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安平碳钢普碳钢中包连铸三大件的作用
发布者:金雅网络此账号禁止修 发布时间:2014-11-15 16:26 阅读:


中包连铸三大件的作用

2010-01-03 14:09:22|分类: |标签: |举报 |字号大中小

连铸三大件

  连铸用三大件

  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,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 a b c d e f化学组成 %

  al2o3

  f.c

  c+sic

  60

  28

  60

  25

  ≥60

  ≥18

  8~10

  55

  25

  60~70

  ≥25

  66.64

  18.69

显气孔率 % 13 ≤18 ≤18 ≤15 ≤13 11体积密度 g/cm 2.60 2.65 ≥ 2.60 ≥2.65 2.54耐压强度 mpa 25 18 ≥22≥20 32.6抗热震性 次

  1100℃ 水冷

10 ≥5 ≥5≥5耐火度 ℃≥1770 ≥1770

  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-al2o3-c复合塞棒,选用cao/sio22的电熔镁砂,含99%的高纯石墨,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。特级矾土铝含量大于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800~1000℃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,在使用时会造成制品断裂和穿孔事故。采用防氧化涂料,在1000℃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mcao·nal2o3反应,且材质强度高抗侵蚀性好。

  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700~1000℃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

  %

zro2

  %

c

  %

显气孔率 % 体积密度 g/cm3 抗折强度 mpa 热膨胀率 %水口本体 50~56 14~1828~33 16~20 2.3~2.4 10 0.50渣线部位 65 18 14 3.15 11 0.31

  (900℃)

透气环 88 9 24 2.80. 60

  (900℃)

  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。复合式浸入式水口性能见表10。

  表10 复合浸入式水口理化指标

  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 zrb2-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。

  表11 浸入式水口性能对比

  e 长时间多炉连铸的浸入式水口

  青耐在解决了水口内腔产生堵塞及防氧化涂料等难点后,开发了保温型吹氩浸入式水口,由于减少了温差,防止了因应力产生的裂纹,不同程度地减少了内腔持渣。在宝钢大型板坯连铸机上实现多炉连浇。

  f 薄壁铝碳-锆碳质浸入式水口

  薄壁浸入式水口由上段铝碳质和下段锆碳质复合,制成壁厚仅12.5mm的薄壁型水口。其抗热震性好,抗侵蚀性强,在使用中不掉片、不开裂、侵蚀轻微,可提高连浇炉数,降低耐材消耗,提高铸坯质量。

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