温度控制是中间包烘烤的核心前提,需同时满足 “梯度升温” 与 “目标温度精准” 两大要求,避免因温度调控不当损伤内衬或影响钢水质量。
从升温过程看,中间包内衬(多为高铝质、镁钙质耐火材料)热膨胀系数较高,若采用快速升温(如>10℃/min),易因内外温差过大产生热应力,导致内衬开裂。因此,梯度升温速率控制是关键:通常需遵循 “低温慢升(室温至 400℃,速率 3-5℃/min)、中温稳升(400-800℃,速率 5-8℃/min)、高温保温(800℃以上,速率 2-3℃/min)” 的原则,让内衬从表层到芯部逐步受热,实现均匀膨胀。某钢铁企业实测数据显示,按此速率升温的中间包,内衬裂纹率较快速升温降低 80%。
从目标温度看,需根据连铸钢种与中间包规格精准设定:普碳钢连铸通常需将内衬温度烘至 800-900℃,特殊钢(如不锈钢、轴承钢)因对钢水温度稳定性要求更高,目标温度需提升至 900-1000℃。温度过低会导致钢水承接后降温超 15℃,影响结晶器凝固;温度过高则会过度烧蚀内衬,缩短其使用寿命(每超温 100℃,内衬寿命缩短 15% 左右)。因此,需通过多组热电偶实时监测内衬温度,确保目标温度偏差≤±20℃。

一、全区域温度均匀性:消除局部薄弱点隐患
中间包结构复杂(含底部、侧壁、水口、挡渣墙等部位),各区域散热速率与受热条件差异大,若烘烤均匀性不足,易形成 “局部欠热” 或 “局部过热”,成为生产隐患。
关键部位精准加热是均匀性的核心:一是水口区域,作为钢水流出的关键通道,若温度低于内衬平均温度 50℃以上,易导致钢水在水口内冷凝,引发堵塞,因此需在水口周围增设专用燃烧器(如环形燃烧器),确保水口温度与内衬主体温度差≤30℃;二是挡渣墙与包底死角,这些区域易因火焰覆盖不到出现欠热,需通过调整燃烧器角度(如侧壁燃烧器倾斜 15°-20°)或增设导流板,让热流均匀覆盖。
同时,需建立 “多点测温体系”:在中间包底部中心、侧壁中部、水口外侧、挡渣墙顶部等关键位置布置 8-12 组测温点,实时监控各点温差。行业标准要求,中间包烘烤完成后,全区域最大温差需≤50℃,否则需延长保温时间或调整燃烧器参数。某板坯连铸生产线通过优化均匀性控制,将水口堵塞率从每月 3 次降至 0.5 次。
二、深度脱水除杂:切断安全与质量风险源
中间包新砌筑或修补后,内衬会吸附物理水(表面吸附水)与结晶水(耐火材料晶格结合水),若未彻底去除,会引发两大问题:一是水汽遇高温钢水汽化膨胀,导致内衬爆裂;二是水分分解产生的氢气融入钢水,增加铸坯氢脆缺陷。因此,深度脱水是中间包烘烤的安全关键。
脱水效果取决于烘烤温度与保温时间:物理水在 100-300℃即可蒸发,但结晶水需在 800℃以上才能完全脱出。实践表明,需将中间包在 800℃以上温度保温 4-6 小时,才能将内衬含水率降至 0.5% 以下(安全阈值)。若含水率超标(如>1%),装钢时水汽膨胀压力可达 0.3MPa 以上,远超内衬耐受极限。
此外,烘烤过程还需同步去除内衬表面的油污、粉尘等杂质:这些杂质遇钢水会燃烧生成有害气体(如一氧化碳、二氧化硫),或形成夹杂物融入钢水,影响铸坯纯净度。通过高温烘烤(≥900℃),可使杂质燃烧率达 95% 以上,进一步降低质量风险。
三、稳定的燃烧与供热系统:保障烘烤连续性与效率
燃烧系统是中间包烘烤的 “动力源”,其稳定性直接决定烘烤效果与安全性,核心在于燃烧器设计与助燃介质调控。
从燃烧器选择看,目前主流为纯氧燃烧器或富氧煤气燃烧器:纯氧燃烧器(氧纯度≥92%)热效率高(90% 以上),升温速度快,且 NOx 排放量低(≤5mg/m³),适合对环保与效率要求高的场景;富氧煤气燃烧器(氧浓度 25%-30%)初期投资低,适合中小型钢铁企业。但无论哪种类型,燃烧器需具备 “火焰形态可调” 功能 —— 通过调整燃气与助燃剂配比,形成 “柔和扩散焰”(避免局部过热),且火焰覆盖范围需匹配中间包尺寸(如 100t 中间包需配备 4-6 个大功率燃烧器)。
助燃介质的稳定性控制同样关键:纯氧供应需保持压力稳定(0.4-0.6MPa,波动≤±0.05MPa),避免压力骤降导致火焰熄灭;煤气供应需过滤杂质(如焦油、粉尘),防止堵塞燃烧器喷嘴。同时,系统需配备 “空燃比自动调节” 装置,根据烘烤阶段实时调整燃气与助燃剂比例(如升温阶段空燃比 1:1.2,保温阶段 1:1.0),确保燃烧充分,避免能源浪费或不完全燃烧产生一氧化碳。
四、适配的烘烤时长:平衡效果与成本
烘烤时长需根据中间包规格、内衬材质、初始状态(新砌 / 修补)灵活调整,过长或过短均会影响生产:
新砌筑的中间包(内衬厚度 200-300mm)需完整经历 “升温 - 保温 - 脱水” 全过程,时长通常为 8-12 小时(如 50t 中间包新砌后烘烤 10 小时,含水率可降至 0.3%);修补后的中间包(仅局部更换内衬,厚度 50-100mm)烘烤时长可缩短至 4-6 小时,重点针对修补区域加强加热;而周转使用的中间包(内衬未破损,仅表面有残钢),只需 2-3 小时预热(目标温度 600-700℃),即可再次使用。
若烘烤时长不足(如新砌包仅烤 6 小时),会导致脱水不彻底、内衬温度不均;若时长过长(如超 15 小时),则会过度消耗能源(每多烤 1 小时,纯氧燃烧系统多耗氧 50-80m³),且加速内衬老化。因此,需建立 “烘烤时长动态调整模型”,结合内衬厚度、初始温度、目标温度等参数,自动计算最优时长。
五、全流程安全防护:规避高温与燃烧风险
中间包烘烤涉及高温(>1000℃)与易燃易爆介质(煤气、纯氧),安全防护需覆盖 “设备 - 操作 - 应急” 全流程,关键在于实时监测与风险预警。
设备防护方面,烘烤装置需配备:①火焰监测器(每台燃烧器对应 1 个,火焰熄灭后 0.5 秒内切断燃气供应);②超温报警装置(内衬温度超目标值 50℃时自动报警,并降低燃烧功率);③燃气泄漏检测(检测浓度≥爆炸下限 10% 时,启动排风与切断阀门)。
操作防护方面,操作人员需穿戴高温防护装备(如隔热手套、面罩),避免靠近火焰喷射区域;烘烤区域需设置隔离护栏与警示标识,禁止非操作人员进入。
应急措施同样不可少:系统需预留 “紧急切断按钮”,可手动切断燃气与助燃剂供应;烘烤区域需配备干粉灭火器与消防沙,应对可能的小范围火灾;同时,需制定 “熄火复燃” 操作规程 —— 火焰熄灭后,需先吹扫管道内残留燃气(5-10 分钟),再重新点火,避免燃气积聚引发爆炸。