中間包耐火導(dǎo)管的使用壽命和工作能力對(duì)鋼的質(zhì)量有重要影響。為查明莫來(lái)石剛玉配裝塞棒、雙陶瓷注鋼水口和石英浸入式水口組成中影響耐火導(dǎo)管壽命的主要因素，對(duì)2000多爐流水生產(chǎn)不同化學(xué)成分的鋼進(jìn)行了分析。截?cái)嗥骱徒胧剿诘某隹诒磺治g：浸入式水口“緊縮”(通道和漏鋼孔的流通截面縮小)和注鋼水口與浸入式水口配裝位置之間的縫隙灌鋼；塞棒堵不嚴(yán)(鋼水流入塞棒球形接頭與注鋼水口底座之間的縫隙)，是使用澆注耐火材料的主要問(wèn)題。
在影響澆注耐火材料工作能力因素中，有鋼的化學(xué)成分；轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)的鋼水溫度；精煉裝置、中間包鋼水處理前后的溫度和連鑄速度。其中影響最大的是鋼中錳含量。當(dāng)錳從0.4%增加到1.8%時(shí)，塞棒副和浸入式水口的工作條件變化顯著。如當(dāng)錳含量大于1.2%時(shí)，雙陶瓷水口和石英浸入式水口的含鋯工作面被強(qiáng)烈侵蝕(首先是截?cái)嗥?，它決定著結(jié)晶器內(nèi)埋人流股的流體力學(xué)特性)，原因是鋼中的錳與耐火材料中的氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)還出現(xiàn)機(jī)械磨損。該過(guò)程會(huì)導(dǎo)致硅還原，進(jìn)入鋼水中引起氧化硅污染；此外還導(dǎo)致耐火材料工作面尺寸改變。
連鑄碳素品種鋼(Mn<1.0%)時(shí)，溶解在鋼水中的氧化鋁粒子在耐火材料壁上產(chǎn)生強(qiáng)烈沉積，這在不用硅鈣脫氧情況下特別明顯。由于壁渣沉積，從而產(chǎn)生塞棒堵不嚴(yán)和浸入式水口“增生”問(wèn)題。連鑄含錳量大于1.2%的鋼時(shí)，由于產(chǎn)生侵蝕而出現(xiàn)漏鋼。如果鋼中錳含量為1.0～1.2%，則“增生”和侵蝕兩個(gè)過(guò)程基本互相抵消了，從而對(duì)耐火流鋼導(dǎo)管的壽命產(chǎn)生有利的影響。
浸入式水口通道被氧化鋁顆粒沉積而縮小或者被侵蝕而擴(kuò)大，都是耐火材料失效的原因，都需要在連鑄過(guò)程中進(jìn)行更換。這樣就引起連鑄的溫度一速度制度改變，使結(jié)晶過(guò)程強(qiáng)烈偏離最佳狀態(tài)。結(jié)晶器內(nèi)鋼水流體力學(xué)性質(zhì)改變，以及熔池容積內(nèi)鋼水過(guò)冷，會(huì)使夾雜物難于從板坯小半徑側(cè)面往覆蓋渣上浮，從而導(dǎo)致夾雜物“纏繞”在一次和二次枝晶軸之間。由更換浸入式水口前后連鑄的“過(guò)渡”段板坯所軋出的鋼板有明顯的特點(diǎn)，其超聲波檢測(cè)缺陷的等外品增多2～4倍。
連鑄鈮、釩微合金化含錳1.3～1.8%的鋼時(shí)，所推薦的措施能將浸入式水口使用壽命延長(zhǎng)5～9倍，按SEL072標(biāo)準(zhǔn)超聲波檢測(cè)的軋板等外品率降低5～10個(gè)百分點(diǎn)(絕對(duì)數(shù))。
根據(jù)連鑄過(guò)程流體力學(xué)性質(zhì)，重要的問(wèn)題是保證夾雜物顆粒上浮和被覆蓋渣吸收所需的足夠時(shí)間。在一般結(jié)構(gòu)的中間包內(nèi)，單位批量鋼水的停留時(shí)間非常有限，不足以有效地去除絕大部分夾雜物。中間包內(nèi)鋼水對(duì)流運(yùn)動(dòng)的速度與方向，對(duì)夾雜物顆粒的上浮，或者被引入浸入式水口通道進(jìn)而進(jìn)入鑄坯體的過(guò)程有重大影響。在與夾雜物顆粒上浮相同的方向上，造成一種強(qiáng)制淹沒(méi)式鋼水流股，可建立有利的鋼水精煉條件。該項(xiàng)任務(wù)已通過(guò)采用專(zhuān)門(mén)的耐火隔墻方法，將中間包容積分割成一個(gè)接鋼水部分和一些配鋼室得到了實(shí)現(xiàn)。這項(xiàng)工藝在國(guó)外得到了廣泛采用。
采用流體物理模型，對(duì)鋼水從接鋼部分溢流至配鋼室的問(wèn)題進(jìn)行了設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，制造出一些專(zhuān)用的在結(jié)構(gòu)形式及通道方向上不同的流體力學(xué)過(guò)濾部件，過(guò)濾部件安裝在中間包隔墻的一些水平線(xiàn)上。過(guò)濾部件安裝方式的選擇，要使夾雜物聚集體不能落入注鋼水口上方的快速注流占領(lǐng)區(qū)，而要借助于淹沒(méi)式流股將其引至鋼水表面。
對(duì)隔墻安裝流體力學(xué)過(guò)濾部件的中間包進(jìn)行使用試驗(yàn)表明，其去除夾雜物效果最好。鋼精煉中要去除數(shù)量不少于50%的較細(xì)夾雜物，僅在造成附加上升力的情況下才有可能。做到這一點(diǎn)，特別要采用一種借助陶瓷通氣吹嘴形成的氣(氬)“幕”機(jī)構(gòu)。該吹嘴安裝在鋼水透過(guò)過(guò)濾部件溢流區(qū)對(duì)應(yīng)的中間包配鋼室底板工作層上。在此情況下，夾雜物的去除是通過(guò)上浮中的顆粒在附加攪拌力的作用下，借助于氬氣泡的浮游被渣層吸附而實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)計(jì)算，確定出吹嘴的數(shù)目和通道直徑。氣流應(yīng)以氣泡方式出現(xiàn)，避免鋼水沸騰和暴露在熔池鋼液面，以防鋼水二次氧化。研制成了底通道吹嘴結(jié)構(gòu)，選出了合理的供氣方式，確定出了需要的氬氣耗量。吹嘴在配鋼室內(nèi)的安裝位置，是在同過(guò)濾部件配合工作情況下，根據(jù)吹氣過(guò)程的物理模型試驗(yàn)確定的。最有利的安裝位置是，透過(guò)過(guò)濾部件的淹沒(méi)式流股在其動(dòng)能為最低的條件下，盡可能遠(yuǎn)離注鋼水口區(qū)。
根據(jù)阿佐夫鋼公司所作的研究和工業(yè)試驗(yàn)，高壽命的耐火件已用到流水生產(chǎn)線(xiàn)上，其中包括用于所有牌號(hào)品種鋼連鑄用的莫來(lái)石石墨整體塞棒，用于鈮、釩微合金化含錳低合金鋼連鑄用的莫來(lái)石石墨浸入式水口(此鋼用于生產(chǎn)重要用途的焊管坯及結(jié)構(gòu)件)。這些耐火件的應(yīng)用，可以顯著減少“過(guò)渡”階段鑄坯的數(shù)量，顯著提高中間包壽命指標(biāo)和降低超聲波檢測(cè)缺陷的軋板等外品率。