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简要了解引流砂

2025-10-21

钢包引流砂需填充在钢包座砖中隔离钢液和滑板，以起到保护滑板的作用。座砖顶部的引流砂会在钢液高温作用下开始烧结。当打开滑板时，下部疏松的引流砂会自动流出，顶部的烧结层也会在钢液静压下的作用下破裂，并使钢液随之流出。这一过程即钢包自动开浇。

引流砂作为钢包自动开浇的其中重要的一环，我们有必要了解引流砂的基本性能和结构。

钢包引流砂性能与结构

引流砂基本性能
引流砂的理化性能主要包括：颗粒形状与粒度、烧结性、抗钢液渗透性、导热性、热膨胀性等。通常，钢包引流砂应具备以下基本性能。
(1)合适的烧结性能。烧结程度过高会导致烧结层太厚导致钢水静压力难以冲破；烧结程度过低则可能导致引流砂上浮，或导致钢水渗入形成凝钢，不利于钢包自动开浇。
(2)良好的流动性。引流砂使用过程中承受的钢液静压力较大，良好的流动性可以避免绷料。
(3)合理的尺寸效应。在高温作用下，引流砂应避免出现无法自动下落或无法支撑上部材料的情况。
(4)稳定的化学性能。在高温作用下，引流砂应不与水口耐火材料发生反应，同时能抵抗钢液和熔渣的渗透和侵蚀。
1.2引流砂材质
目前，国内外使用的引流砂主要包括硅质、铬质、锆质和镁质等几类。
硅质引流砂以石英砂为原料，添加部分碱性长石等添加剂混合制成。硅质引流砂价格低廉，抗钢液渗透能力强，自动开浇率高，实际应用广泛，目前的使用比例约为20%~30%。硅质引流砂在高温下会出现较大的体积膨胀，导致流动性降低，同时由于呈酸性，会影响中间包寿命。
铬质引流砂的主要原料为铬铁矿和石英砂，其密度大，熔点高，流动性好，耐火度高，具有很强的抗钢液渗透性，与钢水长时间接触仍能保持高自动开浇率。目前，铬质引流砂被大多数钢厂普遍使用，使用比例约为50%。
锆质引流砂以锆英石为主原料，颗粒呈圆形，具有热膨胀率低、导热性好、密度大、抗钢水渗透能力强、稳定性好等优点，其一直被认为是理想的钢包引流砂材料。由于价格高昂，锆质引流砂在现场使用较少。
镁质引流砂则较为廉价，常使用在模铸工艺中。其以镁橄榄石为主要原料，具有熔点高、导热率低、相变膨胀小、化学性能稳定以及抗金属氧化物侵蚀能力强等特点。这类引流砂在连铸工艺的自动开浇率较低，目前钢厂的使用比例为15%～20%。4种引流砂的使用性能对比见表1。
1.3引流砂烧结结构
罗德康等提出引流砂烧结呈现2层结构：第1层为烧结层；第2层则是原有引流砂。Garlick C 等研究发现,不同材质的引流砂具有相似的3层烧结结构：最上层为烧结层，该层引流砂与钢液直接接触，并具有一定强度和厚度；中间为半烧结层(部分烧结层)；最下部为低温区，为与常温状态下相同的疏松层。对于不同材质的引流砂，烧结时区别主要为于各层相对厚度不同。

实际上，引流砂的导热系数较小，引流砂的温度随着与钢液的距离增加而迅速下降，因此引流砂的烧结层(包括部分烧结层)会很薄，而且绝大多数引流砂会呈现未烧结的状态。铬质引流砂的烧结实际照片、示意图以及工业实测温度分布如图1所示。由图1可知，与钢液接触的烧结层非常致密，其厚度仅为1 mm左右，在此之下的烧结层则开始出现较多的孔洞。此外，如图1(c)所示，钢包座砖附近的引流砂的实测温度已经低于1 200 ℃，在此温度下引流砂很难烧结。由此可见，得到合理的烧结层厚度是实现钢包自动开浇的关键。