一种改进的铝脱氧钢用中间包
技术领域
本实用新型属于连铸技术领域，具体说是一种改进的铝脱氧钢用中间包。
背景技术
在传统的生产研究中，中间包的地位并不高，只是被视作一个连接钢包钢水并将其分配到结晶器的一个容器，完全忽略了钢水的二次氧化、夹杂物上浮、钢水流动状态等问题，无法保证铸坯质量的稳定性。
随着高质量品种钢、洁净钢的快速发展，对钢水质量要求日益严格，中间包越来越受到研究人员的重视。许多冶金工作者在中间包的冶金功能上作了大量研究，使其越来越成为一个独立的工艺设备，国外研究学者提出了“中间包冶金”的概念。总体而言,中间包作为冶金精炼反应器,应该具有如下功能:
(1)消除钢水再污染,防止钢液二次氧化,防止耐火材料侵蚀和钢包涡流卷渣。
(2)中间包钢水流动过程中,促使钢中夹杂物进一步去除,即尽力延长钢水平均停留时间,改善流动状态,防止击穿流,减少死区。
因此如何改进中间包，如何使钢水浇注过程中促进夹杂物上浮、防止钢水二次氧化等成了关键。
发明内容
为克服原有技术的不足，本实用新型提供一种改进的铝脱氧钢用中间包，中间包在钢水浇注过程中可以促进夹杂物上浮、防止钢水二次氧化、延长钢水停留时间、改善钢水流动状态等。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种改进的铝脱氧钢用中间包，其特征在于，包括三层设计，从外到内依次为钢壳、永久层、工作层，工作层内部分为冲击区和熔池，冲击区位于中间包的上半部分，熔池位于中间包的下半部分，冲击区熔池之间设有挡墙，挡墙镶嵌在中间包工作层中；挡墙上设有导流孔，进行疏导进入冲击区的钢水。
所述熔池内部设有浇筑孔。
优选的，永久层和外层钢壳之间使用石棉板进行保温。石棉板的厚度为5-15mm。
优选的，永久层用高铝莫来石质浇注料浇筑，厚度为≥140mm。更优选的，永久层厚度为140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm、200mm、210mm、220mm或者上述任意二者组成的范围。工作层使用镁质干式料打结。镁质干式料中MgO含量≥85％，SiO2含量≤5％，均为重量百分比。
镁质干式料是一种不加液体结合剂与水的不定形耐火材料。施工后不必经过严格的养护，主要靠烘烤或使用时高温熔体的加热，使干式捣打料的热面烧结成整体，形成一层具有一定强度的致密工作层，由于使用中除工作层外，其余干式料仍为未烧结的紧密堆积结构。
优选的，冲击区侧壁工作层厚度≥120mm，其它区域侧壁工作层厚度40～50mm，底部厚度为50～70mm。优选的，冲击区侧壁厚度为120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm、200mm或者上述任意二者组成的范围。
优选的，中间包外层钢壳采用10～20mm厚钢板焊接。
优选的，冲击区内设有稳流器，稳流器底部厚度为100～120mm，其底部埋入工作层40～50mm。稳流器安装在中间包冲击区底部，用来稳定中间包水口区域钢水流动，防止残渣卷入钢水造成连铸抷内质量缺陷、堵塞问题，促进夹杂物上浮，减少钢水喷溅。
进一步的，中间包冲击区和熔池之间用当墙隔开，挡墙采用U型或V型设计，挡墙镶嵌在工作层中，镶嵌深度40～50mm，挡墙上有2～4个孔，挡墙与中间包冲击区底部呈80～88度夹角(这个夹角是面与面的夹角，U型挡墙可以理解为左、中、右三面挡墙与冲击区底部均呈80～88度夹角，V型挡墙可以理解为左、右两面挡墙与冲击区底部均呈80～88度夹角)。挡墙镶嵌向冲击区倾斜，挡墙依靠自身重力抵消一部分钢水冲击，保证中间包挡墙的牢固，不必使用其它方法进行加固，结构简单。
稳流器和挡墙均采用高镁质耐材，MgO含量≥85％，挡墙上的孔，从冲击区到熔池有15～25度的上扬角度。挡墙采用U型或V型设计，挡墙上开孔，并带有一定的上扬角度，可以很好的改善中间包内流程的均匀性，减少死区，增加钢水在中间包内的停留时间，促进钢水夹杂物的上浮。(实施例1为U型挡墙，实施例4为V型挡墙)。
稳流器和挡墙使用的高镁质耐材，是镁质浇注料，是由电熔镁砂或烧结镁砂骨料及其细粉配制而成，结合剂采用方镁石水泥、氯化镁、硫酸镁、水玻璃、水聚磷酸盐等，需要浇注成型。
本实用新型的工作原理及有益效果表现在：
使用高镁质耐材，控制其MgO含量≥85％，SiO2含量≤5％，在铝脱氧浇注过程中，可以有效的避免钢中的铝与中包耐材中的SiO2反应，避免中包向钢中传氧。消除钢水再污染,防止钢液二次氧化,防止耐火材料侵蚀和钢包涡流卷渣。
挡墙镶嵌在中间包工作层中，与中间包底部呈80～88度角，向冲击区倾斜，挡墙依靠自身重力抵消一部分钢水冲击，保证中包挡墙的牢固，不必使用其它方法进行加固，结构简单。适合小型中间包使用。
采用U型或V型挡墙，挡墙上开孔，并带有一定的上扬角度，可以很好的改善中间包内流程的均匀性，减少死区，增加钢水在中间包内的停留时间，促进钢水夹杂物的上浮。中间包钢水流动过程中,促使钢中夹杂物进一步去除,即尽力延长钢水平均停留时间,改善流动状态,防止击穿流,减少死区。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的改进的铝脱氧钢用中间包的示意图。
图2为实施例1的挡墙的中间部分。
图3为实施例1的挡墙的开孔部分。
图4为实施例1的稳流器剖面图。
图5为本实用新型实施例4的改进的铝脱氧钢用中间包的示意图。
图6为实施例4的挡墙的开孔部分。
图7为实施例4的稳流器剖面图。
图中，1-外层钢壳，2-石棉板，3-永久层，4-工作层，5-稳流器，6-挡墙，7-导流孔，8-浇注孔。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。
实施例1
如图1、2、3、4所示，一种改进的铝脱氧钢用中间包，它包括1外层钢壳，2石棉隔热板，3高铝莫来石质浇注料永久层，4镁质干式料打结工作层，5中间包稳流器，6中间包挡墙。从外到内依次为钢壳、永久层、工作层，工作层内部分为冲击区和熔池，冲击区位于中间包的上半部分，熔池位于中间包的下半部分，所述熔池内部设有浇筑孔。冲击区熔池之间设有挡墙，挡墙镶嵌在中间包工作层中；挡墙上设有导流孔，进行疏导进入冲击区的钢水。
上述中间包外层钢壳采用20mm厚钢板焊接，永久层和外层钢壳之间、钢壳内侧铺设10mm厚石棉板。
永久层用高铝莫来石质浇注料浇筑，包底永久层砌筑：先安装好座砖模定位后，再打结包底。将搅匀的料倒入中间包内，边加边用振动棒进行振动，底部永久层厚度170mm；
包壁永久层砌筑：浇筑好包底后，自然养生后，浇筑包壁永久层。将中间包模具放入中间包内，调整好胎模与包壁的距离，使四周空隙相等，侧壁永久层厚度140mm，用振动棒振动，保证打结均匀、密实。(这里的“侧壁永久层厚度”是中包四周永久层的厚度)
包壁浇筑完毕，自然养生24小时后，方可进行脱模，脱模后需再自然养生48小时。
工作层使用镁质干式料打结，镁质干式料中MgO含量≥85％，SiO2含量≤5％，均为重量百分比。将中间包内的杂物清扫干净，座砖周围用涂抹料填实。将干式料倒入包底，铺平踏实，底部工作层厚度控制在60mm，预留挡墙和稳流器安装位。
把胎膜放入中间包内，调整好间隙，使其达到规定要求的50mm，冲击区周围120mm(即冲击区侧壁工作层厚度≥120mm，其它区域侧壁工作层厚度40～50mm，底部厚度为50～70mm。)。将干式料放入胎膜与永久层之间，捣实并多次重复该过程，直到达到要求的高度。以上工作完成后，即可进行烘烤，注意烘烤温度不能太高，外膜外壁温度不能高于240℃，烘烤时间：1.5小时，烘烤完毕，做适当冷却后即可脱模。
稳流器和挡墙单独制作，稳流器和挡墙均采用高镁质耐材，MgO含量≥85％。挡墙镶嵌在工作层中，镶嵌深度50mm，稳流器底部厚度为110mm。挡墙采用U型设计，中下部开4个孔，挡墙与中间包冲击区底部呈85度夹角。下部孔的上扬角度为20度，上部孔的上扬角度为15度。中间包工作层打结完毕后，安装稳流器和挡墙，缝隙使用涂抹料填补。
实施例2
其他同实施例1，不同之处在于：
中间包外层钢壳采用10mm厚钢板焊接，内侧铺设12mm厚石棉板。
永久层用高铝莫来石质浇注料浇筑，厚度为200mm。
冲击区侧壁工作层厚度140mm，其它区域侧壁厚度45mm，底部厚度为55mm。
冲击区内设有稳流器，稳流器底部厚度为120mm，其底部埋入工作层55mm。
中间包冲击区和熔池之间用当墙隔开，挡墙采用U型，挡墙镶嵌在工作层中，镶嵌深度55mm，挡墙上有2个孔，挡墙与中间包冲击区底部呈80度夹角。
挡墙上的孔，从冲击区到熔池有20度的上扬角度。
实施例3
其他同实施例1，不同之处在于：
中间包外层钢壳采用12mm厚钢板焊接，内侧铺设15mm厚石棉板。
永久层用高铝莫来石质浇注料浇筑，厚度为220mm。
冲击区侧壁厚度160mm，其它区域侧壁厚度40mm，底部厚度为60mm。
冲击区内设有稳流器，稳流器底部厚度为100mm，其底部埋入工作层40mm。
中间包冲击区和熔池之间用当墙隔开，挡墙采用U型，挡墙镶嵌在工作层中，镶嵌深度40mm，挡墙上有4个孔，挡墙与中间包冲击区底部呈83度夹角。
挡墙上的孔，从冲击区到熔池有22度的上扬角度。
实施例4
如图5、6、7所示，一种改进的铝脱氧钢用中间包，它包括1外层钢壳，2石棉隔热板，3高铝莫来石质浇注料永久层，4镁质干式料打结工作层，5中间包稳流器，6中间包挡墙。从外到内依次为钢壳、永久层、工作层，工作层内部分为冲击区和熔池，冲击区位于中间包的上半部分，熔池位于中间包的下半部分，冲击区熔池之间设有挡墙，挡墙镶嵌在中间包工作层中；挡墙上设有导流孔，进行疏导进入冲击区的钢水。
上述中间包外层钢壳采用15mm厚钢板焊接，内侧铺设15mm后石棉板。
永久层用高铝莫来石质浇注料浇筑，包底永久层砌筑：先安装好座砖模定位后，再打结包底。将搅匀的料倒入中间包内，边加边用振动棒进行振动，底部永久层厚度180mm；包壁永久层砌筑：浇筑好包底后，自然养生后，浇筑包壁永久层。将中间包模具放入中间包内，调整好胎模与包壁的距离，使四周空隙相等，侧壁永久层厚度150mm，用振动棒振动，保证打结均匀、密实。
包壁浇筑完毕，自然养生24小时后，方可进行脱模，脱模后需再自然养生48小时。
工作层打结，将中间包内的杂物清扫干净，座砖周围用涂抹料填实。将干式料倒入包底，铺平踏实，厚度控制在55mm，预留挡墙和稳流器安装位。把胎膜放入中间包内，调整好间隙，使其达到规定要求的50mm，冲击区周围130mm。将干式料放入胎膜与永久层之间，捣实并多次重复该过程，直到达到要求的高度。以上工作完成后，即可进行烘烤，注意烘烤温度不能太高，外膜外壁温度不能高于240℃，烘烤时间：1.5小时，烘烤完毕，做适当冷却后即可脱模。
稳流器和挡墙单独制作，挡墙采用V型设计，下部开2个孔，左侧、右侧各一个，孔的上扬角度为15度。中间包工作层打结完毕后，安装稳流器和挡墙，缝隙使用涂抹料填补。
