李亚倩连铸用功能耐火材料的发展研究（二）-工业矿物

李亚倩连铸用功能耐火材料的发展研究（二）-工业矿物

李亚倩2、薄板坯连铸用浸入式水口
薄板坯连铸作为新一代的连铸技术在过去十年得到了飞速发展。截至1999年，世界上已有30家薄板坯连铸生产厂家(包括中国的珠钢、邯钢)，到2010年全球有可能建成75个薄板坯连铸连轧工厂，总生产能力将达到1.9亿吨，全球50%左右的热轧卷板将由薄板坯连铸连轧技术来生产。
浸入式水口是实现薄板坯连铸工艺的三大关键材料之一。由于薄板坯连铸的铸坯很薄，厚度仅为50～70mm，从而要求结晶器两侧壁之间的距离要短。相应地，浸入式水口的外形尺寸严格受制于结晶器的形状和大小。为保证与普通板坯连铸相同的生产率，水口内腔应尽可能大。这些因素导致水口必须设计成为薄壁，壁厚一般为10～17.5mm。然而，决定水口使用寿命关键因素的渣线部
位的耐侵蚀行为与水口壁的厚度成正比，即在使用相同组分保护渣的情况下，薄板坯连铸用水口的使用寿命要短于普通连铸用浸入式水口。另外，由于薄板坯连铸工艺中结晶器振动频率高，钢液在水口内流速快，保护渣粘度小而更具蚀损性等，浸入式水口将面临更严峻的考验。
因此，为了提高薄板坯连铸用浸入式水口的使用寿命，水口材质在性能上必须具备优良的抗热震性能、高抗侵蚀性、高的热态强度和优良的抗氧化性。此外，由于薄板坯连铸用浸入式水口的外形尺寸受结晶器形状的限制，结构较为复杂，在设计及制备时应避免产生结构应力。表2列出了现今四种薄板坯连铸机结晶器内使用的浸入式水口的材质、尺寸及寿命。
由于浸入式水口壁薄(15mm)，使用寿命一般为3炉，从而严重地制约了连铸过程和连铸效率的提高。因此，有待于开发新的性能优良的浸入式水口材质。随着我国钢铁工业向高效连铸方向发展，薄板坯连铸近两年在我国得到快速发展，但是所用浸入式水口全部依赖进口。因此，研究薄板坯连铸用浸入式水口无论在我国还是在世界上均是连铸耐火材料的一个重要课题
3、长水口
长水口材质的设计主要依据浇铸钢种、浇铸时间及中间包覆盖剂的种类。目前主要采用Al2O3-C材质，该材质对钢种的适应性强，特别适合浇铸特殊钢，对钢水污染小。
为了满足高效连铸的需要，可根据长水口各部位不同的使用条件进行最佳组成设计，以获得最长的使用寿命。在腕部，由于此处磨损大并容易吸入空气，通常采用低SiO2或不含SiO2的Al2O3-C材料或适当降低石墨的含量。由于受中间包覆盖剂及钢水侵蚀，渣线部位往往成为影响长水口寿命的主要因素，为了提高渣线部位的抗侵蚀性，根据浇铸钢种和中间包覆盖剂的不同，可采用ZrO2-C或MgO-C材质。
目前，长水口主要有两个发展方向。一是不含SiO2长水口的研制。传统的Al2O3-C质长水口通常含有一定数量的熔融石英以提高抗热震性。然而，由于SiO2与MnO或FeO反应生成低熔点物质，从而降低了材料的抗侵蚀和抗冲刷性能。因此，在浇铸高锰钢或高氧钢时，研制开发了不含SiO2的Al2O3-C材料。相对于传统的Al2O3-C材料，该材料热膨胀系数相对较大，必须精确控制预热条件。