鋼包是載運鋼水和進行爐外精煉的一種容器，是連接轉(zhuǎn)爐至連鑄煉鋼生產(chǎn)過程中必不可少的運輸、爐外精煉及鋼水澆鑄工具。鋼包內(nèi)襯耐火材料通常分為工作層和永久層。鋼包永久層作為內(nèi)襯的重要組成部分，是鋼包安全運行的最后一道屏障，又是工作層價值最大化的可靠保障，主要起兩個作用：一是保溫作用，關(guān)鍵是包壁，由于鋼水在鋼包內(nèi)滯留時間長，永久層具有較好的保溫性能，能減少鋼水的熱損失，降低鋼包鋼結(jié)構(gòu)殼體溫度，延長其使用壽命。二是保險作用，當工作層滲鋼甚至熔損為零時，永久層至少能擋一爐鋼水的冶煉而不至于穿包漏鋼。

　　2000年以來，寶鋼煉鋼廠對鋼包的保溫工作開展了一系列的研究，最終形成了以鋁硅質(zhì)纖維保溫板作為鋼包保溫層的工藝，這與國內(nèi)外許多鋼廠采用的技術(shù)方向基本一致，因此在轉(zhuǎn)爐鋼包系統(tǒng)進行了全面的推廣和應(yīng)用。但隨著寶鋼鋼包永久層整體澆注技術(shù)的應(yīng)用，鋼包永久層的使用壽命不斷延長，從最初磚砌永久層200次，鎂鉻磚,鎂磚,鎂火泥提高到目前的600次，此材質(zhì)保溫層存在的缺陷開始逐步表現(xiàn)出來。其中，在長期高溫、高壓工況條件下，纖維板的壓縮比例不斷增大，在鋼包使用永久層到600次的時候，保溫纖維板的厚度常常從原始的18mm被壓縮到5mm~8mm。過大的壓縮率，使整體澆注永久層與鋼板之間出現(xiàn)空隙，導(dǎo)致在使用中、后期，鋼包永久層出現(xiàn)大量裂紋，鋼包的使用安全系數(shù)大幅度下降，永久層使用壽命也因裂紋的出現(xiàn)，修理難度大而波動很大。

　　針對寶鋼鋼包包壁永久層結(jié)構(gòu)及應(yīng)用情況，圍繞鋼包永久層的兩個作用，研究者對300噸鋼包包壁永久層開展了研究與應(yīng)用。通過對永久層施工工藝優(yōu)化，包壁永久層能多使用一個大修周期，包壁永久層使用壽命標準也從600次修訂到800次。

　　永久層的保溫性能分析

　　包壁永久層內(nèi)采用纖維板保溫層已使用多年，實踐證明，纖維板保溫層由于強度很低，鋼包使用過程中纖維板受耐材膨脹擠壓，厚度從18mm變成僅幾毫米，不僅起不到保溫作用，還使得整澆的永久層內(nèi)襯龜裂相當嚴重，起不了保險作用。

　　因此，寶鋼300噸鋼包包壁永久層采用一層18mm高強度輕質(zhì)保溫磚加高鋁澆注料進行試驗，并與目前使用纖維板保溫層的鋼包進行對比測溫。試驗結(jié)果顯示，12號鋼包(18mm纖維板（5cm間距）+60mm整體澆注)平均溫度最高，鋼包上部溫度變化比較大，雖然有纖維板，但每塊纖維板之間留有5cmm間隙（目的是減少包壁整體永久層裂縫），導(dǎo)致殼體溫度高。27號鋼包(18mm纖維板+60mm整體澆注)前期殼體溫度最低，中期溫度上升，后期溫度又有下降。這是因為前期纖維板起到了很好的保溫效果，后由于內(nèi)襯耐材膨脹擠壓纖維板，使保溫效果減弱，鋼包經(jīng)中間修理冷卻耐材收縮，工作層與永久層間產(chǎn)生一定的空隙，導(dǎo)致殼體溫度下降。9號鋼包(18mm輕質(zhì)保溫磚+60mm整體澆注)為新試驗的高強度輕質(zhì)保溫磚，鋼包使用前期、中期到后期的殼體溫度基本上能保持穩(wěn)定。

　　從測溫對比中可以看到，帶有纖維板整體澆注的永久層并沒有突出的保溫效果，而且纖維板受擠壓變形，導(dǎo)致整澆永久層裂縫和其他不安全因素。而輕質(zhì)保溫磚代替纖維板使用后，絲毫不受擠壓變形，雖然導(dǎo)熱系數(shù)大于新的纖維板，但比擠壓后的纖維板好且效果穩(wěn)定不變，更重要的是永久層龜裂大大改善，有效提高了鋼包的安全系數(shù)。

　　永久層的使用安全保障

　　鋼包壁永久層整體澆注技術(shù)。寶鋼300噸鋼包壁永久層目前是采用整體澆注，實施整體澆注離不開芯模及芯模的安放。整體澆注芯模找正安放是依靠支撐油缸和對中油缸調(diào)整定位，但實際應(yīng)用時由于芯模底部橡膠墊局部磨損不平整或鋼包長期使用本體變形等原因，很容易造成鋼包壁整體澆注上下兩端間距誤差大。如果上端間距誤差大，操作人員可以看到并及時修正。但由于芯模高達5m，即使中上部間距誤差不大，芯模下端間距是無法確定的。如果鋼包壁永久層澆注厚度不均勻，鋼包上線使用周轉(zhuǎn)過程中，內(nèi)襯澆注料因鋼水沖刷、熔損，包壁使用后期耐材就存在被鋼水熔損穿透的風險。國內(nèi)各大煉鋼廠整體澆注鋼包都曾發(fā)生過數(shù)次包壁漏鋼事故，其中就有因鋼包澆注厚度不均勻的原因造成的包壁漏鋼事故。

　　結(jié)合現(xiàn)場實際，采用一種鋼包整體澆注芯模準確安放的操作方法，可以克服鋼包外殼變形、芯模制作精度不高和使用變形等不利因素，確保鋼包壁永久層整體澆注厚度達到技術(shù)規(guī)程規(guī)定的標準要求。施工步驟如下：根據(jù)技術(shù)規(guī)程要求的待澆注層的澆注厚度，制作直徑為技術(shù)規(guī)程要求的最小澆注厚度尺寸的圓球，選用的材料是強度大、不易變形、密度小的尼龍材料，在圓球上安裝吊索。在把芯模安放在鋼包內(nèi)時，拉住吊索，使圓球上上下下地沿著芯模和鋼包的整個圓周間隙走一圈，若有走不過的部位，調(diào)整芯模的對中油缸和支撐油缸，直到圓球在芯模和鋼包側(cè)壁之間的間隙均能走過。

　　整體澆注模芯定位后再測量澆注厚度，澆注厚度的測量方法如下：一是芯模側(cè)壁的中部和下部分別沿圓周均設(shè)4個測量孔，合計8個測量孔。二是用卷尺和鋼筋條配合測量各測量孔處鋼包包壁與芯模之間的距離，確保各測量孔處的距離均不小于技術(shù)規(guī)程要求的最小澆注厚度。三是回收芯模的對中油缸和支撐油缸，再次利用圓球確認芯模與鋼包側(cè)壁之間的間隙不小于技術(shù)規(guī)程要求的最小澆注厚度。四是在芯模側(cè)壁的上方直接測量芯模與鋼包包壁之間的距離，以確保待澆注層的厚度不小于技術(shù)規(guī)程要求的最小澆注厚度。

　　整體澆注壁永久層整體修補法。鋼包在使用過程中，鋼水中的一些雜質(zhì)對鋼包內(nèi)襯耐火材料的侵蝕，加上工作層在使用過程中出現(xiàn)急冷等原因，會使鋼包的永久層出現(xiàn)裂縫和損壞等現(xiàn)象，需要進行局部的修補，即對永久層存在裂縫和缺口的部位用包壁修補料進行修補。但是這種修補方法使得永久層上的一些微裂縫不能得到及時的修補，導(dǎo)致鋼包在下一個使用周期的過程中，微小裂紋繼續(xù)擴大，鋼水容易穿過工作層，在這些裂縫中形成冷鋼，提高鋼包的使用危險系數(shù)。而且這種局部的修補以后，工作層和永久層黏附在一起，不便于下一次鋼包大修時拆包解體。同時，由于沒有中間層的保護作用，拆包機槍頭容易直接打在永久層上，對永久層造成不同程度的傷害，大大縮短了它的使用壽命，增加了勞動強度。

　　建議調(diào)整鋼包砌筑維護工藝，在鋼包進行工作層更換大修時，對永久層進行整體修補，即用包壁修補料對一些大縫進行局部修補以后，再用火泥對永久層整體涂抹一層厚約2mm的保護層。這樣不僅能使裂縫和缺口等部位得到及時修補，而且能使一些微小裂縫得到修補，既能及時有效地阻止微小裂紋繼續(xù)擴大，又可避免鋼水在這些裂縫中形成冷鋼，提高鋼包的安全系數(shù)。而且修補的鋁鎂火泥層使工作層與永久層在拆包解體時易分離，大大減少拆包機對永久層造成的機械損害。

　　整體澆注壁永久層局部修補法。鋼包壁永久層目前普遍采用整體澆注，工作層渣線磚使用一定周期后需要拆除修理，由于渣線磚是使用拆包機或者風鎬進行拆除，在拆除過程中的振動易損壞壁永久層的自流澆注料，進而造成壁永久層澆注料開裂或者大面積脫落。一般情況下，如果壁永久層裂縫≤5mm，則用綠火泥進行修補；如果壁永久層裂縫≥5mm，則用鋼包壁修補料進行修補。如果在壁永久層大面積脫落的情況下還使用鋼包壁修補料修補，那么會由于修補料的密實度不夠而存在漏鋼風險。

　　技術(shù)人員提出用澆注原永久層的澆注料進行修補，但是，這種方法在實際操作時要使用振動棒將自流澆注料振動密實。然而，振動棒的振動可能造成已經(jīng)砌筑好的新渣線磚移位，從而引起新渣線磚灰漿不飽滿或者磚縫超標，同樣存在滲入鋼水甚至漏鋼的事故隱患。因此，如何提高鋼包壁永久層的修補質(zhì)量，同時不影響新渣線磚，成為亟待解決的技術(shù)問題。

　　當鋼包渣線磚拆除后，永久層澆注料大面積損壞、破損或者脫落，破損永久層低于原設(shè)計澆注永久層高度時，采用自流料（主要成分是Al2O3和MgO）對破損的永久層進行灌料修補，提高永久層的修補質(zhì)量和整體性，延長修補部位的使用壽命。