冶金毕业论文

*************学院毕业设计连铸中间包清除夹杂物技术系部冶金工程系专业冶金技术班级***********学生姓名**********指导教师************年*月*日摘要全连铸的实现使炼钢生产工序简化，流程缩短，生产效率明显提高。中间包是炼钢生产流程的中间环节，并且是由间歇操作转向持续操作的衔接点。中间包作为冶金反应器是提高钢产量和质量的重要一环。无论对于连铸操作的顺利进行，还是对于保证钢液品质符合需要，中间包的作用是不可忽视的。本文分析理解连铸坯中夹杂物的来源和浇注过程中的二次氧化问题。简介了国内外先进炼钢厂（新日铁、JFE、克鲁斯、迪林根、浦项和宝钢等）中间包夹杂物的清除与控制措施。通过增大中间包容量、采用H型中间包或离心流动中间包、提供间包气幕挡墙和中间包控流装置,优化中间包构造。通过采用中间包密封吹氩技术控制中间包开浇的二次污染；采用汇流旋涡克制器防止中间包浇注过程中卷渣；采用碱性包衬和碱性覆盖剂、中间包无氧化烘烤与电磁感应加热、中间包持续真空浇注处理和电磁过滤,可以减少钢水二次污染,防止二次氧化,增进夹杂物上浮,提高铸坯的质量。关键词：中间包，夹杂物，挡墙，吹氩目录摘要 Ⅰ引言 11中间包概述 31.1中间包 31.2中间包的作用 31.3中间包的发展 32中间包构造及功能 42.1中间包的构造 42.1.1中间包的类型 42.1.2中间包的构造 42.2中间包的功能 63中间包清除夹杂物技术 73.1连铸坯夹杂物的来源分布 73.1.1外来夹杂物的形成机理 73.2连铸中间包夹杂物控制及清除技术 73.2.1保护浇注技术 73.2.2包渣检测、卷渣控制技术 93.2.3中间包吹氩去夹杂技术 93.2.4间包容量大型化 103.2.5挡墙、和坝、过滤器(多孔挡板) 113.2.6中间包湍流控制技术 133.2.7中间包覆盖剂去夹杂技术 143.2.8碱性包衬去夹杂技术 143.2.9中间包磁离心分拜别夹杂技术 144未来中间包去夹杂技术 154.1中间包去夹杂技术的研究方向 154.1.1开发新型长寿中间包稳流器去夹杂 154.1.2研制新型镁碳质渣线涂抹料 154.1.3研制专用包底料 154.1.4整体塞棒有关技术的开发 164.1.5中间包上水口有关技术的改善 164.1.6操作技术的改善 164.2结语 16致谢 17参照文献 18引言自18世纪50年代以来，伴随贝赛麦转炉和平炉的出现以及大规模的钢铁制造业的兴起，人类社会的文明进步明显加紧。尤其是20世纪以来，钢铁行业的蓬勃发展，成为全球经济和社会文明进步的重要物质基础。在可以预见的时间范围内，钢铁仍然是世界上非常重要的材料，钢铁材料的综合优秀性能使其在重要基础工业和基础设施中仍是不可替代的材料。钢铁以其成本的竞争力和原料的高储备量、易开采、易加工以及良好的再生运用性，仍将作为全球性的重要基础原材料。在钢铁工业的发展进程中，其基本原理并没有出现主线性的变化，但钢铁生产工艺流程中各工序的技术形成以及工程的构成内涵则发生了巨大的变化，从而使钢厂构造模式及制造流程发生了深刻变化。全连铸的实现使炼钢生产工序简化，流程缩短，生产效率明显提高。中间包是炼钢生产流程的中间环节，并且是由间歇操作转向持续操作的衔接点。中间包作为冶金反应器是提高钢产量和质量的重要一环。无论对于连铸操作的顺利进行，还是对于保证钢液品质符合需要，中间包的作用是不可忽视的。一般认为中间包起如下作用：（1）分流作用。对于多流连铸机，由多水口中间包对钢液进行分流。（2）连浇作用。在多炉连浇时，中间包存储的钢液在换盛钢桶时起到衔接的作用。（3）减压作用。盛钢桶内液面高度有5-6m，冲击力很大，在浇铸过程中变化幅度也很大。中间包液面高度比盛钢桶低，变化幅度也小得多，因此可用来稳定钢液浇铸过程，减小钢流对结晶器凝固坯壳的冲刷。（4）保护作用。通过中间包液面的覆盖剂，长水口以及其他保护装置，减少中间包中的钢液受外界的污染。（5）清晰杂质作用。中间包作为钢液凝固之前所通过的最终一种耐火材料容器，对钢的质量有着重要的影响，应当尽量使钢中非金属夹杂物的颗粒在处在液体状态时排除掉。中间包冶金研究应当发挥的作用有：（1）改善钢液流动条件，最大也许清除钢中非金属夹杂物；亦即防止短路流，减少死区，改善流线方向，增长钢液的停留时间。（2）控制好钢液温度，必要时增长加热措施，时钢液过热度保持稳定。（3）选择合适的包衬耐火材料和熔池覆盖剂，既减轻热损失又有助于吸取分离和上浮的夹杂物。计算流体力学对多种流场的研究是非常有效的措施。中间包冶金的特点是在钢液流动中进行多种冶金过程，因此可以用计算流体力学措施求解中间包流场。由于中间包构造复杂，除初期曾用二维流场计算求解外，基本上都用三维流场计算。贺友多较早开展了三维流场计算的研究工作，并运用其计算程序计算了多种中间包内钢液流动特性及影响原因。萧泽强等运用了他们对盛钢桶内吹氩钢液流动的长期研究的成就，也计算了多种中间包内的流场，并较早注意到非等温状态中间包流场的研究，指出了自然对流的影响不可忽视，并用水模型进行了试验验证。计算流体力学措施现已成为中间包冶金分析的重要手段，伴随计算机硬件和软件的迅速进步，计算流体力学将会在冶金科学技术中得到更广泛的应用。1中间包概述1.1中间包中间包是连铸工艺流程中，位于钢包与结晶器之间的过度容器，即钢包中的钢水先注入中间包再通过其水口装置注入结晶器。中间包车是中间包的支撑、运载工具。（如图1.1所示）图1.1中间包立体构造示意图1.2中间包的作用中间包的作用是稳定钢流，减少钢流对结晶器中初生坯壳的冲刷；能储存钢水，并保证钢水温度均匀；是非金属夹杂物和钢液分离、上浮；在多流连铸机上，中间包把钢水分派给各支结晶器，起到分流的作用；在多炉连浇过程中，中间包内储存的钢水在更换钢包时能起衔接作用，从而保证了多炉连浇的正常进行。伴随对铸坯质量规定的深入提高，中间包也可作为一种持续的冶金反应容器。可见中间包有减压、稳流、去渣、贮钢、分流和中间包冶金等重要作用。1.3中间包的发展伴随中间包冶金技术的发展与完善，中间包不仅是把钢水均匀分派给各个结晶器和实现多炉连浇的中间容器，并且承担着清除夹杂物、合金微调、控制过热等冶金功能。中间包控流元件的设置对包内非金属夹杂物的上浮及均匀钢水温度起着至关重要的作用。多流中间包各流出口温度及所含夹杂物的大小和数量有很大的差异，给操作和铸坯质量控制带来困难。因此，寻找合理的中间包控流元件的设置参数，对多流连铸中间包来说具有尤其重要的意义。将原中间包构造改善为本研究的最优方案Y10，对改善前后的铸坯1流(来自l水口)和2流(来自2水口)分别取样进行总氧、显微夹杂物和大型夹杂物的检查，钢种为30CrMo，改善前后各取2炉,改善前1流和2流的总氧相差2×106，改善后两流总氧相似，平均总氧比改善前下降了9.09％，显微夹杂物和大型夹杂物分别下降了10.75％和11.99％，且两流的差距也在减小。阐明改善后的方案更有助于钢水成分和温度的均匀，有助于提高铸坯洁净度和表面质量。2中间包构造及功能2.1中间包的构造2.1.1中间包的类型中间包的形状应具有最小的散热面积，良好的保温性能。一般常用的类型按其断面形状可以分为圆形、椭圆形、三角形、矩形和“T”字形等（如图2.1）图2.1中间包断面的多种形状示意图a、e—单流；b、f、g—双流；c—4流；d—6流；h—8流1—钢包注流位置；2—中间包；3—挡渣墙中间包的形状力争简朴、以便于吊装、寄存、砌筑、清洁等操作。按其水口流数可分单流、多流等，中间包的水口流数一般为1-4流。2.1.2中间包的构造中间包的立体构造如图所示。它的外壳用钢板焊成，内衬砌筑有耐火材料，包的两侧有吊钩和耳轴，便于吊运；耳轴下面尚有坐垫，以稳定地坐在中间包车上（图2.2）图2.2中间包立体构造图中间包的构造重要由本体、包盖及水口控制机构（滑动水口机构、塞棒机构）等装置构成，如图2.3（A、B）所示。图2.3A矩形中间包简图图2.3B三角形中间包简图1—溢流槽；2—吊耳；3—中间包盖；1—中间包盖；2—耐火衬4—耐火衬；5—壳体3—壳体；4—水口；5—吊环6—水口控制机构（塞棒机构）（1）中间包本体。中间包本体是寄存钢水的容器，它重要由中间包壳体和耐火衬等零部件构成：中间包外壳用钢板焊成的箱型构造件、中间包耐火材料由工作层、永久层和绝热层等构成。（2）中间包盖。中间包盖得作用是保温、防止中间包内的钢水飞溅，减少邻近设备受到罐内钢水高温辐射、烘烤的影响。中间包盖是用钢板焊接而成，其内衬砌筑耐火材料；或用耐热铸铁铸造而成。在中间包盖上设置钢水注入孔、塞棒孔、中间包烘烤孔、测温孔及吊装用的吊环。2.2中间包的功能伴随对钢的质量规定日益提高，开发了多种钢包精炼技术，其目的就是提高纯净度，把钢水净化“洁净”些。而中间包是连铸钢包与结晶器间的一种耐火材料容器。通过炉外精炼的钢水可以说是“洁净”了，但浇到中间包又也许再污染。因此，不应把中间包看作是简朴的钢水过渡容器，而应把它当作为一种持续的冶金反应器，钢包精炼中采用的措施可以移植到中间包，以深入净化钢液。为此提出了中间包冶金的概念，受到了人们的重视。中间包冶金的功能是：（1）净化功能。为生产高纯净度的钢，在中间包采用挡墙加坝、吹氩、陶瓷过滤器等措施，可大幅度减少钢中非金属夹杂物含量，且在生产上已获得了明显的效果。（2）调温功能。为使浇注过程中中间包前、中、后期钢水温差不不小于5℃，靠近液相线温度浇注，扩大铸坯等轴晶区，减少中心偏析，可采用向中间包加小块废钢、喷吹铁粉等措施以调整钢水温度。（3）成分微调。由中间包塞杆中心孔向结晶器喂入铝、钛、硼等包芯线，实现钢中微合金成分的微调，既提高了易氧化元素的收得率，又可防止水口堵塞。（4）精炼功能。在中间包钢水表面加入双层渣吸取钢中上浮的夹杂物，或者在中间包喂钙线变化Al2O3夹杂形态，防止水口堵塞。（5）加热功能。在中间包采用感应加热和等离子加热等措施，精确控制钢水浇注温度在±3～±5℃3中间包清除夹杂物技术3.1连铸坯夹杂物的来源分布对于连铸坯夹杂物来源可分为内生的和外来的。（1）内生夹杂物重要是脱氧元素与溶解在钢液中〔O〕的反应产物或者是钢水冷却凝固过程中的析出物。内生夹杂一般又称显微夹杂。它的特点是颗粒直径小（＜20μm），数量多，重要是影响钢的抗疲劳性和韧性。（2）外来夹杂物是从炼钢到浇注的全过程中，钢液与空气、耐火材料、炉渣互相作用的产物。从广义上说，统称为二次氧化物。钢的机械性能很大程度上取决于能产生应力集中的夹杂物和沉淀析出物的体积、尺寸、分布、化学成分以及形态。夹杂物尺寸分布尤其重要，由于大型夹杂物对机械性能危害最大。3.1.1外来夹杂物的形成机理外来夹杂物重要是钢水生产过程中因外部原因产生或带入的化学和机械作用产物。连铸坯中夹杂物的数量与钢水成分、耐火材料质量、中间包构造、钢水浇注方式、保护浇注和炉渣成分等原因有关。外来夹杂的形成特点是：（1）构成复杂，一般是多种氧化物构成的复合相。（2）颗粒尺寸大，夹杂物颗粒一般不小于50μm，如Al2O3簇状夹杂的当量直径到达400μm，含Ca、Al、Si、Mn的氧化物直径达200μm。（3）形状不规则，有球形、多角形等。（4）在钢中呈偶尔性分布。与小夹杂物均匀弥散分布不一样，外来夹杂物在钢中零星分布，常常出目前表层附近。（5）平衡氧差异，二次氧化是钢中溶解元素与空气中O2之间的平衡，空气中O2可源源不停供应钢液进行氧化反应生成二次氧化产物。外来夹杂物总是与实际操作有关，一般可以根据它们的尺寸和化学成分判断出它们的来源，并且它们的来源重要就是二次氧化、卷渣、包衬侵蚀和化学反应。3.2连铸中间包夹杂物控制及清除技术3.2.1保护浇注技术经炉外精炼的钢水可以说是很“洁净”了(钢水中T[O]可达(20-30)ppm)，在浇注过程中钢水与空气作用发生二次氧化，则钢水水再污染，炉外精炼的效果将前功尽弃。试验指出，从钢水到中间包由于钢水与空气二次氧化导致[Al]损失占60%以上，是铸坯中夹杂物重要来源之一。因此浇注过程中钢水密封是生产纯净钢的重要操作之一。钢水中总氧量T[O]的增长是钢水二次氧化程度的量度。（见图3.1）图3.1钢包内氧的变化从钢水—中间包—结晶器钢水中[N]含量增长，也可作为钢水二次氧化的指示剂，常用的保护措施有：(1)中间包密封：第一炉开浇中间包内充斥空气，生成大量的A10。为此把中间包盖与本体用纤维密封，中间包内充斥Ar气(02<1%，N2<5%)。使钢液吸氮减少5个ppm，T[O]减少10～15ppm，[A1]s损失减少了70ppm。(2)钢包—中间注流长水口＋吹氩保护：关键是长水口与钢包下水口接头密封，使钢水吸氮量<1.5ppm甚至为零。有的厂家规定钢包—中间包钢水氮增量不小于10ppm，钢水达不到洁净度的规定，不能用做重要订货。因此钢水应处在密封状态浇注。(3)中间包—结晶器浸入式水口保护浇注，为防止注流二次氧化，在中间包到结晶器间采用浸入式水口与中间包连接处密封，采用氩密封，钢水吸氮为2.5ppm，采用悬锤式浸入式水口结缝无密封，钢水吸氮平均14.3ppm。国内不少工厂采用这种形式，二次氧化相称严重，应加以改善。(4)对小方坯中间包——结晶器采用氩气保护浇注，气氛中O2<1%，对结晶器弯月面区能有效保护，夹杂明显减少。3.2.2包渣检测、卷渣控制技术钢包内钢液液位减少，会发生涡流，使钢液表面的渣卷入进去，导致夹杂物增长。为了克制钢渣卷入，通过减少钢液的流出速度来防止涡流的发生。不过，连浇操作时，从减少中心偏析、改善表面质量等考虑，要进行恒温浇注，很难做到为防止钢渣流出而长时间减少供钢速度。因而，以往当采用氩封法的场所，部分破开密封，人工判渣。目前开始用于实际生产的一种措施，是运用钢渣和钢液的透磁率的不一样的电磁检测法。它与采用氩封的人工判渣相比，流渣量几乎相似。不过，对防止空气氧化和防止大量出渣，它能起到良好的效果，采用长水口时，有汇报认为与人工判渣相比能大幅度减少渣的流出量。众所周知，前炉钢浇注结束时，流出的渣是在中间包内的钢液上部，后炉钢水浇注时与其发生搅拌，引起夹杂物的大量增长。用耐材做成的浇铸管，管内吹氩以及运用长水口，将卷渣控制在最低程度。不过，光这些措施是不够的，通过延长钢液在中间包内的停留时间，促使夹杂物上浮、清除也可减少这些弊病的发生。3.2.3中间包吹氩去夹杂技术通过吹氩来净化钢液的效果是公认的事实。这种措施在钢包精炼中得到充足的运用。根据相似的原理，可在连铸中间包内通过吹氩增进夹杂物的清除。将惰性氩气体吹入中间包，使其产生小气泡幕。气泡幕将夹杂物从钢液带到表面被表面渣吸附清除。其机理是：气泡与夹杂物碰撞吸附到一起，粒径增大，上浮速度增大，易于被钢液表面的渣层吸取。由于底吹透气砖搅拌气泡合体成长引起中间包液面剧烈波动，同步使气泡吸附夹杂物的效率减少，因此已开发采用了埋入透气砖的回转喷枪，使微细气泡扩散，协助捕捉，清除夹杂物，尤其是对50以上的夹杂物清除效果更佳，并且有效地防止AlO粘附中间包水口。但吹气量不适宜过大，否则会导致结瘤.使钢水搅动加剧，从而使夹杂物上浮到表面后，由于惯性力作用，使之难以在钢液上停留而返回到钢水内，对清除夹杂物不利，甚至出现相反效果。中岛等人所做的吹氩搅拌法，该措施的特性是砖中埋设200m的细管，吹入最佳氩量，增进夹杂物的上浮。若吹氩量过大，会使钢液流动过快，反过来会使已经浮上来的夹杂物又卷入钢中，导致钢液的恶化。也有通过旋转水口生成微细气泡，除去夹杂物的措施。它尤其对清除不不小于50m的夹杂物效果明显。有报道说，这样做可使此类夹杂物的缺陷发生量减少二分之一。已证明该法用于实践时，将有效地减少浸入式水口内粘附的A1203量。中间包吹入惰性气体不是为了增强搅拌，而是用惰性的气泡清洗钢液。最初在中间包吹惰性气体着眼于脱氢。试验证明吹入惰性气体（标态）50～80L/min可清除开浇阶段的增氢现象。不过中间包吹惰性气体最明显的效果是清除夹杂物。中间包吹入惰性气体的方式重要是在中间包底部某个部位通过多孔砖或多孔气管吹入微小气泡。在中间包底部吹其有如下三个作用：(1)排列成列的吹气孔口垂直于沿包底流动的液流布置，类似于在包底设置了坝，促使钢液转向上方流动，其作用比坝还强烈；(2)气泡的浮力产生气泡泵现象，促使该局部的湍流动能耗散率明显增大，有助于夹杂物颗粒的碰撞长大清除；(3)上浮的气泡可以捕捉夹杂物颗粒，并携带它一起上浮，这样就使微细的夹杂物颗粒上浮速度增大到气泡上浮速度。法国研制了一套包底吹惰性气体生产纯净钢的工艺。吹气装置埋在加入合成纤堆的耐火材料浇包和整体包衬内，吹气管构成网络，管上有2mm的小孔.吹气时从孔隙均匀吹出细小气泡.在中间包中形成一堵“墙”。加强了钢液向液面的循环运动和夹杂物的垂直运动。形成气泡与夹杂物碰撞并吸取夹杂物。增进夹杂物的上浮排除此工艺清除夹杂物净化钢液效果明显。对不小于200m的大型夹杂清除效率为98%，对100-200的中型夹杂清除效率为93%，对不不小于l00的夹杂物清除效率为47%。3.2.4间包容量大型化中间包容量大型化首先有助于高速连铸；另首先能保证钢液在中间包内停留更长时间，以利夹杂充足上浮、净化钢质、防止中间包渣卷入结晶器。中间包大型化后，钢坯表面无缺陷率由57%增至92%。采用大容量中间包是为了提高连浇时钢的清洁度，使换包时保持稳定状态，不卷渣又不必减少拉速，这在生产表面质量和内部质量规定高的产品如深冲产品和汽车板时尤为重要。为了不使钢包涡流卷渣发生，保证中间包操作最小深度是必要的。研究认为，板坯连铸中间包的最小深度是16～20英寸(406～508mm)，即容量大概为20t才行。若95%的换包时间在5min如下，当注速为5t/min时，则有25t钢水贮留以满足中间包钢液最小深度的规定。Saeki等人的研究指出，当中间包容量从40t增大到65t，则换钢包期间无缺陷的铸坯比例可从75%提高到92%。S.Hintikka等人用数学模型计算了中间包容量对钢中夹杂物清除的影响。增大中间包容量使钢液在中间包内有较长的停留时间，从而有助于夹杂物的充足上浮。RAHerad等人对水平连铸机上的大容量中间包内的钢液流动形态进行了模拟，并得出了最佳控流装置。Mazumdar等人研究表明，增长中间包深度，减少了旋涡的产生，改善了铸坯超声波探伤缺陷。SHiraki等人研究认为：采用大容量中间包提高了高速连铸薄板坯(厚为90～100ｍｍ)的纯净度，同步进行低液位操作增进了夹杂物的上浮.英国钢铁企业Ravenscraig厂的中间包由25t扩大到45t后，氧化铝夹杂不仅数量减少，并且在铸坯内弧侧汇集的现象明显改善。张立峰等人研究指出，在控流装置相似的条件下，60t的中间包比10t的中间包T[O]多清除42.4%，大颗粒夹杂物多清除25.9%，微观夹杂物多清除11.8%。吴永生等人对扩容中间包的冶金效果进行了研究，得到如下结论。在相似的挡墙条件下，中间包加高能延长钢液停留时间约30%，有助于钢中夹杂物的上浮分离。3.2.5挡墙、和坝、过滤器(多孔挡板)70年代开始出现了中间包安装挡墙和坝的措施，80年代又出现了安装过滤器的措施。目的是控制中间包中流场形态，使流动合理，液面保持平稳，尽量减轻湍流的干扰，减少死区，增大钢水平均停留时间，有助于夹杂物清除，提高钢水清洁度。（见图3.2a图3.2(a)中间包内钢液无控制流动示意图图3.2(b)中间包砌有挡墙后钢液的流动中间包内加设挡墙、坝装置，深入延长了钢水抵达水口时间，可有效地增进夹杂物上浮分离以及均匀成分和温度。合理的墙、坝组合以及二挡墙/双坝组合可增进钢水流载的最佳化，使活塞流(层状流)区扩大，混合流区减小。死区大幅减小，为稳定连铸获得优质的纯净钢发明了条件。中间包内设置挡墙、坝、堰是中间包冶金发展成熟，应用最普遍的技术措施。通过在中间包内设置挡墙，坝等，总趋势是可以增长钢液在中间包的平均停留时间，增进夹杂上浮，导致合理的温度场分布。有关中间包的水模、数模研究重要内容是重要挡墙、坝的研究。包燕平认为在中间包设置挡墙等，能明显改善夹杂物上浮条件，而挡墙的位置、大小和数量对成果影响很大。对于双挡墙构造，其清除夹杂物的能力基本上随挡墙数量的增长而增长，而所选择的坝-墙-坎效果最佳。上下堰的组合可以使平均停留时间最长。但中间包容量相对浇铸速度足够大时，包内无任何物理流动控制元件，其平均停留时间也并不十分短。数学模拟成果表明：浇铸速度不小于2.5t/min时，不小于150m的夹杂对所有包内构造，都能完全上浮。而中间包内采用上下堰对直径50～100m的夹杂上浮最有利。矩型包内上下堰组合仅是个别原因和选择的配合，Q.L.He重点强调了入口注流条件的重要性，即注流保护，钢包到中间包高度及滑板的使用。李润生提出在下挡墙上游增长上挡墙，可以使钢液返到表面，成果减轻渣子的卷入，延长平均停留时间。挡墙和吹气成果使包内液体靠近均匀混合状态，消除了旁路击穿流，使包中有效容积增大、停留时间增长、夹杂物上浮率增长。Sarbjit.singh认为坝＋堰可以增长平均停留时间，相对死区减少。中间包内设置墙、坝、堰的系统研究基本反应了墙坝的长处。不过在中间包内部构造对平均停留时间以及非正常工作液位下的平均停留时间研究中，得到了某些相触、甚至相反的结论。陈惠青认为在非正常工作液位下中间包内设置坝、堰等甚至增长了活塞流，减少了全混流。S.D.Melville设置下研究得出：坝、堰、墙的设置不也许明显提高平均停留时间，虽然两坝、两墙的设置有一定改善。P.rasmussen针对某一中间包得出，使用无流动控制装置与使用挡墙和坝相比，钢中T[O]减少了25%，使用过滤器后钢中T[O]减少了33%－58%。S.chakraborty等人研究了挡墙和坝及过滤器对清除钢中AlO能力的影响。中间包使用挡墙和坝、过滤器之后，击穿流减少，钢水向上流动趋势增强，钢水在中间包中的平均停留时间延长。E.S.Maria等人针对某一中间包研究表明，无流动控制措施时，中间包内死区占18%，使用坝是14%，使用挡墙和坝时为12%。浦项使用中间包挡墙和坝，并将坝改为高铝质多孔过滤器，使钢中大颗粒夹杂减少了50%以上。M.Byrne等人详细研究了60t中间包挡墙和坝构造，发现入水口到出水口使用一套挡墙和坝时，活塞流体积为10%，全混流体积为82%，死区为8%;使用两套挡墙和坝时，活塞流体积为20%～28%，全混流体积为66%～77%，死区为3%～6%。总之，有关中间包内设置附件的研究成果普遍认为坝、墙、堰的组合可以提高平均停留时间、增进夹杂上浮。3.2.6中间包湍流控制技术对中间包中钢液流场分析可知，盛钢桶注流对中间包内钢液有强烈的冲击作用，形成注流冲击区，在该区域由于注流的冲击，导致了部分中间包覆盖剂被卷入钢液中而形成夹杂。同步，轻易卷入空气发生二次氧化，冲击包底导致包底该处耐火材料过度侵蚀，再有，对中间包出口处形成汇流漩涡也有影响。因此，有必要研究消除其涡流的措施。在盛钢桶注流冲击点放置湍流克制器，可缓和注流的冲击。缓冲区构造简朴，安装以便，轻易在中间包上应用。应用缓冲器可以改善中间包钢液的流动，起到如下作用：(1)减弱盛钢桶钢流的冲击作用，减少卷渣、卷入气体；(2)增大滞止时间，减少中间包死区比例；(3)减少注流对中间包耐火材料的冲刷、侵蚀；(4)减缓汇流漩涡的生成，获得控制钢液流动的效果。3.2.7中间包覆盖剂去夹杂技术中间包是清除钢水夹杂物的理想场所。钢水面上的覆盖剂能有效地吸取上浮夹杂物。常用覆盖剂有：（1）碳化稻壳：绝热性能好，但钢、渣界面不能形成液渣层。（2）中性渣：一般Ca0/Si02=0.9～1.0，钢水面上形成液态渣，有强的吸取A12O3能力，但渣子不保温。（3）碱性渣：(CaO十MgO)/SiO23，渣子吸取A12O3能力强，但碱度太高，渣子易结壳。（4）双层渣：钢水面上形成液渣吸取夹杂物，再加碳化稻壳保温。伴随覆盖渣中SiO2含量的增长，钢水中T[O]是增长的。生产洁净钢，中间包应用碱性覆盖剂为宜。3.2.8碱性包衬去夹杂技术要转移钢水中夹杂物，钢水与环境(包衬)的热力学性质必须是稳定的，这是生产纯净钢的一种重要条件。为此生产纯净钢要选用碱性包衬。中间包包衬中SiO2增长，板坯中T[O]也是增长，对低C，Al镇静钢，中间包工作层用Mg-Ca质涂料(A12O3=0)，反应层渣相中A1203到达21%，阐明包衬能有效吸附A1203。因此生产纯净钢应用碱性包衬。3.2.9中间包磁离心分拜别夹杂技术圆柱形中间包外壳施加一种移动磁场，使钢水呈水平旋转运动，离心力作用密度较低的夹杂物，则从钢水中分离集中于表面被渣子吸取而洁净的钢水流入结晶器。日本千叶厂采用CF(CentrifugalFlow)中间包生产性试验表明，铸坯中的总氧量T[0]<10ppm，比使用老式的中间包减少了2倍，铸坯中夹杂物减少了二分之一，不锈钢热轧和冷轧板卷缺陷减少了60%.中间包其空浇注技术；英国钢铁企业Tesside钢厂开发了中间包真空浇注技术，在中间包水口上方建立真空室，减少了中间包液面高度，减轻了注流的冲击力，使结晶器内钢水流动平稳减少了结晶器弯月面的卷渣，改善了铸坯的表面质量。4未来中间包去夹杂技术4.1中间包去夹杂技术的研究方向4.1.1开发新型长寿中间包稳流器去夹杂原稳流器为镁质预制件，它存在如下缺陷：抗热震性较差，内弧易开裂，加剧钢流对稳流器底部的冲击，导致稳流器底板击穿；带入外来的夹杂物，不能一次加料成型，稳流器上盖需要把模具翻过来后二次加料成型；由于稳流器器壁较厚，在烘烤过程中水分不易排出，轻易出现裂纹，成品合格率只有50％左右。本设计的重要长处为：（1）稳流器为罐状缩口形态，延长了钢水在中间包内的停留时间，增进了夹杂物的上浮排除，有助于提高铸坯质量；（2）套装式复合构造，耐侵蚀，抗冲刷，使用寿命高，可以满足30h以上的寿命规定，可在各类连铸中间包上推广应用。4.1.2研制新型镁碳质渣线涂抹料以精炼钢包渣线废旧镁碳砖为主原料，其临界粒度为5mm，配加总量为70％(质量分数，下同)，其中5～3mm的占22％，3～1mm的占18％，≤1mm的占30％；配加≤0.074mm的电熔镁砂细粉和CrO细粉，并添加适量的抗氧化剂、烧结剂、结合剂、减水剂、防爆剂等，研制了新型镁碳质涂抹料，其w(MgO)≥66.0％，w(C)=6％～8％，w(Cr203)=2％～3％，体积密度≥2.72g·cm-3。使用成果表明，该涂抹料施工性能好，烘烤过程中无开裂、塌料现象，抗侵蚀、冲刷性能好，夹杂物上浮率大大提高，满足了24h以上的使用寿命规定。4.1.3镁碳质涂抹料应用初期，中间包工作衬所有采用渣线用镁碳质涂抹料。伴随中间包连拉时间的延长，连浇时间超过20h，包底料出现渗钢现象，导致包底温度升高。观测拆掉的工作衬可以看到，工作层中具有相称量的钢粒，通过多次使用，积累成一层钢片。分析认为，包底渗钢现象重要和钢水的含氧量有关。通过精炼后，钢水含氧量较低。当钢水注人中间包后，耐火材料气孔中的氧轻易被钢水消耗，气孔中不易形成FeO、Si0、Ca