连铸三大件.docx

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A12O3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一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ABCDEF化学组成%A12O360>60三60>5560 〜7066.64F.C28>25三18>25三2518.69C+SiC8〜10显气孔率%13W18<18<15<1311体积密度g/cm2.602.65>2.60三2.652.54耐压强度MPa25>18三22三2032.6抗热震性次1100C 水冷>10三5三5三5耐火度C三1770三1770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/SiO2>2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A12O3-C质相适应复合Al2O3-SiC-C塞棒，棒体采用A12O3-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 A12O3-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°C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1000C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、尖晶石一碳塞棒 防堵塞钙处理钢对铝碳质材料侵蚀，严重新开发的尖晶石一碳塞棒，不 与mCa0・nAl203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）减少钢中易氧化兀素的氧化产物在水 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 熔融石英长水口，采用泥浆浇注法成型，较高的机械强度和耐酸性渣侵蚀，化学稳定性 铁锰等氧化物形成低熔物，在高温下石英与碳 性差，也不利于冶炼洁净钢和铝碳质两大类其特点是抗热冲击性好，有 好但其易与钢水或渣中的 反应被分解和气化，耐侵蚀量，按合理的颗粒级配改善 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；应用铝碳质长水口选用高纯原料，降低杂质含 组织结构，提咼抗侵蚀性能；调整天然石墨的微粉技术，添加适量A12O3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防氧化涂层主要由长石、石 人工或机械方法涂抹在水口使用中被氧化，在水口表面涂有防氧化涂层 英、粘土等原料组成，通过湿磨制成釉料，用表面，这种涂料在700〜1000°C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A12O3%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 〜5614 〜1828 〜3316 〜202.3~2.4100.50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A12O3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 刚玉一莫来石长水口和 Al203-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；⑵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 熔渣的条件下 质浸入式水口 氧化剂，产品、低锰钢、铝镇静钢等钢种的浇 ，侵蚀非常严重此时铝碳质浸 原料采用特级矶土、电熔刚玉或 具有抗侵蚀、耐热震等优点但其在高锰钢及高碱度 入式水口被广泛采用铝碳 烧结刚玉等，添加石墨及防 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A12O3-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A1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A12O3-ZrO2-TiO2(AZT)和A12O3-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，开发了保温型吹多炉连浇氩浸入式水口，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质复合，制成壁厚仅12.5mm 在使用中不掉片、不开裂、 提咼铸坯质量F薄壁铝碳一锆碳质浸入式水口薄。