《连铸三大件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《连铸三大件（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、连铸三大件整体塞棒、长 水口（大包长水口）和浸入式水 口（中包所用水口），称为连 铸三大 件。其材质主 要是铝碳质，成型方法采用等静 压成型。这主要是因为：（ 1）连铸所要 求的整体塞棒 、长水口和浸入式水口的长度直 径比太大， 普通的压力机压制 的制品上下 密度差别太大。而用等静压压 制时，压制面上压力均匀，各个部位、断面上的体积密度 均匀一致。（ 2）等压可经压 制结合剂含量低、塑性差的较难 压制的泥料，高石墨含量 的刚玉料正是 属于这类泥料。（ 3）由于石墨的层片状结构， 在双面压制时易分层、取 向，引起层裂。随着石墨含量的增加，层裂倾向更明显。采用等静压成型可 以有效避免 层裂，保证产
2、 品质量。现在也有一种 解释是叫连铸四大件分别是 ：长水口、塞棒、中包水口 、浸入式水口 。 其实，浸入式水口是分两类：内装浸入式水口、外装浸入式 水口。内装的一般用于特钢 类（保护浇注 ），外装的用于普碳钢类。所以 ，广义上说还是 “连铸三大件 ”整体塞棒的特点:整体塞棒一 律采用等静压成型 ,其形状和尺寸取决于中间包的 容量, 钢水面的高度 和中间包水口的喇叭形状和孔径 的大小而定。其塞棒头有带空 心的 ,带吹 氩孔或带透气 塞的整体塞棒。固定方式是关键 ,一种采金属销 固定,一种采用 螺纹固定。塞棒的功能主 要是用于中间包开闭 ,除能自动控制中间包至结 晶器的钢水流量外 ,还 可通过塞棒
3、的 吹氩孔,向吵间 包吹入氩气和其它惰性气体 ,塞棒还具有控制钢 流和净化的 功能。整体塞棒材质 一般为铝碳质。在塞棒的头部带 有吹氩孔或镶有透气塞，在浇 注时， 氩气由塞棒孔 通过吹气孔或透气塞吹向浸入式 水口，氩气以细散的形式进入 钢水，可以 降低 Al2O3 的聚集量，减少 在浸入式水口内的沉积，延长整 体塞棒的使用寿命。我国整体塞棒 系统用耐火材料，研制成功刚玉质、铝碳质，以及组合的整体式，端 部采用 ZrO2-C 质材料再成型的铝碳锆 碳质复合式整体塞棒，镁碳质 整体塞棒、 Al2O3-SiO2-C 和 Al2O3-SiO2-ZrO2 质组合式塞棒， 以及采用防氧化剂，为提高寿 命，
4、 降低消耗发挥 了重要作用。表7 铝碳质整体塞棒理化指 标项目ABCDEFAl2O36060605560 7066.64化学组成%F.C282518252518.69C+SiC810显气孔率%131818152.602.652.54耐压强度MPa2518222032.6抗热震性次1100C水冷10555耐火度C17701770连铸生产过程 中，整体塞棒头部受侵蚀、冲刷 严重，特别是浇铸某些特钢， 如经Ca、Si 处理的钢种 或 P、S 合金化 的高速切削钢，塞棒 头部侵蚀过快，常因 无法控制钢 流速度而报废。开发的MgO-A12O3-C复合塞棒，选用CaO/SiO22的电熔镁砂，含99% 的高
5、纯石墨，并加抗氧化剂SiC和添加剂。使棒头充分发挥了 MgO-C材质耐侵蚀、抗 热震的优越性 ，其膨胀率也与 Al2O3-C 质相适应。复合 Al2O3-SiC-C 塞棒，棒体采用 Al2O3-C 质，塞头部 位 Al2O3-SiC-C 质。特级 矶土铝含量大于87%,电熔刚玉铝含量大 于99%,石墨C大于95%,采用等静压成型， 有效地解决 了 Al2O3-C 和 Al2O3-SiC-C 两种材质因热应力不同 ，而在高温下出现的界 面断裂。整体塞棒使用 前必须烘烤到8001000C方能使用，长时间的烘烤会使铝碳 制品表 面石墨氧化呈 疏松状态， 导致制品耐侵蚀性和 使用寿命降低， 在使用时会
6、造 成制品断裂 和穿孔事故。采用防氧化涂料，在1000 C以下表面形成一层连续的 光亮的釉层，且附 着力强，不产 生釉滴，抗氧化能力强。塞棒防堵塞措施：1、塞棒吹氩。当浇铸添加Ti、Ca或Si元素的特殊钢时棒端和 水口连接部位 ，易形成夹杂物堵塞，在塞棒头 采用多孔和缝隙式，氩气从此 吹向浸入式 水口，可防止 结瘤堵塞。 2、 气洗长水口。把氩气从中间包塞 棒的芯管上端吹入，通过 多孔质塞头砖 进入注流中， 不但可以防止水口 堵塞，而且还有细化夹杂和降 低夹杂的效 果。 3、尖晶石碳塞棒防堵 塞。钙处理钢对铝碳质材料侵蚀 ，严重新开发的尖晶石 碳塞棒，不与mCaOnA12O3反应，且材质强度高
7、抗侵蚀性好。2 长水口当钢水由钢包 向中间包浇注时 ,为了避免氧化和飞溅 ,在钢包底部的滑动水口 的下端 安装长水口 ,一端与下水口相 连,另一端插入中 间包的钢水内进行密封保护浇 注。长水口 其作用如下 ：（1）防止钢水二次氧化，改 善钢的质量；（ 2）减少钢中易氧 化元素的氧 化产物在水口 内壁沉积，延长其使用寿命；（ 3）长水口可多 次使用，降低耐火材料消 耗。长水口应具备 以下性能：（1）优异的抗热震性；（ 2）良好的机械性能和抗 震动的 能力；（3）抗钢液和熔渣的侵蚀性好；（ 4）边接处必须带有气封装置。长 水口的材质 一般有熔融石 英质和铝碳质两大类。熔融石英长水 口，采用泥浆浇注
8、法成型，其特 点是抗热冲击性好，有较高的 机械强 度和耐酸性渣 侵蚀，化学稳定性好。但其易与 钢水或渣中的铁锰等氧化物形 成低熔物， 在高温下石英 与碳反应被分解和气化，耐侵蚀 性差，也不利于冶炼洁净钢。铝碳质长水口 选用高纯原料，降低杂质含量，按合理的颗粒级配改善组织结 构，提 高抗侵蚀性能 ；调整天然石墨的含量，利用粗 晶鳞片石墨对钢液的不浸润性 ，以减少长 水口的结瘤；改进造型以减少水口裂纹；应用微粉技术，添加适量Al2O3微粉等增强高温强度和热稳 定性。铝碳质水口具有良好的抗 热震性，对钢种的适应性强。为防止水口 表面的碳在烘 烤和使用中被氧化， 在水口表面涂有防 氧化涂层。防氧化涂层
9、主要由长石 石英、粘土等原料组成，通过湿磨制成釉料，用人工或机械 方法涂抹在水口表面，这种 涂料在7001000C的范围内形成釉层，从而保护石 墨不被氧化或氧化极少。表 8 长水口的理化性能项目Al2O3%SiO2%Z%C%显气孔率体积密度g/cm3抗折强度MPa热膨胀率水口本体50 5614 1828 3316 202.32.4100.50渣线部位6518143.15110.31 (900C)透气环889242. 80.60(900C)对铝碳质长水 口，通过加入适量低膨胀材料( 熔融石英、钛酸铝)，增韧材 料(氧 化锆)和钢纤 维补强等的基础上，为进一步改 善其性能从材质上又采取提高 水口中
10、 Al2O3 含量，减少 SiO2 加入量，以确保热震性能，提 高使用寿命。国内开发的不 烘烤长水口，不烘烤直接使用，简化了工序，降低了能源消耗。并在 长水口与钢包 下水口接合部位采用氩气密封，发挥了长水口耐高温、抗侵蚀 、耐冲刷等 特点。此外还 有铬刚玉莫来石长水口 和 Al2O3-SiC-C 质浇注料制作的不定形 长水口， 均取得了较好 的使用效果。3 浸 入式水 口在连铸技术中 ,为提高铸坯质 量,在中间包与结 晶器之间设有浸入式水口 ,其主要作 用是 :(1)防止钢水二次氧化氮化和钢水的 飞溅 ;(2)调节钢水流动状态 和注入速度 ;(3)防止 保护渣非金属 夹杂物卷入钢水中 ,对促进
11、钢水中夹杂物的上浮 起重要作用 ;(4)对边铸拉 坯成材率和铸 坯质量有决定性影响。浸入式水口安 装在中间包底部，并插入结晶器 中。其主要形式有：A 整体型浸入式水口 ：这种水口不需用中间包 水口，其外形较长 ，一般在 700mm 以上。 有两种形式 ，一种是内装式水口 ，即由中间包内向外 安装，水口为整体结 构，密封性好 ； 另一种是外装 型水口，安装方式由中间包底向 内安装，目前国内尚未使用。B 组 合型浸入式水口 ：其形式由中间包水口和浸入式 水口组成。这种水口较短，一 般 不足 400mm。 在使用中浸 入式水口的上端与中间包水口的 下口相连，其下端插入结晶 器中。C 滑动 水口型浸入
12、式水 口：这种浸入式水口相当于滑动水口的下水口。浸入式水口 与 滑动水口的下 水口相连或下滑板相连。这种形 式是今后的发展方向。浸入式水口 具有一定的气孔率， 同样具有透 气性，外界空气在钢水流动产 生的负 压作用下渗透 到水口内部， 与钢水接触使其氧 化。因此在长水口和浸入式水 口的外表面 必须涂一层防 氧化釉层。无论何种材质和结构 的浸入式水口都必须满足以下 条件： (1) 保证正常拉速 时的钢水流通量 ;(2)尽可能使结晶器内 ,铸坯断面的热流分布均匀 ;(3)有利 于保护渣的迅速 熔化;(4)有利于夹杂 物上浮,不卷渣;(5)避免结晶器内钢液 面剧烈翻动;(6) 安装方便。3.1 浸入
13、式水 口的材质在连铸初期 ,采用热稳定性好 ,纯度高的熔融石 英浸入式水口 ,可以满足普通碳素钢 、 低锰钢、铝镇静钢等钢种的浇注。 但其在高锰钢及高碱度熔渣的条 件下，侵蚀非常严重 此时铝碳质浸 入式水口被广泛采用。 铝碳质浸 入式水口原料采用特级矾土、电熔刚玉或 烧结刚玉等， 添加石墨及防氧化剂，产品具有 抗侵蚀、耐热震等优点。其性 能见表 9。为解决浸入式 水口渣线部位被严重侵蚀 ,以及防止氧化铝附着 造成水口的堵塞 ,在铝 碳质的基础上 开发了一系列新型的浸入式水口 。A Al2O3-C/ZrO2-C 复合水口随着连铸技术 不断发展，钢种增多，拉速加大 ，要求进一步提高渣线部位的 耐侵
14、蚀 性，在渣线处 用锆碳材质做复合层。由 于 ZrO2 具有优良的化学稳定性 难以被 CaO-Al2O3-SiO2 系保护渣侵蚀，高温下熔入渣中 的 ZrO2 增加了渣的粘度，而未 被熔 解的 ZrO2 颗粒又增加了渣的表观粘度， 从而降低了渣对 ZrO2-C 层 的侵蚀，提高了水 口的耐用性。 ZrO2 含量越高抗侵蚀能力越强。B (MgO-C) -(Al2O3-C)-(ZrO2-C) 复合水口为提高浸入式 水口的耐用性，钢水流出部位采 用 MgO-C 质，以延长使用寿命和改 善浇铸速度的 控制，在渣线部位采用 ZrO2 质或 BN 以提高耐侵蚀性。本体部位 采用 Al2O3-C 质。C Z
15、rB2-C 保护套浸入式水口渣 线部位保护套，要求材质具有良 好的耐剥落性。 ZrC、 ZrN 的高温稳 定性欠佳，因而选择Zr的硼化物。采用ZrB-C材质，添加适量金属Al提高抗侵蚀性， 减小 ZrB2 的临界粒度，防止耐剥落 性下降。D添加AZT、AZTS材料的浸入式水口用烧结和电熔 法合成的 Al2O3-ZrO2-TiO2(AZT) 和 Al2O3-ZrO2-TiO2-SiO2(AZTS) 材料，具有膨胀系数低，耐侵蚀，还原气氛下稳定性好等特点。采用AZT和AZTS两 种原料，按一定的颗粒配比加入一定量的熔融石英(FS)，用树脂作结合剂，以等静压 成型的浸入式 水口，性能优良，具有机械强度高、耐侵蚀和抗热震性能好的特点，满足 多炉连浇的需 要。制品中加入 AZT 和 AZTS 后，水口具有 良好的抗热震性，其中以加 入 AZTS 的浸入式水口抗热震 性最佳。E 长时间多炉连铸的 浸入式水口在解决了水口 内腔产生堵塞及防氧化涂料等难 点后
