微调
（5）改善钢水纯净度
2、LF的功能【15、16】
（1）真空脱气功能
（2）使钢液具有升温和保温功能
（3）氩气搅拌功能
3、LF的精炼特点
（1）LF炉不具有真空设备。
（2）LF炉精炼采用氩气进行搅拌。
（3）LF精炼炉是采用三根电极迸行加热的。
（4）LF是利用白渣进行精炼的，其不同于靠真空脱气的其他精炼法。
4、LF炉的发展
日本大同钢铁公司最早开发使用LF钢包精炼炉。该公司用LF炉冶炼取代了过去电弧炉的还原精炼，减轻了电弧炉的精炼负担，提高了生产效率。LF炉发展初期只能用于生产高级钢，随着冶金等技术的发展， LF炉的使用范围不断扩大。LF炉优点是投资少、用途广、精炼效果好，如今，国内外己将LF炉应用于炉外精炼。
1.2.2 LF炉钢包的分类
表1-3我国钢包分类
|
钢包分类 |
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|
冶金作用 |
普通钢包 |
精炼钢包 |
|
施工方法 |
浇注钢包 |
砌筑钢包 |
|
冶炼工艺 |
转炉钢包 |
电炉钢包 |
|
公容量大小 |
大钢包 |
中小型钢包 |
LF炉钢包常用耐火砖：粘土砖、高铝砖、蜡石砖、锆英石砖、镁碳砖、铝镁碳砖、不烧砖。
1.3 中间包
中间包是钢水包和结晶器之间用于钢水过渡装置。
1.3.1 中间包的结构
中间包一般由包体、包盖、下水口和塞棒等组成，包体的外壳是金属结构，内衬是耐火材料。内衬包括保温层、永久层、工作层、包底、包盖、座砖、挡渣堰等。形状一般为矩形，也有擘T型、梯形或V型。
1.3.2 中间包的任务
（1）分流钢水。对多流连铸机通过中间包将钢水分配到各个结晶器；
（2）稳流。降低钢水静压，保持中间包稳流的钢水液面，平稳地把钢水注入结晶器；
（3）贮存钢水。在多炉连浇更换钢包时，不见拉速，为多炉连浇创造条件；
（4）净化钢水。在较长的浇筑时间内，使钢水温度基本不变，促使钢水中的夹杂物进一步上浮，防止钢水和空气接触，避免吸氧吸氮；
第2章 耐火材料选择
2.1 转炉用耐火材料
转炉是以铁水和废钢为主要原料，经过造渣、吹氧等脱除碳，以炼得符合要求的钢水。因冶炼的钢种不同，炉衬使用寿命也不一样。如果炉子大，只冶炼碳钢，则冶炼温度较低，渣的的成分比较恒定，因此，使用寿命较高。如果又要脱磷等，使用寿命就下降很多。近年来，随着转炉技术的发展，出现了转炉复吹工艺技术，在炉底安装供气砖，向炉底吹入氩气等气体，加强了熔池搅拌，改进了冶炼反应，缩短了炼钢时间，提高了钢水质量和降低了冶炼成本。因此本次设计转炉采用顶底复吹转炉。
转炉由工作层、填充层和永久层组成，工作层用耐火材料主要由炉口、炉帽、耳轴区、渣线、装料区、透气砖和出钢口组成。
2.1.1 永久层用耐火材料
永久层用耐火材料要求能够保护炉壳，使用时紧贴钢壳，是转炉的最外层的安全保障，一般使用烧成镁砖、焦油结合镁砖等砌筑，结合实际具烧成镁砖具有良好的热稳定性，本次设计永久层使用烧成镁砖，砌筑时镁砖砖缝使用粘接性较好的镁质火泥。
2.1.2 填充层用耐火材料
填充层介于工作层和永久层之间，其作用是减轻炉衬膨胀时对炉壳产生挤压，避免损伤永久层，方便拆除工作层残砖。因此，填充层通常使用捣打料。一般用焦油镁砂或焦油白云石捣打料，本次设计使用焦油镁砂捣打料。
2.1.3 工作层用耐火材料
转炉工作层直接与钢水、炉渣和炉气接触，因此影响转炉使用寿命的因素就是转炉工作层用耐火材料。转炉工作层由炉口、炉帽、耳轴区等组成，所以为了延长转炉的使用寿命，转炉工作层用耐火材料采用综合砌筑的方法，即针对炉衬不同部位的侵蚀状态选择不同质量的炉衬砖。本次设计采用不同质量的镁碳砖砌筑。
影响转炉使用寿命的因素【6、8】：
（1）渣的组成，渣中氧化铁每增加1%，使用寿命降低18-20次；渣中氧化镁量越高，对炉衬的侵蚀越低；渣中碱度越大，对炉衬的侵蚀越低。
（2）出钢温度越高，使用寿命越低。一般在1600度以上，每增加50度使用寿命降低一倍。
（3）冶炼时间越长，即吹炼时间越长，会加速炉衬的侵蚀，使用寿命与冶炼时间成反比。
（4）间歇操作。冶炼炉子停下来时，温度降下来，开炉使用时，温度迅速升高，这导致了强烈的热震，往往导致热应力，造成侵蚀加快和裂纹，甚至剥落，从而使炉衬使用寿命显著下降。
（5）加铁水和炉料时，炉子的倾动和撞击或冲刷，这都造成炉衬的不连续损坏，只有适时修补才行，否则就会大大降低使用寿命。
1.炉口
炉口损坏的原因主要是受炉渣的侵蚀、气流的冲刷以及清理炉口时的机械损伤，因此炉口用耐火材料应选用抗渣性好、耐氧化的优质镁碳砖。
2.炉帽
炉帽区主要受炉渣的侵蚀，气流冲刷即镁碳砖的氧化和清理炉帽时的机械损伤为主，因此炉帽应该采用高抗氧化和高强度的镁碳砖。
3.耳轴
耳轴区主要受炉渣的侵蚀、气流冲刷和机械应力，难于进行修补，因此耳轴区选用最好的镁碳砖，要求碳含量为16%-18%的高强高耐侵蚀的镁碳砖。
4.装料区
装料侧不仅受到钢和渣的侵蚀，还要受到装铁水和废钢原料的冲击和冲刷，因此装料侧用高抗侵蚀和坑热真的高强镁碳砖。
5.炉底
底部供气砖主要是供吹入氩气、氮气和二氧化碳，会产生高温和强烈的搅拌作用，因此炉底供气砖用耐火材料选用特制高强镁碳砖，炉底用耐火材料选用高强镁碳砖。供气砖采用直通式供气砖。直通孔式供气砖是用内经1～2mm，外径2.0～2.5mm的不锈钢管埋在镁碳质耐火材料中做成的，不锈钢管连接一根焊接在外面均压气室上的一根总管上。生产直通孔式供气砖的难度较大，一般采用高纯电熔镁砂、高纯石墨、酚酣树脂结合剂为原料，同时加入高效抗氧化剂，采用等静压机成型。
6.出钢口
出钢口作用是将钢水倒入钢包中，主要受氧化、渣蚀、温度骤变、钢水冲刷等影响，因此出钢口选用高强、高坑氧化的镁碳砖。
7.转炉用耐火材料理化指标如表2-1
表2-1 转炉用耐火材料理化指标
|
牌号 |
MT-14B |
MT-14A |
MT-18A |
MT-16A |
CQ-1 |
GB/T2275-87 |
|
材质 |
镁碳砖 |
镁碳砖 |
镁碳砖 |
镁碳砖 |
镁碳砖 |
烧成镁砖 |
|
使用部位 |
炉底 |
炉帽、出钢口 |
渣线 |
耳轴、熔池、炉身 |
供气砖 |
永久层 |
|
W(MgO)/% |
≥74 |
≥76 |
≥72 |
≥74 |
≥70 |
89 |
|
W(C)/% |
≥14 |
≥14 |
≥18 |
≥16 |
≥15 |
|
|
W(CaO)/% |
≤3 |
|||||
|
显气孔率/% |
≤5 |
≤4 |
≤3 |
≤4 |
≤5 |
≤20 |
|
体积密度/g.cm-3 |
≥2.85 |
≥2.90 |
≥2.90 |
≥2.90 |
≥2.75 |
|
|
耐压强度/MPa |
≥35 |
≥40 |
≥40 |
≥40 |
≥35 |
49 |
|
高温抗折强度/MPa（1400℃，0.5h） |
8 |
14 |
12 |
10 |
18 |
转炉各部分用耐火材料2-2
|
永久层 |
烧成镁砖，镁质火泥 |
||
|
填充层 |
焦油镁砂捣打料 |
||
|
工作层 |
炉口 |
抗渣性好、耐氧化的优质镁碳砖 |
|
|
炉帽 |
高抗氧化和高强度的镁碳砖 |
||
|
耳轴区 |
碳含量为16%-18%的高强高耐侵蚀的镁碳砖 |
||
|
装料区 |
高抗侵蚀和坑热真的高强镁碳砖 |
||
|
炉底和供气砖 |
镁碳砖和直通式供气砖 |
||
|
出钢口 |
高强、高坑氧化的镁碳砖 |
||
2.2 LF炉用耐火材料
LF的耐火材料主要指钢包的耐火材料。钢包的耐火材料包括工作层、永久层、保温层、透气砖、滑板、出钢口填料（即引流砂）等。钢包的内衬是由工作层、永久层和保温层组成的。
对钢包耐火材料的要求：
（1）耐高温，能在高温钢水下长期使用而不熔融软化；
（2）耐热冲击，能反复承受高温钢水的冲击和钢水浇铸温度突变的影响；
（3）耐熔渣的侵蚀，能承受熔渣和熔渣碱度变化对内衬的侵蚀作用；要有足够的高温机械强度，能承受钢水的搅拌和冲刷作用；
（4）内衬要有一定的膨胀性，在高温钢水作用下，内衬之间能够紧密接触而成为一个整体。
2.2.1 LF炉钢包工作层用耐火材料
钢包内衬由于精炼方式的不同而有不同的要求。包衬的工作条件主要有以下几个特点：
（1）精炼温度高，一般温度高达1600～1800℃；
（2）炉渣成分和碱度变化大（碱度从0.5会增加到4左右）；
（3）真空和高温，真空度可达到66Pa，有些耐火材料会发生分解；
（4）温度的急冷急热，造成耐火材料的侵蚀剥落；
（5）钢包内钢渣停留时间长，对钢包用耐火材料的热负荷强度较大。
据国外资料报道，LF炉的精炼操作费用的70%消耗在耐材上。因此，耐火材料的选择就非常重要。
1、渣线部位用耐火材料
渣线部位可选用镁铬砖、镁碳砖或镁白云石碳砖等碱性耐火材料来提高其使用寿命。 早期钢包渣线部位使用的都是直接结合镁铬砖、电熔再结合镁铬砖等优质碱性砖，但对钢液造成污染。随着技术的发展，镁碳砖在转炉上成功使用后，LF钢包渣线部位也开始使用镁碳砖，使用效果非常好。目前，我国和日本一般都使用含碳量为12%～20%的以树脂结合的镁碳砖，而欧洲多采用沥青结合的镁碳砖,含碳量一般在10%左右。我国LF钢包渣线部位自从采用镁碳砖代替镁铬砖后，综合使用效果明显，使用寿命大幅提高。近几年来，由于对洁净钢产量的不断增加和质量的不断提高，对 LF 精炼炉及其它炉外精炼设备用耐火材料提出了更高的要求。要求耐火材料的不仅要有长的使用寿命，同时还要对钢水净化作用，至少不对钢水造成污染。目前，研制出了镁白云石碳砖。经过在某钢厂 90 t LF 精炼炉（精炼率100%）上多炉役使用，取得了非常好的使用效果。镁白云石碳砖中存在游离CaO 能够除去钢水中的[S]、[P]等非金属夹杂物，反应后生成C2S、C3S,使炉渣粘度变高，润湿角增大，可以阻碍炉渣向砖内渗透，具有良好的抗渣性和净化钢水的功能，从而延长了使用寿命。同时游离CaO，在高温下，蠕变大、塑性好，可以缓冲因温度波动而产生的热应力，具有良好的抗热震性，适合于炉外精炼中温度变化剧烈的工作环境。所以本次设计渣线部位采用的优质的镁白云石碳砖。
2、包壁用耐火材料
目前，LF炉钢包用浇注料进行整体浇筑的发展速度较快，采用浇铸的整体钢包不易出现裂纹或剥落。上世纪80年代我国发展整体浇注料，起初使用水玻璃结合的高铝质浇注料，所用高铝料等档次也较低，因此使用寿命也只有40~60炉次。目前多使用优质的特级矾土熟料、优质镁砂和矾土尖晶石料等为主要原料，采用硅灰等微粉结合剂，而不是水玻璃和水泥结合剂，因此使用性能大大提高。所以本次设计使用高铝质浇注料。
表2-3高铝浇注料理化指标
|
Al2O3+MgO |
体积密度 110℃×16h |
抗折强度 |
线变化率 110℃×16h |
耐压强度 |
||
|
110℃×24h |
1550℃×3h |
110℃×24h |
1550℃×3h |
|||
|
≥80% |
》2.80g/cm3 |
≥8.0MPa |
≥8.0MPa |
±0.8% |
≥45MPa |
≥55MPa |
3、包盖用耐火材料
包盖一般采用浇注料，对浇注料的要求：
（1）浇注料要有良好的高温性能，以满足LF精炼炉操作中的高温作业和喷溅炉渣所引起的侵蚀；
（2）浇注料要有优良的抗热震性和耐剥落性，以满足LF精炼操作中的温度变化及间歇作业使用要求；
（3）有较好的初期强度和良好的施工性能。
高铝质浇注料采用整体浇注施工，它的优点是施工方便、强度高、使用寿命长、工人劳动强度低。所以使用高铝质浇注料
4、包底用耐火材料
LF炉包底用高铝质浇注料。高铝质浇注料采用整体浇注施工，它的优点是施工方便、强度高、使用寿命长、工人劳动强度低。所以使用高铝质浇注料
2.2.2 LF炉永久层用耐火材料
永久层用耐火材料要求导热率低，隔热性能好，具有足够的常温和高温强度，能抵抗钢水冲击，而且能长期在1300~1400℃下使用，避免穿包。本次设计中，选用铝镁质浇注料。铝镁质浇注料理化指标如表2-4。
表2-4 铝镁质浇注料理化指标
|
Al2O3+MgO |
体积密度 110℃×16h |
抗折强度 |
线变化率 110℃×16h |
耐压强度 |
||
|
110℃×24h |
1550℃×3h |
110℃×24h |
1550℃×3h |
|||
|
≥80% |
》2.80g/cm3 |
≥8.0MPa |
≥8.0MPa |
±0.8% |
≥45MPa |
≥55MPa |
2.2.3 LF炉保温层用耐火材料
作用是保温，减少内衬向外壳的热传递，常采用石棉板、纤维毡等保温耐火材料。本次设计使用石棉板。
2.2.4 透气砖及其座砖用耐火材料
透气砖是精炼钢设备的重要组成部分，在大多数炉外精炼设备中，都采用透气砖吹入惰性气体，以强化熔池搅拌，纯净钢液，调节温度、成分均匀。LF炉外精炼用的透气砖有三种类型：弥散型、缝隙型、定向型。其中定向型使用寿命最长，定向型透气砖的寿命一般比不定向型高2～3倍。吹氩方法一般有顶吹法和底吹法，本次设计采用底吹氩技术。底吹氩技术的运用对透气砖的要求：
（1）耐火度高；
（2）具有良好的透气性，透气砖材质与钢水润湿角要大；
（3）具有良好的抗热震性和抗剥落性；
（4）具有良好的抗氧化性和抗侵蚀性。
透气砖的材质主要为烧结镁质、镁铬质、高铝质、刚玉质等。在LF精炼钢包中通常使用圆锥形透气砖，并与座砖配合，装在包底的砌砖内。为便于更换，还在透气砖和砖座之间加设套砖。座砖的主要作用是保护透气砖，须具有抗热震、抗剥落、高温性能好等特点。刚玉质因其使用效果好，是目前钢厂采用最多的材质。本次设计透气砖、座砖均采用刚玉质耐火材料。
表2-5 刚玉质耐火材料理化指标
|
W(CaO)/% |
W(SiO2)/% |
W(Al2O3)/% |
体积密度/gcm3 |
耐压强度/MPa |
显气孔率% |
|
2.4 |
0.1 |
88 |
3.22 |
>60 |
2.2.5 上下水口用耐火材料
上下水口起到引流和整流的作用。因此要求上水口耐火材料须耐高温、耐冲刷和耐侵蚀。下水口要求相对较低，具有良好的耐冲刷性、抗侵蚀性和高温体积稳定，并具有一定的自熔性。
为满足以上要求，上水口一般使用刚玉质或铝碳质耐火材料。本次设计中，上下水口均选用铝碳质。
表2-6铝碳质水口砖理化指标
|
项目 |
上水口 |
下水口 |
|
|
化学组成/% |
Al2O3 ≥ |
80 |
60 |
|
C ≥ |
3 |
5 |
|
|
显气孔率/% ≤ |
6 |
8 |
|
|
耐压强度/MPa ≥ |
70 |
50 |
|
|
荷重软化温度/℃ ≥ |
1700 |
1680 |
|
2.2.6 滑板用耐火材料
滑板直接控制钢水流，是滑板水口功能的关键部分，要求滑板具有足够的高温强度、耐冲刷、高抗侵蚀性和抗热震性以及抗剥落性等性能。目前滑板的选材主要有：高铝质、镁质、铝碳化硅质、铝碳质和铝锆碳质，这些材质可制成烧成或不烧的滑板砖。经沥青浸渍的不烧滑板具有好的稳定性，气孔率低等优点，因此本次设计中选用沥青浸渍后的不烧铝碳质滑板。铝碳质滑板理化指标如表2-7。
表2-7 铝碳质滑板理化指标
|
Al2O3/% |
C/% |
体积密度/g·cm-3 |
显气孔率/% |
耐压强度/MPa |
常温抗折强度/MPa |
高温抗折强度/MPa |
|
63.4 |
12.05 |
2.47 |
12.34 |
85.4 |
9~14 |
LF炉各部分用耐火材料表2-8
|
保温层 |
石棉板 |
||
|
永久层 |
铝镁质浇注料 |
||
|
工作层 |
渣线 |
镁白云石碳砖 |
|
|
包壁 |
高铝质浇注料 |
||
|
包盖 |
高铝质浇注料 |
||
|
包底 |
高铝质浇注料 |
||
|
透气砖和座砖 |
刚玉质 |
||
|
滑板 |
浸渍沥青的不烧铝碳质滑板 |
||
|
上下水口 |
铝碳质 |
||
2.3 中间包用耐火材料
中间包用耐火材料依其功能结构分三个部分：一是衬体部分， 由工作层、永久层、保温层和冲击区组成，中间包用耐火材料中这部分消耗量是最大的；二是滤渣部分挡渣堰，主要作用是除去钢水中的渣净化钢水，提高钢材质量；三是控流部分，由滑动水口、定径水口、水口座砖组成。
2.3.1 保温层用耐火材料
该层紧挨着中间包钢壳，保温层主要作用是保温，减少热量的损失。通常采用石棉板、保温砖或轻质浇注料。效果最好的为硅酸铝纤维毡，热导率低，也易砌筑。硅酸铝纤维毡理化性质如表2-9。
表2-9 硅酸铝耐火纤维毡理化指标
|
Al2O3+SiO2/% |
Al2O3/% |
Fe2O3/% |
体积密度/g·cm-3 |
线变化率/% 1150℃×6h |
导热系数/(W/(m·k) 800℃) |
|
≥96 |
≥45 |
≤1.5 |
≤0.8 |
≤4 |
≤0.11 |
2.3.2 永久层用耐火材料
该层与保温层相接触，要求永久层便于施工、整体性好、使用寿命长，其材料从砖衬发展到了浇注料。整体永久衬最为普遍，浇注料一般为高铝质或莫来石质自流浇注料。永久层用耐火材料应具有以下性能：
(1)耐钢水和熔渣侵蚀，抗冲击、高温性能好；
(2)高温体积变化小，整体性好，表面光滑，便于工作层的拆除；
(3)能抵抗中间包系统产生的热应力，便于施工，成本较低；
因此，本次设计考虑永久层耐火材料要求选择高铝质自流浇注料。高铝质自流浇注料理化指标如表2-10。
表2-10 高铝质自流浇注料理化指标
|
Al2O3/% |
体积密度/g·cm-3110℃×24h |
线变化率/% 1500℃×3h |
耐压强度/MPa110℃×24h |
耐压强度/MPa1500℃×3h |
|
≥60 |
≥2.50 |
-0.5~+1.2 |
≥40 |
≥60 |
2.3.3 工作层用耐火材料
该层与钢水接触，是关键部位。因此中间包工作层应具有以下几方面要求：
（1）抗钢水和熔渣侵蚀、渗透能力强，使用寿命长；
（2）抗热震性好，与钢水接触时不爆裂；
（3）保温性能好，材质导热系数小，有微膨胀性，与永久层粘附性好；
（4）施工方便且简单，工人劳动强度小，施工后常温下工作层无裂纹，烘烤时不剥落、不炸裂，且易清包翻包。
现在工作层主要在使用干式料，材质以镁质或镁钙质为主，骨料和粉料有电熔和高纯氧化镁，采用低熔点的热固性有机和无机复合结合剂，如酚醛树脂、硼酸、硼酐，添加剂有轻质粘土、微粉、尖晶石粉、聚磷酸盐等，干式料具有以下优点：
（1）中间包使用寿命变高，一般在20h以上，高者60~70h，提高生产效率；
（2）净化钢水，提高质量，可控制钢水温度；
（3）劳动强度小，施工简单方便
（4）中间包周转速度快，备用包数量减少；
（5）施工时不需要水，减少烘烤时间；
（6）浇铸时间延长，成本降低。
因此工作层使用镁质干式振动料，镁质干式振动料理化指标如表2-11。
表2-11镁质干式振动料理化指标
|
项目 |
TQG-1 |
TQG-2 |
||
|
w（MgO)/% |
≥ |
80 |
88 |
|
|
常温耐压强度/MPa |
270℃，3h |
≥ |
27 |
27 |
|
1000℃，6h |
≥ |
14 |
13 |
|
|
1550℃，3h |
≥ |
30 |
25 |
|
|
体积密度/(g·cm-3) |
270℃，3h |
≥ |
2.20 |
2.35 |
|
1000℃，6h |
≥ |
2.05 |
2.21 |
|
|
1550℃，3h |
≥ |
2.15 |
2.30 |
|
|
烧后线变化率/% |
1550℃，3h |
-0.32 |
-0.58 |
|
2.3.4 包底和冲击区用耐火材料
1、包底用耐火材料
包底使用树脂结合的碱性镁质涂料，加入少量纤维以缓和膨胀热应力，提高涂料与砖衬的结合程度。
2、冲击区用耐火材料
中间包冲击区是整个中间包最薄弱的环节，分为机压成型和预制成型两种，安装冲击板，目的是使包底、包壁、渣线达到同步消耗。中间包冲击区用耐火材料的要求是抗冲刷、抗冲击、耐侵蚀，撇渣能力强，不污染钢水，耐用，烘烤时无爆裂现象等。目前，冲击区用耐火材料有镁碳质、铝镁质、高铝质，采用预制件，其中效果最好的是镁铝质，因此本次设计中选用铝镁质冲击板。其理化指标见表2-12。
表2-12 铝镁质冲击板理化指标
|
Al2O3+MgO |
体积密度 （110℃×16h） |
常温耐压强度 （110℃×16h） |
高温抗折强度 （110℃×16h） |
线变化率 （110℃×16h） |
|
≥75% |
≥2.90g/cm3 |
≥60MPa |
≥10MPa |
0~3.0% |
2.3.5 挡渣墙用耐火材料
挡渣墙砌于中间包内，有的是单墙，也有是双墙。挡渣墙的目的是：改善钢水流动轨迹，促使夹杂物上浮，提高钢坯质量；减少渣的侵蚀，延长使用寿命；可将钢包注流冲击区所引起的强烈涡流限制在局部区域，提高夹杂物的分辨率。
目前，国内常用的挡渣墙用耐火材料有高铝质、铝镁质、镁质，通常采用预制件，可降低成本。挡渣墙用耐火材料应满足以下要求：
（1）耐高温性能好，抗钢水和熔渣的侵蚀；
（2）具有较高的常温、中温、高温强度，保证挡渣墙满足使用要求；
（3）耐冲刷、耐冲击、撇渣能力强。
因此本次设计中选用铝镁质预制件。 铝镁质挡渣墙理化指标如表2-13。
表2-13 铝镁质挡渣墙理化指标
|
Al2O3 |
MgO |
体积密度 |
常温耐压强度 |
烧后线变化1500℃×3h |
|
≥75% |
≥3% |
≥2.80g/cm3 |
≥40MPa |
±0.5% |
2.3.6 包盖用耐火材料
包盖覆盖在中间包上，可起保温和钢水飞溅等作用，其材质采用粘土质或高铝质浇注料作包盖。高铝质浇注料一般具有较高的强度，本次设计中选用高铝质浇注料。高铝浇注料理化指标如表2-14。
表2-14 高铝浇注料理化指标
|
Al2O3 |
体积密度 110℃×24h |
抗折强度 |
线变化率 110℃×16h |
耐压强度 |
||
|
110℃×24h |
1500℃×3h |
110℃×24h |
1500℃×3h |
|||
|
≥60% |
≥2.50g/cm3 |
≥60MPa |
≥10MPa |
±0.5% |
≥6MPa |
≥10MPa |
2.3.7 滑动水口用耐火材料
1、上下水口砖
上水口镶嵌在中间包座砖中，要求材质耐高温、抗侵蚀、耐冲刷与钢包同步，其使用寿命要比滑板砖更长。下水口主要是控制钢液流量和注速，要求耐冲刷、高温下稳定性好。上水口使用刚玉质和铝碳质，铝碳质使用寿命为15次，下水口使用高铝质、铝碳质和铝锆碳质，使用寿命为1次和2-3次。因此本次设计上下水口均使用铝碳质水口砖。其铝碳质水口砖的性能如下表2-15
表2-15 铝碳质水口砖理化性能
|
项目 |
上水口 |
下水口 |
|
|
化学组成/% |
Al2O3 |
92.1 |
81.65 |
|
C |
4.52 |
4.75 |
|
|
显气孔率/% |
4.6 |
3.55 |
|
|
体积密度/g.cm-3 |
3.21 |
3.0 |
|
|
耐压强度/MPa |
132 |
110 |
|
|
何种软化温度/℃ |
>1700 |
>1700 |
|
2、上下滑板砖
作为滑板用耐火材料，通常采用 Al2O3-C材料，且经沥青浸渍后的滑板稳定性好，气孔率低等优点。因此本次设计中可选用沥青浸渍后的不烧铝碳质滑板。铝碳质滑板理化指标如表2-16
表2-16 铝碳质滑板理化指标
|
Al2O3/% |
C/% |
体积密度/g·cm-3 |
显气孔率/% |
耐压强度/MPa |
常温抗折强度/MPa |
高温抗折强度/MPa |
|
63.4 |
12.05 |
2.47 |
12.34 |
85.4 |
9~14 |
2.3.8 座砖用耐火材料
座砖镶嵌在中间包底，用于安装中间包水口，其材质通常为高铝质预制座砖。本次设计中选用高铝质预制件。高铝质座砖理化指标如表2-17。
表2-17预制座砖理化性质
|
Al2O3/% |
MgO/% |
体积密度/g.cm3 |
显气孔/% |
常温耐压强度/MPa |
高温抗折强度/MPa |
侵蚀指数 |
|
95 |
3 |
3.28 |
11.2 |
39.2 |
19.6（1500℃） |
41 |
中间包各部分用耐火材料表2-18
|
保温层 |
硅酸铝纤维毡 |
||
|
永久层 |
高铝质自流浇注料 |
||
|
工作层 |
包壁 |
镁质干式振动料 |
|
|
包底 |
碱性镁质涂料 |
||
|
冲击区 |
铝镁质冲击板 |
||
|
挡渣墙 |
铝镁质挡渣墙 |
||
|
包盖 |
高铝质浇注料 |
||
|
上下水口 |
铝碳质 |
||
|
上下滑板 |
铝碳质 |
||
|
座砖 |
高铝质 |
||
