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连铸功能系列用耐火材料

作者:admin 发布日期: 2020-11-23 二维码分享

水口系列分为长水口、定径水口、浸入式水口和分离环。

(1)长水口

长水口是在钢包下面和中间包上面,上连接钢包下面的下水口,下埋入中间包的钢水里。它把从钢包到中间包的钢水流与空气隔开,起到防止钢液散流、减少夹杂物进入和保护钢水免于氧化的作用。长水口除受到很强的热震和钢水冲刷及侵蚀之外,还受到中间包覆盖剂的侵蚀。随着冶金技术的发展和市场竞争的加剧,对钢质量的要求越来越高,为了满足这种发展,保护浇注的比例越来越高。因此长水口的使用比例也越来越大。不但优质钢需要保护浇注,而且普通钢保护浇注的比例也越来越大。

长水口起始于20世纪60年代,开始使用熔融石英质的。它全是非结晶相,其突出的特点是线膨胀系数极其低,接近于零,它的抗热震性非常好,在使用过程中不炸裂,对连铸的安全性做出了保障。但不足之处是抗侵蚀不足,特别对高锰钢等特钢浇铸时使用寿命更短。对于连铸水平要求不高的现在还在使用。

随着连铸水平的提高,特别是特种钢的浇铸,不但石英质长水口耐侵蚀不够,满足不了连铸连铸使用寿命的要求,而且对钢的质量也产生不良影响。这就要求发展新的材质的长水口,经过研究铝炭质长水口就出现了。它显著提高了使用寿命。不过当时的铝炭质长水口,主要是由刚玉、莫来石、石墨和熔融石英等按一定比例经过与炭素结合剂混合,再等静压成型和烧成及机加工等工艺制成的复合材料。含有莫来石和石英使抗热震性能显著提高,避免了在使用过程中的断裂。但是,莫来石的石英成分抗高锰钢等特殊钢的侵蚀仍然不足,制约了连铸使用寿命的进一步提高。为了解决这方面的问题,发展了复合长水口,即渣线镁炭质材料、锆炭质材料,主体用铝锆炭质材料,为了适应低碳钢的浇注,内层用铝镁质、Sialon陶瓷等不含碳的材料。对于浇铸铝镇静钢,水口往往结瘤而堵塞。对于这种情况,在长水口上口采用透气环的方法进行吹氩,和内层用非含碳的耐火材料和锆酸钙材料,都取得了较好的效果。钢厂为了急用,需要不烘烤就可以用的长水口,即高抗热震的长水口也应该发展,以满足用户的要求。总之,适应用户要求、满足不同钢种浇铸和长寿命的长水口正在发展。

目前,我国长水口的使用寿命还不高,一般在10h以内。这是多方面的原因造成的,即材质不好,耐用性不够,再就是我国使用保守和钢水供应不足,使连浇供应不上,造成脱节,而日本长水口的使用寿命有的达到20h以上,我们有不少差距。因此在材质方面应该实施创新,在使用技术方面应该更加提高,以提高我国长水口的质量和使用水平。

这里值得一提的是,不定形长水口的发展近年来取得了进展。用浇注成型方法代替等静压成型,这与以前的石英水口浇铸是不同的。现在是利用浇注料振动成型的方法制成长水口,目前主要集中在铝炭质和石英质复合长水口上,也有用铝镁质浇铸成型的,取得了一定的使用效果。在制造方法上也有新的创意,即机压制品和振动浇注相结合,振动浇注和离心浇注相结合,烧成与不烧相结合。这些进步对改善长水口性能,降低成本将会带来推动作用。

(2)定径水口

定径水口主要用在小方坯连铸上,它安装在中间包底部。

要求定径水口在钢水强烈的冲刷和侵蚀条件下不扩径或被侵蚀,以稳定钢流并起到控制连铸稳定进行的作用,传统的定径水口有3种结构类型,即:镶嵌式、复合式和整体式。所谓镶嵌式定径水口,就是内层接触钢水的部分用性能极优的氧化锆陶瓷耐火材料,外层用价格低廉的普通高铝耐火材料,内、外层耐火材料用结合剂或火泥粘结在一起,即把内层的极优耐火材料镶嵌在外套里。这种定径水口的性价比.高,因此得到了普遍的应用。所谓复合式定径水口,就是定径水口的内、外层耐火材料不一样,它是在生产过程中直接复合并烧结在一起的。由于两种材料的膨胀性不一样,在使用过程中,往往容易产生很大的热应力而导致定径水口炸裂,出现漏钢事故,使连铸不能进行下去。因此该定径水口很少被使用。整体式定径水口就是整个水口是一种材质。该种材质一般没有达到像镶嵌定径水口内层的极优水平,主要是因为成本太高,因此它的使用效果较差,并且性价比不如镶嵌式的高。值得指出的是,目前有不少钢厂使用座砖和定径水口镶嵌在一起,形成一个整体,这对施工带来了很多方便,安全性也明显提高。

(3)为了控制钢流以稳定连铸,在中间包水口上头,安装了一个塞棒,通过调节它与水口之间的间隙,而达到控制钢水流速的目的。塞棒的袖砖是高铝质或黏土质的,塞头是用铝炭质的。它们和钢结构控制杆组合安装后使用。

现在有一些钢厂仍然在使用。组合式塞棒的使用寿命不高,一般在6h以内。损坏的主要原因是在长时间高温下内心的钢结构软化而控制失灵,再就是袖砖侵蚀过快。为了解决这方面的问题,应该解决钢制控制杆的耐高温、袖砖的耐侵蚀和塞头与水口碗部的配合问题。现在渣线的袖砖已经有使用镁炭砖、铝炭砖的,用铝锆炭等更高质量的塞头。

解决组合式塞棒的使用寿命低问题的一个重要方法是采用整体塞棒。即铝炭质整体塞棒。它是通过等静压成型、固化、机加工和炭化而制得,它不用金属杆。因此,没有软化的问题。它的使用寿命显著提高到10h。但是由于塞棒头部和水口碗部被钢水冲刷得不圆滑而导致了控流困难,甚至关不住。这是制约使用寿命的一个重要因素,值得研究和开发。对于钢水供应充足的转炉生产普通建筑钢材的钢厂,特别要求塞棒的使用寿命,希望越长越好。因此,应该开发长寿的塞棒。对于特钢厂,不同钢种对耐火材料的侵蚀是不一样的。要求有能够耐不同钢种侵蚀的塞棒。这方面,渣线出现了镁炭质、塞头出现了铝锆炭质等。这些都有一定的进步,但是仍然需要进一步的发展。

(4)浸入式水口

浸入式水口上端连接中间包底部,下端伸入结晶器里。以致从中间包出来的钢水不暴露到空气里,起到防止钢液散流、减少夹杂物进入和保护钢水免于氧化的作用。浸入式水口除受到很强的热震和钢水冲刷及侵蚀之外,还受到结晶器里保护渣的强烈侵蚀。因为保护渣是含萤石和钾、钠氧化物的强腐蚀性低熔点和低粘度的材料,它对浸入式水口的侵蚀远比长水口严重得多,因此对浸入式水口的要求要比长水口高得多。随着冶金技术的发展和市场竞争的加剧,对钢质量的要求越来越高,保护浇注的比例越来越高。因此,浸入式水口的使用比例也越来越大。不但高质量钢需要保护浇注,而且普通钢保护浇注的比例也越来越大。

浸入式水口起始于20世纪60年代,开始使用熔融石英质的。熔融石英质浸入式水口的性能和特点与熔融石英质长水口的基本相同。因为浸入式水口的使用条件比长水口要恶劣得多,因此熔融石英质浸入式水口的侵蚀速度更快,除了连铸炉次很低的钢厂之外,不能满足高连铸水平和特钢连铸的要求。

随着连铸水平的提高,特别是特种钢的浇注,不但石英质浸入式水口满足不了连铸使用寿命的要求,而且对钢的质量也产生不良影响。这就要求发展新的材质的浸入式水口,经过研究铝炭质浸入式水口就出现了,它显著提高了使用寿命。为了满足抗热震的要求,向铝炭质浸入式水口里添加量一定量的莫来石和熔融石英。但是,莫来石和石英成分抗高锰钢等特殊钢的侵蚀仍然不足,特别是抗保护渣的侵蚀性更显著变差,制约了连铸使用寿命的进一步提高。为了解决这方面的问题,发展了复合浸入式水口,即渣线锆炭质材料、硼化锆炭质材料,主体用铝锆炭质或者铝炭质材料,为了适应低碳钢的浇注,内层用铝镁质、Sialon陶瓷等不含碳的材料。对于浇铸铝镇静钢,水口往往结瘤而堵塞。对于这种情况,在浸入式水口采用透气环的方法进行吹氩,内层用非含碳的耐火材料和锆酸钙材料,都取得了较好的效果。钢厂为了急用,需要不烘烤就可以用的浸入式水口,即高抗热震的浸入式水口也应该发展,以满足用户的要求。通过设计梯形浸入式水口和在浸入式水口内孔安放叶轮而改变流场的方法而使钢液中夹杂物上浮和防止结瘤。浸入式水口结构的改进也是浸入式水口发展的一个重要内容。浸入式水口还有一个重要的问题,就是在浇铸过程中浸入式水口表面氧化,这使浸入式水口失去强度而破坏,因此表面刷一层防氧化层,取得了良好的效果。好的防氧化涂层往往氧化烧成都不会造成水口氧化脱碳。还有一个问题就是含碳耐火材料导热太大,造成水口表面温度很高,这会造成操作环境很坏,也造成钢水温度的下降而使结瘤加剧。解决的方法是浸入式水口表面夹一层耐火纤维毡,取得了较好的效果。总之,适应用户要求、满足不同钢种浇铸和长寿命的浸入式水口正在发展。

目前,我国浸入式水口的使用寿命还不高,一般在10h以内。这是多方面的原因造成的,即材质不好,耐用性不够,产品质量不稳定,使用保守和钢水供应不足,使连浇供应不上,造成脱节。而日本浸入式水口的使用寿命有的达到15h以上,我们有不少的差距。因此在材质方面应该实施创新,其使用水平应该提高,以提高我国浸入式水口的质量和使用水平。

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