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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(shù)在過(guò)去十年得到了飛速發(fā)展。截至1999年,世界上已有30家薄板坯連鑄生產(chǎn)廠家(包括中國(guó)的珠鋼、邯鋼),到2010年全球有可能建成75個(gè)薄板坯連鑄連軋工廠,總生產(chǎn)能力將達(dá)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(shù)來(lái)生產(chǎn)。
浸入式水口是實(shí)現(xiàn)薄板坯連鑄工藝的三大關(guān)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(jié)晶器兩側(cè)壁之間的距離要短。相應(yīng)地,浸入式水口的外形尺寸嚴(yán)格受制于結(jié)晶器的形狀和大小。為保證與普通板坯連鑄相同的生產(chǎn)率,水口內(nèi)腔應(yīng)盡可能大。這些因素導(dǎo)致水口必須設(shè)計(jì)成為薄壁,壁厚一般為10~17.5mm。然而,決定水口使用壽命關(guān)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(hù)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(jié)晶器振動(dòng)頻率高,鋼液在水口內(nèi)流速快,保護(hù)渣粘度小而更具蝕損性等,浸入式水口將面臨更嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
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(zhì)在性能上必須具備優(yōu)良的抗熱震性能、高抗侵蝕性、高的熱態(tài)強(qiáng)度和優(yōu)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(jié)晶器形狀的限制,結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,在設(shè)計(jì)及制備時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生結(jié)構(gòu)應(yīng)力。表2列出了現(xiàn)今四種薄板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器內(nèi)使用的浸入式水口的材質(zhì)、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(yán)重地制約了連鑄過(guò)程和連鑄效率的提高。因此,有待于開(kāi)發(fā)新的性能優(yōu)良的浸入式水口材質(zhì)。隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)向高效連鑄方向發(fā)展,薄板坯連鑄近兩年在我國(guó)得到快速發(fā)展,但是所用浸入式水口全部依賴(lài)進(jìn)口。因此,研究薄板坯連鑄用浸入式水口無(wú)論在我國(guó)還是在世界上均是連鑄耐火材料的一個(gè)重要課題
3、長(zhǎng)水口
長(zhǎng)水口材質(zhì)的設(shè)計(jì)主要依據(jù)澆鑄鋼種、澆鑄時(shí)間及中間包覆蓋劑的種類(lèi)。目前主要采用Al2O3-C材質(zhì),該材質(zhì)對(duì)鋼種的適應(yīng)性強(qiáng),特別適合澆鑄特殊鋼,對(duì)鋼水污染小。
為了滿(mǎn)足高效連鑄的需要,可根據(jù)長(zhǎng)水口各部位不同的使用條件進(jìn)行最佳組成設(shè)計(jì),以獲得最長(zhǎng)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(dāng)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(zhǎng)水口壽命的主要因素,為了提高渣線部位的抗侵蝕性,根據(jù)澆鑄鋼種和中間包覆蓋劑的不同,可采用ZrO2-C或MgO-C材質(zhì)。
目前,長(zhǎng)水口主要有兩個(gè)發(fā)展方向。一是不含SiO2長(zhǎng)水口的研制。傳統(tǒng)的Al2O3-C質(zhì)長(zhǎng)水口通常含有一定數(shù)量的熔融石英以提高抗熱震性。然而,由于SiO2與MnO或FeO反應(yīng)生成低熔點(diǎn)物質(zhì),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(shí),研制開(kāi)發(fā)了不含SiO2的Al2O3-C材料。相對(duì)于傳統(tǒng)的Al2O3-C材料,該材料熱膨脹系數(shù)相對(duì)較大,必須精確控制預(yù)熱條件。
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