前言

随着连铸技术的不断发展，中间包作为连铸生产中的重要的热工设备，在连铸过程中，中间包不仅起着均匀钢水温度的作用，而且是钢包与结晶器之间的缓冲器，对连铸钢坯的质量、成本及连铸生产的顺利进行具有重要作用。中间包在向着长寿命、高质量、多功能的方向发展，因而对中间包工作层材料寿命和质量要求越来越高。

1 现状及原因分析

1.1 中金公司板坯连铸机基本情况

（1）生产钢种：200系列

（2）铸机机型：全弧形2机2流矫直连铸机。

（3）生产工艺流程：高炉铁水——AOD——LF——连铸。

（4）浇铸状况：塞棒+侵入式水口保护浇铸。

（5）中包主要技术参数：T型中包，中包容量17t，工作液位≥800mm，溢流液位900mm。

1.2 精品钢生产主要要求

中间包是钢铁行业连铸生产流程中钢水接触耐火材料最后一个容器，也是最主要的环节。精品钢生产要求中间包的主要功能是:

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，降低钢水静压力，保持中间包稳定的钢水液面，平稳地把钢水流入结晶器，

③贮存钢水，在多炉连浇更换钢包时，不减拉速，为多炉连浇创造条件，

④净化钢水，在较长的浇注时间内，使钢水温度基本不变，促使钢水中夹杂物进一步上浮，避免吸氧，吸氢，增碳，减少对钢液增加[O][H][S][P]的问题。

中金公司炼钢厂连铸中间包工作层一直以来采用镁质涂抹料。镁质涂抹料加入较高含量的水以保证施工，烘干后导致工作层气孔率增大，连铸浇钢时微细空气导入钢液提高钢液中氧的浓度，同时会存在水化问题，氧化镁与水或水蒸气反应生成氢氧化镁，反应伴随1.5倍的体积膨胀，在养护烘烤阶段产生裂纹以及浇钢过程容易出现剥落或坍塌的问题，这些剥落或坍塌的小块涂抹料都会形成夹杂物污染钢液，降低了钢液的洁净度，浇钢过程中高温下氢氧化镁分解为氧化镁与水蒸气，水蒸水分解会给钢液带来增[O]与[H]的问题，涂抹料主体成分为氧化镁，氧化硅及少量氧化铝，氧化硅对钢液增氧能力强，提高钢液中氧的浓度，并与钢液中的金属元素发生氧化还原反应形成氧化物夹杂，降低了钢液的洁净度。若烘烤阶段涂抹料中的水分排除不彻底，残留水分解会给钢液带来增[O]与[H]的问题。

图1涂抹料中包砌筑图情况

图2涂抹料中包烘干后形貌

图3涂抹料中包下线后情况

1.3 钢带脱皮缺陷

连铸单流浇注，浇注温度偏高，钢坯坯壳薄，加上钢流冲刷，导致坯壳振痕处凹陷，形成显微裂纹。（检查出裂纹已修磨）。通过翻钢坯检查外弧，钢坯外弧也存在显微裂纹等。

通过对钢带脱皮缺陷取样分析分别为缺陷1、缺陷2，发现部分脱皮缺陷与夹杂物有直接关系：

缺陷1形貌：冷轧卷，多条，断续状脱皮缺陷。

图4：缺陷形貌

（1）表面形貌：试样经超声清洗后在电镜下观察宏观形貌，呈直线状，剥皮与基体相连，部分剥皮已脱落。

图5：缺陷宏观形貌

（2）截面情况：脱皮缺陷截面深度34.78μm，横截面宽度＞550μm，单侧延伸（见图5）；表面皮下0~20μm深度有较多未暴露的“疑似夹杂物”（见图7、图8）。其点扫描、面扫描结果如下所示。从结果看主要化学成分为C、O、Si、Cr、Mn、Fe，局部位置存在Cr、Mn、Si、O元素聚集分布，除此外，未发现Al、Mg、Ca等炉渣成分，也没有K、Na、F等保护渣成分。

图6：缺陷横截面形貌

 

图7 

图8

图7中区域1面扫描情况如下：

图8中区域2面扫描情况如下：

（3）结果分析：

从缺陷横截面看，皮下可观察到Cr、Mn、Si、O元素的聚集分布，推断可能是MnO-Si02-CrOX类夹杂物造成的。

缺陷2形貌：白皮卷尾部表面观察到肉眼可见的大块剥皮缺陷，从宏观形貌看剥皮易脱落。

图9：缺陷3宏观形貌

（1）截面金相+扫描电镜情况：从金相截面看，脱皮与基体相连，沿着“氧化质点”与基体分离（见图10、图11），非剥皮区域无“氧化质点”（见图13）。

 

图10：剥皮截面金相形貌