中间包是钢包与结晶器之间的中间容器。使用中间包的目的是减少钢水静压力，稳定钢流，减轻钢流对结晶器内钢液的冲击和搅动；钢水在中间包内停留时，非金属夹杂物有机会实现部分上浮；通过中间包将钢水分配到多流连铸机的每个结晶器；储存一定量的钢水，实现多炉连浇。

　　随着对铸坯质量要求的提高，中间包作为连铸浇注系统中承上启下的关键环节，其冶金效果越来越受到人们的重视。第二炼钢厂小方坯连铸机在生产过程中，为提高铸坯质量，对连铸中间包进行了整体工艺的优化，收到了良好的效果。

　　针对第二炼钢厂中间包存在的问题，主要进行了以下几项改造：增加中间包容量、在中间包钢水表面覆盖非氧化保温渣、在中间包内增设整流器改变中间包内钢水流场、使用碱性中间包包衬等。

　　1、确立合理的中间包容量和形状

　　1.1中间包改造，增加中间包容量

　　增加中间包容量，就是使包内钢水深度增加，可以使钢水在中间包内停留时间延长，有利于包内钢水中非金属夹杂物上浮，同时已经上浮进入顶渣中的夹杂物，由于水口上方形成涡流而被卷入的可能性减少。

　　原用中间包最大容量约9t，最大工作液面深度480mm。实际工作容量为8t，液面深度450mm。正常浇注条件下，4流小方坯连铸机浇注120mm×120mm断面，平均拉速3.2m/min，则钢水在中间包内的理论平均停留时间为：

　　t＝W/Q

　　式中：W—中间包容量，t；Q—单位时间内的浇注量，t/min。

　　中间包钢水中非金属夹杂物上浮并有效排除的条件是钢水在中间包内停留时间大于夹杂物上浮到钢液面所需时间。即：t＞tf。

　　tf＝H/v式中：H—中间包内液面深度，mm；v—夹杂物上浮速度，cm/min。

　　非金属夹杂物在静止液体中的上浮速度可表示为：

　　v＝2r2p（ρt—ρi）g/9μ

　　式中：rp—非金属夹杂物质点半径，cm；ρt—钢液密度，7g/cm3；ρi—非金属夹杂物密度，3.5g/cm3；μ—钢液粘度，1600℃时为0.05g/cm·s2；g—重力加速度，980cm/s2。

　　经计算在原用中间包内能充分上浮排除的非金属夹杂物的临界直径约为180μm，即直径小于180μm的非金属夹杂物上浮去除比较困难。

　　通过详细核算后，实施了中间包改造，中间包高度增加了200mm，宽度增加了100mm，中间包最大容量约13t，最大工作液面深度680mm。实际工作容量为12t，液面深度650mm。增加中间包容量和熔池深度，能增加钢水在中间包中的停留时间，有利于夹杂物的去除。改造后的中间包能够去除的非金属夹杂物的临界直径为120μm，能够有效净化钢液。中包容量增大后在连浇换钢包时，液面波动相应减少。

　　1.2改变中间包放渣形式，减少液面波动引起的卷渣

　　原用中间包放渣口设计在后部，与中包受钢口位置近，液面波动剧烈，在排渣时，渣中混有部分钢水造成损失，同时中间包两侧部位的积渣无法排除，对铸坯质量不利。

　　对此，设计了在侧面放渣的方式，侧面放渣有利于中间包表面渣层形成一种有序的流动，有效的防止中间包表面覆盖渣卷入钢水。

　　2、中间包内使用整流器，优化钢水流场

　　原用中间包内没有设置挡渣墙，只在冲击区部位加放冲击板以保护包底耐材。中间包内钢水属于无控制流动，中间包底存在钢水停滞区，温度不均匀。中间包内存在死区（停滞区），整个中间包容积未能充分利用，夹杂物不易上浮。

　　为了尽量减少钢流对耐材的侵蚀和冲击，延长钢水在中包内的停留时间，促使夹杂物上浮，调整中包内钢水的流场，我们在中间包受钢部位安装了中包整流器。中包整流器的理化指标见下表。

　　大包钢水直接注入整流器内，然后再通过在整流器两个侧壁开口处流入中间包。整流器能够有效减少大包钢流对中间包内钢水的冲击，减少卷渣，减少包内死区的部分。通过调节整流器两个侧壁的开口度比例，能够实现钢水在中包内的平稳流动，实现铸机4个流钢水的流量、流速和温度均衡。可以改善钢水流动的轨迹，使钢水在中包内的流动沿钢渣界面流动，缩短夹杂物上浮距离。

　　3、使用镁质中间包工作层，提高钢水洁净度

　　硅质绝热板在使用过程中侵蚀迅速，绝热板与钢水和熔渣接触，易发生化学反应生成非金属夹杂物进入钢水，对钢水造成污染。

　　镁质中间包工作衬耐钢水和熔渣侵蚀性好，对钢水污染减少。镁质工作衬对钢液有明显的脱氧作用，其脱氧率与钢液的原始全氧含量有关，原始氧含量越高，脱氧率越大。同时对钢水中的夹杂物也有一定的吸附作用。

　　4、其它措施

　　4.1降低中间包钢水过热度

　　中间包内过热度高低直接影响到结晶器内钢水过热度、铸坯的等轴晶区分布等质量问题。资料显示：中间包过热度在10～25℃时，结晶器中钢水过热度约为0～5℃；中间包内钢水温度在1520～1530℃范围内时，等轴晶率有高达30％左右的变化范围；此外，中间包内过热度高也会加剧铸坯皮下加渣、中心疏松等质量缺陷。

　　通过协调全厂各工序和生产节奏，将中间包内钢水过热度降低了平均12℃，起到了良好的冶金效果。

　　4.2使用中间包保护渣代替炭化稻壳

　　选用具有较高碱度的中间包保护渣。浇注过程中，保护渣融化均匀，软化温度约为1280℃。其主要成分为：CaO41.33％、SiO220.21％、Al2O3  14.67％、C4.8％。该中包保护渣不仅起到了炭化稻壳所具有的保温、杜绝二次氧化的作用，更能有效的吸收上浮夹杂物。

　　5、结论

　　1）、铸坯中氧含量由优化改造前的150ppm降到了目前的110ppm左右。

　　2）、通过改善钢水流动形态，延长钢水在中间包内的停留时间以及防止中间包表面覆盖渣卷入钢水，促进了钢水中夹杂物的上浮分离。

3）、由于钢水过热度的降低，铸坯等轴晶率提高。

          表  整流器理化指标       

项目     Al2O3 显气 孔率  常温耐 压强度

          ％        ％         MPa  

标准值   ≥75     ≤25        ≥35