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滑动水口常用耐火材料介绍

添加时间:2016年11月16日  浏览次数:

  滑动水口一般由驱动装置、机械部分和耐火材料部分(即上下滑板、下水口)组成。滑动水口的工作原理是通过滑动机构使上下滑板砖滑动,从而带动流钢孔的开闭来调节钢水流量大小的。与传统的塞棒系统相比,其操作安全可靠,节省耐火材料,因此得到了广泛应用。作为直接与温度极高的钢水接触,所以与生产安全和生产稳定有着非常紧密的关系,对滑动水口常用耐火材料选择上也是必须严格要求的。

  本文为您介绍滑动水口各个组成部分的常用耐火材料,带您了解滑动水口及常用耐火材料的工作原理。

  上滑板砖与上水口砖紧密配合,下滑板砖为移动式,并与下回扣转紧密相连。上、下滑板砖工作面接触严密,其平滑度为0.02~0.03mm,整个滑动水口系统由金属结构固定在盛钢桶底部,采用液压或机械驱动机构推动下滑板作直线旺夫运动。当滑板上的铸口错开时,盛钢桶可盛钢,反之则铸钢,并以铸口的重合程度,控制钢水流量。滑动水口承受钢水的冲刷和急冷急热的作用,致使滑板产生裂纹、铸口变大难以控制钢流,其使用寿命较低,一般为1~6次;1972年以来,回转式滑动水口得到了应用。其结构特点是上、下滑板砖呈圆形,借助于驱动机构,使之沿圆周方向作回转运动。在转动的下滑板上,设有数个(常用两个)直径不同的铸孔,可根据盛钢桶内钢水静压头及其铸孔孔径的变化,灵活调节铸钢的流速,也很少出现漏钢现象。在大型转炉和超高功率电炉用的盛钢桶上,采用回转式滑动水口铸钢,其水口平均使用寿命为3~6次,有时达10~12次;在连铸中间罐上,也采用滑动水口控制钢水流速,并有取代塞棒系统的趋向。

  1983年以前,滑板砖主要为二等高铝质不烧砖,经沥青浸渍处理后可增碳达5%~7%,并需磨平工作面,使用寿命为1~3次;随后,在大、中型盛钢桶上采用Al2O3含量大于80%的莫来石刚玉质或刚玉莫来石质滑板砖和Al2O3含量大于95%的刚玉质滑板砖,并在此基础上应用了抗渣性较好的铬刚玉质滑板砖。同时,为了提高其抗渣性、耐冲刷性和抗热震性,使用了铝碳质不烧或烧成滑板砖、烧成铝锆质和铝锆碳质滑板砖等。该类滑板砖的特点是:纯度高、强度大、耐冲刷和不粘渣,因此使用寿命高,一般为2~5次。滑板砖损毁严重处主要是铸孔,当采用锆质材料先制成铸孔环,然后镶嵌在滑板铸孔中,损毁后可几时更换效果较好。采用复合型滑板,可显著延长使用寿命。

  长水口用耐火材料

  为避免钢水从盛钢桶注入中间罐过程中的二次氧化,盛钢桶集流式水口的下端安装有长水口。为了避免从接头处吸入空气使钢水再氧化和吸氮,新的发展是采用“零度空气吸入式水口”装置。对长水口主要要求是良好的抗热震性,并能采取吸氮保护措施。常用的材质为熔融石英及铝碳质两种,前者因热膨胀低,无需预热可直接浇注,但冷至1000℃以下时会出现裂纹,铝碳质长水口成本较高,需预烘烤方可使用,但抗渣蚀性较强,可多次使用。在铝碳质长水口的渣线部位镶以耐侵蚀性强的铝碳质材料,使用效果良好。涂抗氧化釉可改善其抗氧化性,采用钢纤维,甚至碳纤维补强,可明显降低裂纹生成的敏感性,适用于多炉连铸工艺,使用寿命达4h以上。

  美国1989年开发了锆英石-氧化锆质和氧化铝-氧化锆质复合水口,使用寿命分别达到21次和16次,1991年日本新日铁公司以Al2O3-SiC-C质浇注料为基础,加入人造石墨和碳纤维,生产出用不定形料制作的长水口,均取得良好的使用效果。长水口用耐火材料见表1.

  表1 长水口用耐火材料

  浸入式水口用耐火材料

  浸入式水口设置在中间罐和结晶器之间,用以保护钢液不致氧化和飞溅、浸入式水口应具有良好的抗热震性及外部渣线部位抗侵蚀性并能防止脱氧产物Al2O3在内壁的沉积造成堵塞。

  浸入式水口的材质常用的为熔融石英质及铝碳质。熔融石英质水口由于耐侵蚀性较差,不适应多炉连铸及连铸钢种扩大的要求,两种浸入式水口的性能比较见表2。20世纪90年代以来采用铝碳质、铝碳-锆碳质复合式水口,日本还开发了在铝碳质材料的基础上添加ACT,AZTS合成原料的浸入式水口和以ZrO2-C补强的复合式水口。

  表2 两种浸入式水口的性能

  保护渣对浸入式水口外表的侵蚀是影响使用寿命的关键,采用烧结的氧化锆或氧化锆-碳质渣线套可保护铝碳质主体不受保护渣的侵蚀,并内镶SiC-C-BN内环提高其抗侵蚀性能,20世纪90年代初开始开发不吹氩、无堵塞新一代浸入式水口,据报道以Al2O3-Sialon-石墨作内衬的浸入式水口,不吹氩可进行多炉连浇。但不吹氩、无堵塞的新一代浸入式水口仍处于探索攻关阶段。为适应接近最终形状板坯及小方坯连铸的需要,各种新型浸入式水口正在开发。

  定径水口用耐火材料

  定径水口用于小方坯的浇铸,借助出口的孔径来调节浇注速度,因此要求口径处耐冲蚀,基本上保持恒定。定径水口一般用锆英石或氧化锆制造,其中ZrO2含量为60%~95%,亦可用锆英石石墨制造。为保证热稳定性,采用薄壁结构的镶衬套在水口本体中以降低热应力。为防止浇铸含铝量高的钢种时造成的堵塞,研制了CaO定径水口与CaO型和ZrO2镶嵌型的定径水口。为减少钢液的二次氧化,定径水口将逐渐采取浸入式。中国主要是使用ZrO2- ZrSiO4质定径水口镶衬复合水口,其中ZrO2含量为60%~75%。

  未来发展趋势

  由于连续铸钢技术正朝着提高效率、降低能耗、降低成本及扩大浇铸品种的方向发展,因此,对耐火材料提出了锌的要求。今后应解决Al2O3的堵塞问题;开发无需烘烤的铝碳质水口;研制薄壁异型及超薄壁浸入式水口以及高级复合滑板,并不断开发高级新型耐火材料。

关键词:滑动水口   
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