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2、薄板坯連鑄用浸入式水口
薄板坯連鑄作為新一代的連鑄技術在過去十年得到了飛速發展。截至1999年,世界上已有30家薄板坯連鑄生產廠家(包括中國的珠鋼、邯鋼),到2010年全球有可能建成75個薄板坯連鑄連軋工廠,總生產能力將達到1.9億噸,全球50%左右的熱軋卷板將由薄板坯連鑄連軋技術來生產。
浸入式水口是實現薄板坯連鑄工藝的三大關鍵材料之一。由于薄板坯連鑄的鑄坯很薄,厚度僅為50~70mm,從而要求結晶器兩側壁之間的距離要短。相應地,浸入式水口的外形尺寸嚴格受制于結晶器的形狀和大小。為保證與普通板坯連鑄相同的生產率,水口內腔應盡可能大。這些因素導致水口必須設計成為薄壁,壁厚一般為10~17.5mm。然而,決定水口使用壽命關鍵因素的渣線部
位的耐侵蝕行為與水口壁的厚度成正比,即在使用相同組分保護渣的情況下,薄板坯連鑄用水口的使用壽命要短于普通連鑄用浸入式水口。另外,由于薄板坯連鑄工藝中結晶器振動頻率高,鋼液在水口內流速快,保護渣粘度小而更具蝕損性等,浸入式水口將面臨更嚴峻的考驗。
因此,為了提高薄板坯連鑄用浸入式水口的使用壽命,水口材質在性能上必須具備優良的抗熱震性能、高抗侵蝕性、高的熱態強度和優良的抗氧化性。此外,由于薄板坯連鑄用浸入式水口的外形尺寸受結晶器形狀的限制,結構較為復雜,在設計及制備時應避免產生結構應力。表2列出了現今四種薄板坯連鑄機結晶器內使用的浸入式水口的材質、尺寸及壽命。
由于浸入式水口壁薄(15mm),使用壽命一般為3爐,從而嚴重地制約了連鑄過程和連鑄效率的提高。因此,有待于開發新的性能優良的浸入式水口材質。隨著我國鋼鐵工業向高效連鑄方向發展,薄板坯連鑄近兩年在我國得到快速發展,但是所用浸入式水口全部依賴進口。因此,研究薄板坯連鑄用浸入式水口無論在我國還是在世界上均是連鑄耐火材料的一個重要課題
3、長水口
長水口材質的設計主要依據澆鑄鋼種、澆鑄時間及中間包覆蓋劑的種類。目前主要采用Al2O3-C材質,該材質對鋼種的適應性強,特別適合澆鑄特殊鋼,對鋼水污染小。
為了滿足高效連鑄的需要,可根據長水口各部位不同的使用條件進行最佳組成設計,以獲得最長的使用壽命。在腕部,由于此處磨損大并容易吸入空氣,通常采用低SiO2或不含SiO2的Al2O3-C材料或適當降低石墨的含量。由于受中間包覆蓋劑及鋼水侵蝕,渣線部位往往成為影響長水口壽命的主要因素,為了提高渣線部位的抗侵蝕性,根據澆鑄鋼種和中間包覆蓋劑的不同,可采用ZrO2-C或MgO-C材質。
目前,長水口主要有兩個發展方向。一是不含SiO2長水口的研制。傳統的Al2O3-C質長水口通常含有一定數量的熔融石英以提高抗熱震性。然而,由于SiO2與MnO或FeO反應生成低熔點物質,從而降低了材料的抗侵蝕和抗沖刷性能。因此,在澆鑄高錳鋼或高氧鋼時,研制開發了不含SiO2的Al2O3-C材料。相對于傳統的Al2O3-C材料,該材料熱膨脹系數相對較大,必須精確控制預熱條件。