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１２ 马钢技术 ２００２年第１期 高效连铸条件下的耐材选择与分析 第二炼钢厂齐书祥 摘要根据高效连特的苛刻夺件，重点对连铸滑动水口、“三大件”噩中间包散状耐火材料 滑动水口 “三大件 中间包散状耐火材料 进行了使用选择分析，阐违了促进连铸的高效性噩进一步净化钢水的耐材选择方法。 美键词 高政连铸ｌ 前言 连铸使铸钢用耐火材料的消耗大幅度下 降，特别是高效连铸往往又使用品种多样的 功能性耐火材料。连铸用耐火材料因使用部 位不同而要求各异。从总体上讲，对连铸耐 控制长时间的浇钢，如采用中间包滑动水口 能使结晶器中钢液面的偏差控制在±５ｔｒｍｌ 之内。 滑动水口是浇钢中的关键装置，必须确 保其绝对安全可靠。据多年使用经验与众多 火材料的要求可以归纳为：耐高温、不与钢液 或合金元索发生化学反应、抗渣侵蚀性好、抗 高速钢流冲刷、高抗热冲击性能、气孔率低、 精确的几何尺寸、装配和使用时操作简单、质 量稳定及价格便宜等特点。 连铸用耐火材料对连铸过程起着决定性 作用，是连铸技术的重要组成部分。下面主 要介绍滑动水口、“三大件”及中问包散状耐 火材料。 资料表明，滑动水口使用过程中的损坏，主要 集中在滑板中心铸孔的边缘及滑动表面 影 响使用的主要因素为： （１）由于热震引起的孔洞周围的龟裂和 碎裂。高温下，１６５０～１６７０℃钢液与耐火材 料摄初接触时容易产生微裂纹和损伤。因 此，提高滑板的耐火材料的热震稳定性极为 重要 （２）钢液和熔渣的侵蚀和冲刷。滑板的 耐火材料抗侵蚀和冲刷能力将直接影响其寿 ２滑动水口 滑动水口由两块中心有孔（铸口）的滑板 组成。上滑板固定在盛钢桶的上水口之下， 下滑板和下水口固定在一个可以驱动的金属 命。侵蚀主要是钢液中的Ｍｎ、ＭｎＯ、ＦｅＯ、ＣａＯ 等成分与耐火材料的反应引起的。如耐火材 料中的ＳｉＯ２易与钢液中的ＭｎＯ反应生成硅 酸锰低熔物。因此减少原料中ＳｉＯ２含量是 提高抗侵蚀能力的有效途径 制品中的碳能 阻止腐蚀氧化物侵入和反应，这时碳的防氧 化是主要的。 滑动盒内，通过驱动拉杆，使滑板直线往复滑 动。当上、下滑板砖上铸口错开时，上水口孔 内填上填料，盛钢桶即可装钢 当铸口重合 时，即可浇钢，并可以通过铸口部分重合的程 度来控制浇钢速度 目前中间包也开始采用滑动水口，这样 不仅可以减少耐火丰ｊ料消耗，使控制更安全 可靠及易于自动化 最主要的是能更精确地 （３）滑板在滑动中的磨损。主要是凝固 的钢在滑动时引起滑板的磨损，因此，应提高 滑板的强度。另外，还要使树料保持低气孔 率的平滑表面，以减少钢液的贯穿干¨渗透，利 焦油和沥青浸渍提高表面润滑性并保持表 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００２第１期 马钢技术 １３ 面光滑 以上分析归结成对滑板耐火材料的要求 为：良好的抗热震稳定性、低热膨胀系数、低 弹性模量、高导热性、低Ｓｉ 含量、适量古 碳、气孔率低及良好的机械性能等。 滑板属于高档耐火材料。国际上首先使 用的是莫来石结合剐玉质材料。它是将高纯 刚玉（有的为含莫来石的烧结氧化铝，即高铝 料）和合成莫来石，通过高温烧成，使剐玉充 填于莫来石基质中，也可称为陶瓷结合高铝 滑板或烧成高铝滑板。－Ａｌ２ 含量一般为 ８０％～９５％，Ａｋ 含量越高，材料的抗侵蚀 性能越好。这类滑板经焦油或沥青程渍，有 的采用多次浸渍工艺来改善其抗侵蚀和抗热 震性能，尽管如此，因其使用寿命不太理想， 将逐渐被淘汰。 随着碳质耐火材料的不断发展，研究开 发了含碳耐火材料的铝碳质滑板。铝碳质滑 板的总碳含量～般为７％～１５％，其特点是 热导率大，热膨胀系数小，从而使抗热震性有 明显提高。另外，铝碳质滑板具有平均气孔 尺寸小及碳的抗侵蚀能力强等优点。目前滑 动水口的主要品种有烧成铝碳质滑板、不烧 铝碳质滑板、铝锆碳质滑板等。 应该指出，滑板的使用寿命不仅受材质 的影响，而且与钢种、滑动机构、钢包周转期、 冶炼操作有关。尤其是钢种对滑板的使用寿 命影响甚大，例如，对于沸腾钢、高锰钢和低 碳钢，则要采用烧成镁质滑扳。近年来，随着 滑板生产技术不断发展，连铸用滑板使用寿 命由原来的每次更换发展到现在连用４—５ 次更换的国际先进水平。 ３连铸“三大俘” 连铸“三大件”包括长水口、塞棒和浸入 式水ｕ，是连铸用耐火材料中的关键产品。 ３．１长水口 在钢液从盛钢桶进人中间包的过程巾， 为了防止浇钢中空气对钢水的氧化和钢水的 飞溅，在盛钢桶下水口处装上长水口，也称保 护套管。它是以一重量平衡机构压在滑板下 的锥形水口上，下部则浸人中间包钢液中。 为了防止空气从下水口与长水口的接缝处进 人，接缝处必须密封良好。最有效的密封方 法是在长水口的头部镶一块环形透气砖（透 气环），通过气室供人氩气，氢气通过透气环 封闭下水口与长水口之问的接缝。目前国内 用于长水口的材质有熔融石英和铝碳两大 类。前者热膨胀系数小，抗热震稳定性优异， 但抗渣蚀性较差，使用寿命为１～２次。后者 优点是抗侵蚀性好，使用寿命为６～８次。随 着多炉连浇技术的发展，铝碳质长水口将成 为石英水口的替代品。 ３ ２整体塞棒 中间包注人到结晶器的钢液量，至今大 多采用整体塞棒来控制 整体塞棒一般做成 中空的，如果在塞棒头部装上透气塞，这种吹 氩的塞棒有利于防止浸＾式水口的堵塞结 瘤。整体塞棒的材质主要是Ａｈ０ 一ｃ质而 渣线部位为 ｏ３一ｇｒ０２一Ｃ复合式，这种整 体塞棒已在国内全面推广使用，取得较好的 效果。随着连铸技术不断发展，国内许多大 型连铸机已经采用整体塞棒与滑动水口双重 控制注人到结晶器的钢液量，为确保多炉连 浇、提高连铸比起了重要作用。 ３．３浸入式水口 浸人式水口设置在中间包和结晶器之 间。其作用是防止锯液的氧化和飞溅，以及 调节结晶器内钢液的流动状态，防止裹进浇 铸保护渣和非金属夹杂，与整体塞棒配套使 用。就材质而言，浸人式水口可以选用熔融 石英质和铝碳质两种 熔融石英质浸入式水 口的热膨胀系数小，导热系数小而且不易结 瘤，但其抗侵蚀性较差，特别是不耐保护渣及 含锰钢液的侵蚀，使用寿命一般在４～５ｈ。 在多炉连浇中，越来越多地使用铝碳质、锚铅 维普资讯 http://www.cqvip.com
马钢碳质复合或其它复台纳锚碳质材料。其使用 寿命为８～９ｈ，是高敛连铸用浸人式水口首 选产品。 上几种铝碳质产品材质基本相同，制 造方法均采用等静压成型。但目前浸人式水 １３在浇铸过程中存在堵塞弊端，原因是Ｐｄ２０］ 水口内表面沉积而 ｆ起的结瘤。 ０ 沉 ｒＹ，＞ｑ仅降低了水口寿命，而且影响连铸操作 ｌ艺，影响多炉连浇，产量较低，多年来一直 围绕着连铸生产。 浸人式水口吹氩是防止堵塞的有效方 法，虽然吹氩法能有效防止 ２ 堵塞，但自 浸入式水口喷人的气体导致钢质量恶化。与 此同时围内还开发 Ｃａ０一ｚｒｏ２一Ｃ材料爿· 投人试片１。当采用Ｃａ０一ＺｒＯ２一Ｃ材料作浸 凡＿式水口ＩＪｇ壁时 其抗剥落性不能满足连铸 需要。近年来，陶内许多研究人员对浸人式 水口的形状进行研究，设计出环状阶梯式浸 人式水口，通过实践已证实环状阶梯式提人 式水口能有效地减少 Ｏ３堵塞，并已取得 良好效果 ４中问包散状耐火材料 ４ ｌ中间包工作层 连铸中问包是与钢液接触的最后一个容 器，对提高钢的质量．洁净钢十分重要。因此 要求中问包工作层耐火涂抹料对钢液污染 少、并能嚷收钢液巾非金属夹杂物。Ｃａ０具 有去除钢液中Ａｌ、ｓｉ、ｓ等夹杂物的能力，但 台ＣａＯ的耐火涂料极易水化．因此使用既能 抗水化又能抗覆盖剂侵蚀的镁钙质或钙质涂 料十分必要。目前同内大多采用碳酸盐为结 合剂，这样应注意 下置种情况： （】、ｌＪ 问包衬采用碳酸盐作为结合剂时， ｉｌ门－．－ｆ１问包衬在浇钢：甘所处的系件对铜液吸 磷确利 可能造成钢液增磷０ ００１％～ ０ ００２％ 技术 ２００２年第１期 （２）浇铸磷台量甚低的钢种，中问包衬最 好不采用磷酸盐结合的涂抹料。 （３）对于镁钙质或钙质中间包涂抹料，最 好采用对钢液无害的新型结合剂。 ４．２中间包永久层 连铸中问包永久层以往采用砖砌，其主 要缺点是整体性差，使用寿命短，更换修补频 繁，劳动强度较大。不定形耐火材料的发展 使得振动浇注料在中间包永久层的应用获得 成功。然而，由于永久层的厚度较簿，施工环 境差，给振动浇注料的现场施工带来许多不 便。为 改进施工方法，选用自流浇注料对 现场施工十分有利，它通过对骨料及颗粒级 配的选择，微粉、膨胀剂及减水剂的选择与加 人量的调整，其各项性能与振动浇注料一致， 使用寿命突破５００炉。并且施工方便，省力 省列，不需任何振动设备，是目前连铸中问包 永久层较理想的耐火浇注辩 ５ 结语 （１）连铸使铸钢用耐火材料的消耗大幅 度下降，特别是高效连铸往往又使用品种多 样的功能性耐火材料。连铸用耐火材料因使 用部位不同而要求各异，要求选用的滑动水 口、连铸“三大件”和中间包散装耐火材料具 有耐高温、不与钢液或合金元素发生化学反 应、抗渣侵蚀性好、抗高速钢流冲刷、高的抗 热冲击性能、气孔率低、精确的几何尺寸、装 配和使用时操作简单、质 稳定及价格便宜 等特点。 （２）我国目前连铸“三大件”产品质量已 达到较高水平。但是部分企业在生产装备、 检测手段 工艺质量管理等方面仍不完善，从 而影响ｒ产品质量的稳定和提高，只有按照 ＩＳ０９（Ｘ）０贳标要求健全质量保证体系 完善工 艺过程的质量管理，才能保证产品质量