钢包永久层结构内衬耐火材料选择的几点建议

永久层的保险功能

钢包永久层作为内衬的重要组成部分，是钢包安全运行的最后一道屏障，又是工作层价值最大化的可靠保障，因此永久层的保险功能是第一位的。

(1)整体浇注永久层

理论上整体浇注因没有砖缝安全可靠性高，但实际上浇注料在使用过程中会产生一定的收缩和裂缝，分散而细微的裂缝对安全没大的影响，反之就是很大的隐患，钢包永久层使用安全的具体要求：

①合适的浇注料材质;

②高的施工质量;

③最薄处浇注厚度达标。

合适浇注料材质的要求是加水量小、使用整体性好、裂缝少且细微、具有较好的抗钢水侵蚀性能;施工质量要求模具安放厚度均衡、按标准加入水分、振动充分浇注一次完成;300t钢包包壁浇注料的最低厚度应≮80mm，浇注层的收缩和裂缝不至于影响安全性，且有较高的强度和较长的使用寿命。

(2)包壁砖砌永久层

砖砌永久层的优点是厚度统一，且对钢结构壳体变形要求不高，无体积变形影响工作层，并且材料成本低，这也是整浇永久层的不足，缺点是有砖缝且受人工砌筑影响因素多，具体要求：

①二层砖结构，第二永久层材质相当于准工作层;

②高的砌筑质量。

砖缝错开的二层结构可以有效的减少人工砌筑质量上的不足而提高安全性，准工作层材质的第二永久层要求抵抗一定时间内钢水的直接接触侵蚀。现300t钢包第一永久层30mm蜡石砖比较合适，第二永久层仅50mm的高铝砖太薄，如达到80mm左右就可以大大增加其安全性能。

无论整浇还是砖砌永久层都有其优缺点，必须根据各自的实际情况选择合适的结构，较为合理的是在工作层和永久层中，如一层整浇则另一层砖砌最为适宜。

永久层的保温功能

具有一定的保温性能是永久层必备的功能之一，也能有效的延长钢包钢结构壳体的使用寿命，但前提是确保钢包永久层的安全。钢水在钢包内温度的损失有三个途径：辐射、传导和对流，假设不考虑钢包上口的影响，分析钢水温度从内衬产生的热量损失，高温钢水的热量首先传递给直接接触的工作层耐材，然后逐渐向外传导。一定厚度的耐材吸收到一定的热量需要一定的时间段(含碳制品热传导性相对更高)，吸热的速度是先快后慢，当内衬各部温度分别达到一定的值后，只要钢包正常运行，内衬各部温度的变化较小。一炼钢300t钢包曾做过测温试验，在一只全修钢包，穿过50mm永久层高铝砖，深入工作层20mm部位埋入热电偶，从钢包烘烤开始到使用内衬一直在吸热，第一炉连铸，到第二炉连铸浇结束约3/4时，该热电偶温度基本停留在730℃左右，当钢包空包周转时间小于1小时，该温度变动很小。从目前300t钢包使用状况分析，工作层全部为铝镁预制块或浇注料，包壁永久层有二层砖砌和纤维板(高铝轻质砖)加高铝浇注料，钢包温度制度相同，钢水温降大小与钢包内衬的温度高低，以及空包的传搁时间有密切关系。

此外，李鹏飞等通过三维仿真模拟研究发现钢包永久层整体浇注采用轻质浇注料相比于铝镁浇注料可明显降低钢液热损失，钢包盛钢过程钢水温度由内到外逐渐降低，钢水中心温度最高，与渣层和内衬交界处的钢水温度最低，钢水靠近包壁部分温度比靠近渣层处温度高。

目前国内中小型转炉钢包，大多采用铝镁浇注料整体内衬，其优点是整体性好、耐渣侵蚀、使用寿命长，但其导热系数高、散热损失大，导致钢水温降较大，给生产带来不利影响且能耗较高，整体浇注钢包内钢水温度的变化与内衬浇注料的技术进步密切相关，内衬永久层浇注料的改进是提高整体浇注钢包保温效果的重要途径。从国内外钢包永久层结构和使用状况看，如过分强调永久层的保温性能而采用耐压强度低的纤维类材料，或者是密度比较低且抗钢水侵蚀性能差的浇注料，并不能取得理想的应用效果，相反，还会给钢包的使用安全带来隐患。

表1  不同钢包状态下单位时间温降的差异

表2 不同钢包传搁时间下单位时间温降的差异