中间包整体塞棒是连铸生产过程中最为重要的控制元件之一，安装于中间包内，与内装浸入式水口或中包上水口配合，在连铸工艺中控制钢水从中间包到结晶器的流量，以保证钢水在结晶器中的流面稳定和连铸工艺的稳定。由于塞棒在使用过程中的不可更换性，一旦塞棒发生问题，就会导致钢流失控甚至停浇，使得连铸因此而中断，从而造成严重的案例事故或者巨大的经济损失。本文主要结合国内外几十家钢铁企业中间包整体塞棒应用过程中出现的问题进行分析并针对各类问题提出有效的应对措施，供大家学习和参考。

图1  整体塞棒结构示意图

塞棒头是塞棒的关键部位，棒头与上水口配合起到控流作用，因此棒头需要优良的耐冲刷性。棒头材质一般为铝碳、镁碳、尖晶石碳、锆碳等，碳含量设计一般相对棒身碳含量低很多。中间包整体塞棒棒头在使用过程中出现的问题主要有棒头冲刷严重、塞棒掉头两个方面。

A、塞棒棒头冲刷严重

塞棒棒头冲刷严重时，可以看到棒头圆弧形已经被冲刷成凹陷的形状，塞棒棒头形状改变后与上水口碗口配合变差，导致塞棒控流不稳定甚至失去控流作用。塞棒高度由1250mm减少至1225mm，棒头被冲刷掉25mm，塞棒高度减少会导致塞棒不能有效控流以及停浇时无法正常关闭。

B、塞棒掉头

塞棒棒头与棒身分离，塞棒高度由原1725mm减至1600mm，棒头掉去125mm。塞棒因此无法正常控流，导致连铸停浇。

塞棒棒身由棒身材料及渣线材料组成。塞棒棒身需要适当的强度，保持塞棒在使用过程中不断裂，一般为铝碳质；塞棒渣线需要良好的抗渣侵蚀性，一般尖晶石碳、锆碳质等。棒身在使用中主要存在横断的问题，横断又分为棒身部位横断以及渣线部位横断。

整体塞棒的棒身部位在浇钢过程中塞棒壁厚足够的情况下出现横断时，一般发生在塞棒的中部，断口齐，呈刀口状。

塞棒连接一般有金属丝堵、炭素或陶瓷丝堵以及销孔等几个方法，其中以金属丝堵应用最为广泛，目前通用的为M39的金属丝堵。塞棒连接件在连铸过程中起到重要的作用，若出现连接不紧或者脱落会导致连铸停浇。塞棒连接件在使用中常见的问题有连接件熔化以及塞棒尾部开裂。

1.1棒头冲刷严重原因分析及改进措施

塞棒棒头材质与连铸工艺是否相适应是影响棒头冲刷的重要方面，一般来讲需视浇注钢种和耐火材料的反应来选择棒头材质。棒头的冲蚀主要包含三个方面：物理冲刷、碳的氧化以及氧化物反应。真空度较高时，MgO会与C反应，造成棒头侵蚀加快；钢液中Ca含量高时，与Al₂O₃反应，加快棒头冲蚀；钢液中氧含量高时，加速C的氣化，造成棒头冲蚀加快。针对不同钢种，不同操作条件应当选用合适的棒头材质。Al₂O₃-C棒头比MgO-C棒头更适合于Al镇静钢，而后者非常适合于钙处理钢，浇钢时棒头表面形成的含CaO-Al₂O₃系化合物和MA、M₂S的薄渣膜能有效保护棒头不被钢水侵蚀。ZrO₂-C棒头则能够较好的适应钢水成分复杂的连铸环境，这主要得益于ZrO₂的耐侵蚀性。

烘烤时间过长也是塞棒棒头异常冲刷的一个方面。一般塞棒烘烤时间一般为2h左石，超过4h的烘烤会导致塞棒防氧化釉层损毁，导致塞棒棒头由表层向内层氧化。并且随着烘烤时间延长，棒头氧化深度增加。棒头材质受到氧化后，碳结合被破坏，在高速的钢水冲刷下急剧损毁。

1.2棒头掉头原因分析及改进措施

整体塞棒棒头掉头的原因很多，一般有热应力以及机械应力两个方面。

因热应力造成的塞棒掉头现象较为普遍。塞棒使用前一般要经过2h左右的烘烤，烘烤最终所达到的温度非常重要，一般要达到1100℃。烘烤温度达不到时，塞棒在开浇时接触到高温钢水突然受热，由于棒头与棒身热膨胀系数不同，在塞棒内部产生热成力，造成塞棒因热应力集中时掉头。解决此类问题的关键是严格执行塞棒烘烤制度。

另外有的钢厂要求整体塞棒关闭烘烤，造成塞棒棒尖部位无法有效烘烤，也会造成塞棒在开浇时内部产生热应力集中而掉头的现象。图2为塞棒关闭烘烤时的数模状态图，可以看出塞棒棒尖部位的烘烤温度较低。

图2  塞棒关闭烘烤下数模状态图

塞棒因机械应力断裂的情况有很多。塞棒棒头安装时与上水口中心偏离，上水口堵塞时使用塞棒撞击上水口操作，浸入式水口快换时用力过猛等均会造成塞棒棒头掉头。

连铸过程中塞棒棒身横断发生的情况比较普遍，其中因热应力、机械应力，化学侵蚀等原因造成断裂的比例较高。

塞棒棒身断裂的主要原因为热应力及机械应力断裂。其中影响热应力的主要因素为塞棒的烘烤时间及烘烤温度。机械应力断裂的原因较多，比如塞棒安装与水口不对中，操作用力过大、中间包结壳导致塞棒不能升降等。此类问题可以通过严格执行烘烤制度、培训塞棒主要操作人员、完善连铸工艺等方面来解决。

整体塞棒渣线部位异常侵蚀原因主要有材质选择不适应、错误操作等原因。首先塞棒渣线材质选择要适合连铸工艺要求。根据连铸渣及中间包覆盖剂的成分选择合适的渣线材质是必要的。比如MnO高的钢种避免选择含有SiO₂、SiC以及单质Si粉的材质，以免形成硅锰氧的低共熔点相，造成侵蚀加剧。

大包下渣也是常见的塞棒异常侵蚀原因之一。由于连铸过程中钢包自动下渣检测系统失灵或对大包下渣的控制不当，造成了钢包渣流入中包的量较大，同时由于挡渣板挡渣效果差或没有及时排渣，钢包渣积聚在塞棒周围，造成了塞棒渣线的异常侵蚀。

向中间包投结晶器保护渣也是塞棒渣线异常侵蚀的原因之一。连铸过程中由于中包温度低等原因，导致中包液面结壳。遇到此种情况，操作人员有时会选择投入融化温度更低的结晶器保护渣来避免结壳。由于结晶器保护渣的强侵蚀性，导致塞棒渣线异常侵蚀。

塞棒连接件处的问题有塞棒尾部横断以及丝杆融化，这两个方面的问题很多都有发生。

塞棒丝堵处横断的主要原因为塞棒安装问题。安装过程中对丝杆的紧固力过大、调试过程中的磕碰等均会造成塞棒尾部的横断。塞棒尾部内部为金属丝堵，在塞棒成型过程中预埋进去，造成了丝堵处为塞棒棒身较为薄弱的区域。安装过程中要把握力度适中，加强安装后对塞棒尾部的检查，发现裂纹及时下线。

塞棒连接件熔化根本原因是塞棒设计的问题。塞棒设计的较短，尾部不能露出中包包盖，在高温烘烤或使用时，连接件处温度过高，就会造成丝杆熔化。解决此问题的根本措施在于加长塞棒使连接件部位露出中包盖。加长塞棒必须改变塞棒机构，有些钢厂限于中间包塞棒机构高度已经固定，可采取把塞棒横臂做成台阶状即可高塞棒，如图3所示。

图3  塞棒台阶状横臂照片

另外在塞棒丝杆与连接件之间涂抹火泥以及丝杆连与接件之间采用石棉密封垫替代石墨密封垫等是比较方便的临时措施。丝杆与连接件之间涂抹火泥可以一定程度上阻止热量传递，减少连接件熔化风险；采用石棉密封垫替代容易燃烧而放热的石墨密封垫也可以减少连接件熔化的风险；但这两种措施不能从根本上解决问题。