一种通道式电磁感应加热中间包的功能耐火材料实施方法转让专利
申请号 : CN202011123896.4
文献号 : CN112371969B
文献日 : 2021-09-24
发明人 : 刘强 , 朱克强 , 陈强
申请人 : 青岛正望钢水控制股份有限公司 , 朱克强 , 刘强 , 陈强
摘要 :
本发明公开了一种通道式电磁感应加热中间包的功能耐火材料实施方法，包括：1)使用20Mn23AlV无磁钢钢板焊接的整体式中间包外壳；2)使用功能耐火材料制成的线圈防护构件对电磁搅拌线圈进行防护；3)采用对称式双通道砖结构；4)中间包采用了分区结构，包括冲击区和浇注区，其中浇注区和冲击区用分体式功能耐火材料构件进行分隔；5)中间包耐火材料包衬使用双层设计，其中与钢质中间包连接的为浇注衬，使用整体打结成型工艺，与钢水接触的部位为工作衬；6)采用数值模拟对中间包浇注区的钢水流场进行优化设计。本发明能够实现使用通道式电磁感应加热的中间包的安全长寿命运行，以及钢液流场的均匀性，实现铸坯内部质量显著提升。
权利要求 :
1.一种通道式电磁感应加热中间包的功能耐火材料实施方法，其特征在于，包括：
1)使用20Mn23AlV无磁钢钢板焊接的整体式中间包外壳；
2)使用功能耐火材料制成的线圈防护构件对电磁搅拌线圈进行防护；
3)采用对称式双通道砖结构；
4)中间包采用了分区结构，包括冲击区和浇注区，其中浇注区和冲击区用分体式功能耐火材料构件进行分隔，保证钢水全部经过流钢通道从冲击区进入浇注区；
5)中间包耐火材料包衬使用双层设计，其中与钢质中间包连接的为浇注衬，使用整体打结成型工艺，与钢水接触的部位为工作衬；
6)采用数值模拟对中间包浇注区的钢水流场进行优化设计，包括：流钢通道使用了错层设计，流钢通道在浇注区的出口，比浇注区包底高150～200mm；流钢通道在垂直方向上有
2°～5°的上升角度；使用挡坝避免在中间包两端形成钢液“死区”；
所述线圈防护构件使用一次浇筑成型工艺制成，所述线圈防护构件为镁铝材质，材质成分百分比含量为：MgO≥60％、Al2O3≥20％、SiO2≤10％、CaO≤5％、Fe2O3≤5％；
所述通道砖使用一次浇筑成型工艺，其采用镁铝材质制成，材质百分比成分含量为：MgO≥60％、Al2O3≥20％、SiO2≤10％、CaO≤5％、Fe2O3≤5％。
2.根据权利要求1所述的通道式电磁感应加热中间包的功能耐火材料实施方法，其特征在于，所述钢板材质按质量百分比包括如下元素：C:0.14％～0.20％，Mn:21.5％～
25.0％，Al:1.50％～2.50％，Si:≤0.50％，S:≤0.03％，P:≤0.03％。
3.根据权利要求1所述的通道式电磁感应加热中间包的功能耐火材料实施方法，其特征在于，所述分体式功能耐火材料构件采用一次浇筑成型工艺，为镁铝材质，材质百分比成分含量为：MgO≥60％、Al2O3≥20％、SiO2≤10％、CaO≤5％、Fe2O3≤5％。
4.根据权利要求1或3所述的通道式电磁感应加热中间包的功能耐火材料实施方法，其特征在于，所述分体式功能耐火材料构件使用拼接安装方式，拼接缝隙使用功能涂抹料进行涂抹。
说明书 :
一种通道式电磁感应加热中间包的功能耐火材料实施方法
技术领域
[0001] 本发明涉及冶金耐火材料领域，尤其涉及一种通道式电磁感应加热中间包的功能耐火材料实施方法。
背景技术
[0002] 近年来电磁技术广泛应用于冶金领域中炼钢的精炼、连铸工序。尤其在中间包使用电磁感应加热技术后，因其高效能(一般升温2℃/min)、无接触的加热方式，可以根据钢
包的钢水量、浇注时间、目标温度，并配合连续测温技术，实现恒温浇注和低温浇注(过热度
10～20℃)，可有效扩大铸坯等轴晶区，提升铸坯均质化程度，进一步提升铸坯的内部质量。
一些高等级的轴承钢、帘线钢都使用了中间包加热技术，使得产品质量得到了显著的提升，
例如文献资料，发表于2014年《特殊钢》第35卷第6期的《特殊钢连铸生产中中间包感应加热
的应用》和发表于2015年《炼钢品种、质量提升研讨会论文集》的《中间包感应加热在冶炼
GCr15钢中的应用》等，都对中间包感应加热技术在轴承钢中的应用效果进行了说明。中间
包电磁加热技术一般有通道式和侧壁式，相比较通道式加热技术较为成熟，在邢台钢厂、兴
澄特钢等均有应用，但采用该技术需将感应线圈布置在中包钢液内，如何有效防护，并实现
良好的钢液流场控制是关键核心问题。
包的钢水量、浇注时间、目标温度，并配合连续测温技术，实现恒温浇注和低温浇注(过热度
10～20℃)，可有效扩大铸坯等轴晶区，提升铸坯均质化程度，进一步提升铸坯的内部质量。
一些高等级的轴承钢、帘线钢都使用了中间包加热技术，使得产品质量得到了显著的提升，
例如文献资料，发表于2014年《特殊钢》第35卷第6期的《特殊钢连铸生产中中间包感应加热
的应用》和发表于2015年《炼钢品种、质量提升研讨会论文集》的《中间包感应加热在冶炼
GCr15钢中的应用》等，都对中间包感应加热技术在轴承钢中的应用效果进行了说明。中间
包电磁加热技术一般有通道式和侧壁式，相比较通道式加热技术较为成熟，在邢台钢厂、兴
澄特钢等均有应用，但采用该技术需将感应线圈布置在中包钢液内，如何有效防护，并实现
良好的钢液流场控制是关键核心问题。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种通道式电磁感应加热中间包的功能耐火材料实施方法，以实现使用通道式电磁感应加热的中间包的安全长寿命运行，以及钢液流场的均匀性，实
现铸坯内部质量水平的显著提升。
现铸坯内部质量水平的显著提升。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0005] 本发明一种通道式电磁感应加热中间包的功能耐火材料实施方法，包括：
[0006] 1)使用20Mn23AlV无磁钢钢板焊接的整体式中间包外壳；
[0007] 2)使用功能耐火材料制成的线圈防护构件对电磁搅拌线圈进行防护；
[0008] 3)采用对称式双通道砖结构；
[0009] 4)中间包采用了分区结构，包括冲击区和浇注区，其中浇注区和冲击区用分体式功能耐火材料构件进行分隔，保证钢水全部经过流钢通道从冲击区进入浇注区；
[0010] 5)中间包耐火材料包衬使用双层设计，其中与钢质中间包连接的为浇注衬，使用整体打结成型工艺，与钢水接触的部位为工作衬；
[0011] 6)采用数值模拟对中间包浇注区的钢水流场进行优化设计，包括：流钢通道使用了错层设计，流钢通道在浇注区的出口，比浇注区包底高150～200mm；流钢通道在垂直方向
上有2°～5°的上升角度；使用挡坝避免在中间包两端形成钢液“死区”。
上有2°～5°的上升角度；使用挡坝避免在中间包两端形成钢液“死区”。
[0012] 进一步的，所述钢板材质按质量百分比包括如下元素：C:0.14％～0.20％， Mn:21.5％～25.0％，Al:1.50％～2.50％，Si:≤0.50％，S:≤0.03％，P:≤0.03％。
[0013] 进一步的，所述线圈防护构件使用一次浇筑成型工艺制成。
[0014] 进一步的，所述线圈防护构件为镁铝材质，材质成分百分比含量为：MgO≥ 60％、Al2O3≥20％、SiO2≤10％、CaO≤5％、Fe2O3≤5％。进一步的，所述通道砖使用一次浇筑成型
工艺，其采用镁铝材质制成，材质百分比成分含量为：MgO≥60％、 Al2O3≥20％、SiO2≤
10％、CaO≤5％、Fe2O3≤5％。
工艺，其采用镁铝材质制成，材质百分比成分含量为：MgO≥60％、 Al2O3≥20％、SiO2≤
10％、CaO≤5％、Fe2O3≤5％。
[0015] 进一步的，所述分体式功能耐火材料构件采用一次浇筑成型工艺，为镁铝材质，材质百分比成分含量为：MgO≥60％、Al2O3≥20％、SiO2≤10％、CaO≤5％、 Fe2O3≤5％。
[0016] 进一步的，所述分体式功能耐火材料构件使用拼接安装方式，拼接缝隙使用功能涂抹料进行涂抹。
[0017] 进一步的，所述功能涂抹料按质量百分比包括：MgO≥75％、Al2O3≤4％、SiO2≤5％、C≤4％、Fe2O3≤5％。
[0018] 进一步的，打结用耐火材料的按质量百分比包括：Al2O3≥50％、SiO2≤25％、 TiO2≤10％；工作衬使用优质低氢干式料打结、振动、烘烤成型，工作衬按质量百分比包括材质
要求为MgO≥75％、SiO2≤5％、CaO≤4％、Fe2O3≤4％、C≤5％。
要求为MgO≥75％、SiO2≤5％、CaO≤4％、Fe2O3≤4％、C≤5％。
[0019] 与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
[0020] 通过本方法的实施能够有效保证电磁加热技术的实施，能够有效保证中间包内钢液的均匀性，能够有效保证钢水连浇时间。
附图说明
[0021] 下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
[0022] 图1为本发明的中间包的三维结构示意图；
[0023] 图2为本发明平面结构示意图；
[0024] 图3为本发明现场施工照片；
[0025] 图4为本发明实施后照片；
[0026] 图5为本发明实施后对铸坯夹杂物进行检测评级结果。
[0027] 附图标记说明：1‑稳流器；2‑挡渣墙；3‑中包钢壳；4‑永久层浇注料；5‑ 挡渣坝；6‑工作层干式料；7‑支撑坝；8‑流钢通道；9‑压块；10‑U型护板。
具体实施方式
[0028] 如图1至5所示，一种通道式电磁感应加热中间包的功能耐火材料实施方法，具体包括以下：
[0029] 1)使用了20Mn23AlV无磁钢钢板焊接的整体式中间包外壳，钢板材质要求为C:0.14％～0.20％，Mn:21.5％～25.0％，Al:1.50％～2.50％，Si:≤0.50％，S:≤ 0.03％，P:
≤0.03％；
≤0.03％；
[0030] 2)使用了功能耐火材料对电磁搅拌线圈进行防护，线圈防护构件使用一次浇筑成型工艺，为了保证该结构的抗热侵蚀、抗渣侵蚀性能，使用了镁铝材质，材质成分含量为：
MgO≥60％、Al2O3≥20％、SiO2≤10％、CaO≤5％、Fe2O3≤5％；
MgO≥60％、Al2O3≥20％、SiO2≤10％、CaO≤5％、Fe2O3≤5％；
[0031] 3)采用了对称式双通道砖设计，该设计能够最大限度的延长通道，提高加热效率。通道砖使用一次浇筑成型工艺，为了保证通道砖的热稳定性，使用了镁铝材质，材质成分含
量为：MgO≥60％、Al2O3≥20％、SiO2≤10％、CaO≤5％、Fe2O3≤5％；
量为：MgO≥60％、Al2O3≥20％、SiO2≤10％、CaO≤5％、Fe2O3≤5％；
[0032] 4)中间包采用了分区设计，分为冲击区和浇注区，浇注区和冲击区用分体式功能耐火材料构件进行分隔，保证了钢水全部经过流钢通道从冲击区进入浇注区。为了保证分
隔构件的抗热侵蚀和抗渣侵蚀的能力，使用一次浇筑成型工艺，使用了镁铝材质，材质成分
含量为：MgO≥60％、Al2O3≥20％、SiO2≤10％、CaO ≤5％、Fe2O3≤5％；分体式功能耐火材料
构件使用拼接安装方式，拼接缝隙使用功能涂抹料进行涂抹，功能涂抹料的材质要求为：
MgO≥75％、Al2O3≤4％、SiO2≤5％、C≤4％、Fe2O3≤5％；
隔构件的抗热侵蚀和抗渣侵蚀的能力，使用一次浇筑成型工艺，使用了镁铝材质，材质成分
含量为：MgO≥60％、Al2O3≥20％、SiO2≤10％、CaO ≤5％、Fe2O3≤5％；分体式功能耐火材料
构件使用拼接安装方式，拼接缝隙使用功能涂抹料进行涂抹，功能涂抹料的材质要求为：
MgO≥75％、Al2O3≤4％、SiO2≤5％、C≤4％、Fe2O3≤5％；
[0033] 5)中间包耐火材料包衬使用双层设计，其中与钢质中间包连接的为浇注衬，使用整体打结成型工艺，打结用耐火材料的材质要求为：Al2O3≥50％、SiO2≤25％、 TiO2≤
10％，与钢水接触的部位为工作衬，使用优质低氢干式料打结、振动、烘烤成型，材质要求为
MgO≥75％、SiO2≤5％、CaO≤4％、Fe2O3≤4％、C≤5％。
10％，与钢水接触的部位为工作衬，使用优质低氢干式料打结、振动、烘烤成型，材质要求为
MgO≥75％、SiO2≤5％、CaO≤4％、Fe2O3≤4％、C≤5％。
[0034] 6)采用数值模拟对中间包浇注区的钢水流场进行了优化设计，包括：流钢通道使用了错层设计，流钢通道在浇注区的出口，比浇注区包底高150～200mm，该设计有效提高了
浇注区内钢液的均匀性，并避免了钢液直接冲击中间包底部耐火材料；流钢通道在垂直方
向上有2°～5°的上升角度；使用挡坝避免在中间包两端形成钢液“死区”。
浇注区内钢液的均匀性，并避免了钢液直接冲击中间包底部耐火材料；流钢通道在垂直方
向上有2°～5°的上升角度；使用挡坝避免在中间包两端形成钢液“死区”。
[0035] (1)案例1：
[0036] 本设计在国内某钢厂Q355B(V)钢的生产中应用，该钢种工艺路线：KR铁水预处理——转炉——LF精炼——280×380mm大方坯铸机，钢种成分见表1。
[0037] 表1 Q355B(V)钢成分(％)
[0038]
[0039] 本设计的中间包在现场的实施，见附图2和3，通道式电磁感应加热中间包现场实施图。
[0040] 本发明设计的中间包连续浇注16炉，合计浇注时间为min。浇注过程中，对各流间的温度进行了检测，检测结果见表2：
[0041] 表2中包温度检测
[0042]
[0043] 由以上检测数据可见，在中间包浇注区内，各测温点之间的温度差在3～5℃之间，钢水均匀性良好。本发明实施后现场情况如图4的照片所示。
[0044] 本发明实施后对铸坯夹杂物进行检测评级如图5所示：
[0045] 由图5的评级可见A类全部≤1.0级，B类、C类、D类、Ds类全部≤0.5 级，夹杂物控制达到了较高水平。
[0046] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出
的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。