金属学报

作者：段生朝, 刘珍童, 康君, 白乘风, 文健, 刘刚, 张立峰

单位：1 北方工业大学 机械与材料工程学院 北京 100144；2 燕山大学 机械工程学院 秦皇岛 066004；3 金海不锈钢有限公司 梧州 543002

关键词：中间包,二次氧化,耐火材料,非金属夹杂物,热力学,

基金：国家重点研发计划项目(2023YFB3709901);国家自然科学基金项目(52404335)

中间包是钢液流过的最后一个冶金反应器，它对钢铁产品的质量有着重要的影响。随着对高纯净钢需求的日益增加，中间包冶金的作用也越来越受到人们的重视。本文系统地总结了非稳态浇注过程中的钢液吸气、稳态浇注过程中的中间包覆盖剂和中间包耐火材料对不同钢种二次氧化的影响，钢液二次氧化对非金属夹杂物的影响，以及减轻中间包内钢液二次氧化的措施。造成钢液二次氧化的3个因素是同时发生的，但是在非稳态浇注阶段，钢液吸气是造成钢液二次氧化的主要原因；在稳态浇注阶段，中间包覆盖剂和耐火材料则成为主要原因。当钢液吸气发生二次氧化时，不同成分钢液的吸气速率并不相同。在钢液稳定浇注过程中，中间包双层覆盖剂顶层碳化稻壳灰中高含量的SiO2会逐渐向底层高碱度覆盖剂溶解，且在渣/钢界面发生自溶解反应(SiO2) = [Si] + 2[O]，造成钢液中的Al、Ti和Mn元素的损失，Si元素和总氧(T.O)含量的增加，以及夹杂物成分、尺寸和数量的变化。Al2O3-SiO2-C质水口耐火材料也会发生碳热反应生成氧化性CO气体，这是造成超低碳含Ti铝镇静钢发生二次氧化，导致水口堵塞的主要原因。中间包喷补料和钢包引流砂中含有的不稳定氧化物(如Cr2O3、MnO、SiO2和FeO)也会造成钢液严重的二次氧化。通过设计新型中间包覆盖剂替代碳化稻壳灰，能够减少渣中SiO2向底层覆盖剂中的溶解，从而减轻钢液的二次氧化。对于水口材料，可以通过使用氮化物以减少氧化性气体CO的释放，从而抑制水口结瘤和堵塞。微孔镁质耐材具有良好的抗渣和隔热性能，微封闭微孔可以吸收热应力并减少耐材内部裂纹的萌生和扩展，因此微孔镁质耐材用于中间包内衬材料具有较好的应用前景。

来源：2025年第10期

《金属学报》期刊编辑部

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