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耐材常用知识
耐材常用知识
1.减性炉渣和酸性炉渣的定义
炉渣碱度就是用来表示炉渣酸碱性的指标。
尽管组成炉渣的氧化物种类很多,但对炉渣性能影响较大和炉渣中含量最多的是氧化镁等氧化物,因此通常用其中的碱性氧化物和酸性所化物的质量分数之比来表示炉渣碱度。
炉渣碱度分为二元碱度,三元碱度和四元碱度。
渣的碱度在一定程度上决定了其熔化温度、熔化性温度、粘度、稳定性以及其脱硫和排碱能力等性质。
因此碱度是非常重要的代表炉渣成分的实用性很强的参数。
炉渣成分可分为碱性氧化物和酸性氧化物两大类。
现代炉渣结构理论认为熔融炉是由离子组成的。
熔融炉渣中能提供氧离子的氧化物称为碱性氧化物,反之,能吸收氧离子的氧化物称为酸性氧化物,有些既能提供又能吸收氧离子的氧化物则称为中性氧化物或两性氧化物。
以碱性氧化物为主的炉渣称为碱性炉渣,以酸性氧化物为主的炉渣称为酸性炉渣。
生产中常把二元碱度R〉1的叫碱性,把R〈1的叫酸性渣
2.蜡石在耐火材料中的突出表现
一般蜡石含Al2O315%~30%,SiO270%~85%,其他杂质成分很少,是良好的半硅质耐火原料。
很早以前美国就将大块蜡石凿成砖块,砌筑烟囱和炉底,俗称耐火石或炉石。
以蜡石为原料制造耐火材料,日本已有百年历史,至今仍然大量生产蜡石质耐火材料。
我国蜡石砖从半工业试验开始基本上是采用蜡石生料制砖,加入10%结合粘土配料,为了减少Fe2O3、K2O、Na2O等杂志成分,有的制品加入5%结合粘土,或者采用全部蜡石配料。
蜡石硬度小,采用轮碾机或反击式破碎机组成,就可以配料制转。
轮碾机破碎的蜡石颗粒呈圆形、表面光滑,制砖泥料容易达到紧密堆积,使制品的气孔率较低。
蜡石可以直接作为耐火混凝土骨料,轻烧或煅烧后的蜡石作耐火混凝土骨料更好些。
因为蜡石煅烧后,硬度增加、容量减小,具有良好的热震稳定性及较高的强度。
从施工机械化,接生劳动力,节省能源的观点出发,盛钢桶内衬从投资成型开始,以及捣打、喷补修理等,向不定化发展。
蜡石可以作为散状的投射料、捣打料和喷补料,
含碱亮较高,烧结性好的绢云母质蜡石,可以用来制造高致密的特殊耐火材料,用于炉窑磨损较大的低温部位。
蜡石在硅砖性质有比较明显的影响。
硅砖配料中引入1%叶蜡石和3%英石叶蜡石时,硅砖中的石英几乎完全转化,石英的鳞石英化过程明显停滞,形成方石英结构,制品有较高的性能指标。
如变型温度为1650℃,如果加入叶蜡石超过1%时,变形温度降低到1630℃。
在磷酸盐结合的刚玉混凝土中,加入蜡石后,能使凝固温度降低到室温。
在适当的温度下(937℃以下)能提高温度,可是大大降低软化温度,但制品的热震稳定性提高。
蜡石与结构粘土共同磨细制成耐火泥浆或耐火涂料,奕可以在蜡石粉中添加无机及有机粘结剂制成泥浆或涂料。
由于蜡石在高温下略有膨胀性,蜡石泥
3.连铸耐火材料的应用
连铸耐火材料与连铸技术的发展有着密切的关系,是保证连铸生产的关键材料之一,两者是互为促进、相辅相成、共同发展的。
连铸用耐火材料所包括的范围,一般认为应从钢包用耐火材料算起,包括中间包和中间包至结晶器之间用的耐火材料。
钢包用关键材料为工作衬用耐火材料,主要有高铝砖和铝镁碳砖,用于砌筑包壁。
还有镁碳砖,主要用于钢包渣线部位。
目前一些钢厂还使用铝镁浇注料和铝镁尖晶石浇注料作为钢包衬。
钢包用透气砖,其材质主要为刚玉质。
其作用主要为:
调整钢包内钢水温度、成分均匀化和净化钢水。
要求其使用寿命与钢包同步,吹开率大于80%。
钢包至中间包用长水口,其上口与钢包滑动水口相连,下端插入中间钢包水中。
其作用为防止从钢包进入中间包的钢水的二次氧化,提高钢水的清洁度。
中间包关键材料为其工作层用耐火材料,主要有涂料,其材质主要有镁铬质和镁质涂料。
其特点为:
维修方便,更换迅速,提高中间包作业率;延长砖衬使用寿命;可以使用普通耐火材料做包衬,降低造价,便于清理残钢和残渣,减轻清包劳动强度;涂料耐侵蚀性较好,有利于提高钢水质量。
另一种工作层材料为绝热板,其主要材料有硅质,镁质和镁橄榄石质绝热板。
采用绝热板后,中间包可以实现冷包浇注,其优点是可以节能;加快中间包周转,提高作业率;绝热效果好,钢水在中间包内温降较小,有利于中间包作业。
硅质绝热板适用于普钢连铸,镁质绝热板适用于特钢连铸,而镁橄榄石质绝热板则介于上述两者之间。
中间包滑动水口通常由三层式滑板组成,滑板材质于包钢滑板材质相仿,但目前主要铝锆碳质滑板,其使用安全可靠,使用寿命较高。
中间包整体塞棒,主要用于中间包至结晶器的钢水流量控制。
亦可由塞棒向中间包水口吹氩,防止水口堵塞。
其材质为铝碳质,为了提高其使用寿命,可在其头部复合镁质或锆质材料。
水平连铸用关键耐火材料主要是分离环,其材质主要为氮化硼基、氮化硅基材料。
其特点为耐热冲击性好,不与钢水浸润和易加工性好。
浆和涂料不易产生裂纹,砖缝体积稳定。
对于含铁较高的蜡石可以用做耐火泥浆。
4.结合剂对耐火喷涂料性能的影响
高炉炉顶直立段、升管、重力除尘装置中设计使用耐火喷涂料,由于交货时间和工期紧张,根据耐火喷涂料指标要求,着重考虑耐火喷涂料的强度和施工性能,经多次实际喷涂模拟实验,最终找出了结合剂和添加剂的有效组合方法。
1不加黏土时,用手甩料时无黏结性能,随着黏土加入量的增加,黏结性能逐渐变好;当加入量为3%时,喷涂料具有非常好的黏结性能,考虑到黏土加入量对高温线变化有较大的负面影响,最终选择加入3%的黏土量。
2外加剂加入量对耐火喷涂料性能的影响。
随着减水剂加入量的增大,耐火喷涂料所需加水量具有逐渐下降的趋势,但减水剂在降低加水量的同时,也会降低耐火喷涂料的黏结性能;当减水剂加入达到一定量,在进行小实验时,耐火喷涂料无法黏结于简易铁板上;在模拟喷补时,即产生喷涂坍塌坠落现象。
3缓凝剂和促凝剂加入量对耐火喷涂料性能的影响。
缓凝剂和促凝剂的主要作用是控制耐火喷涂料的硬化时间,即喷涂后表面可修补时间和最终硬化时间与强度。
在模拟喷涂实验中,喷涂表面具有5个小时左右进行喷涂后的表面平整,并且最终硬化时间一般在10个小时左右,强度效果良好,用锤子击打喷涂表面时,感觉材料强度比较好。
其他组合,在缓凝剂不加或加入量过少时,材料硬化太快,容易丧失表面修补性能,同时喷涂料快速硬化后,水泥无法进一步水化,影响最终强度。
根据耐火喷涂料的指标要求,研究得出以下结论:
①采取水泥和黏土的复合,当水泥和黏土加入量均为3%时,耐火喷涂料可以获得比较符合实际要求的强度和喷涂黏结性能。
②采用聚合磷酸盐可以适当降低材料的加水量,但加入量过大容易使材料产生喷涂坍塌。
经研究认为,聚合磷酸盐加入量为0.2%比较合适。
③缓凝剂和促凝剂复合,可以控制耐火喷涂料的表面修补时间、最终硬化时间及最终硬化强度,当缓凝剂加入量为0.3%、促凝剂加入量为0.02%复合时,可以获得满意的喷涂施工控制效果。
④由于耐火喷涂料实际模拟喷涂试验工作量非常庞大,而通过小型实验可以判断模拟喷涂试验的可行性,确定出一种高炉耐火喷涂料的研究方法,从而极大地提高耐火喷涂料产品的研究开发效率。
5.耐火材料对炼钢产业的影响
自八十年代以来,由于世界各国在国防、交通、石油及汽车等行业的发展与技术进步,对钢材性能的要求日益苛刻。
实践证明,钢材的纯净度越高,其性能越高,使用寿命也越长。
钢中杂质含量降到一定水平时,钢材的性能将发生质变。
随着社会需求的不断提高和工业技术的发展,预计未来对钢的洁净度将提出更高的要求。
高纯净钢的生产除了需要在冶炼技术上采取相应的新工艺、新技术外,还与相关耐火材料的技术与质量密切相关。
从某种程度上讲,耐火材料产品质量的优劣,决定了高纯净钢生产的成败。
冶炼过程中,若耐火材料使用不当,钢水会与耐火材料反应,从而导致钢水增碳、增氧、增夹杂等不良后果。
钢水的洁净度难以达到高纯净钢的要求。
而若采用合适的耐火材料,不仅可以防止耐火材料对钢水的二次污染,而且还可以吸收钢水中的P、S等杂质,起到净化钢水的作用。
目前连铸用耐火材料主要还是含碳材料。
碳的存在显然对高纯净钢的浇铸是不利的。
因此,通过材质的改进,开发无碳或低碳连铸用耐火材质体系,以尽可能降低碳对钢水的污染,同时也达到提高其使用寿命的目的。
20世纪80年代前后,含碳耐火材料在钢铁冶炼炉衬中使用取得了巨大成功。
几十年来,炼钢转炉、电炉、钢包等炉衬用耐火材料,如镁碳砖、铝镁碳砖,以及连铸系统用功能耐火材料,如铝碳质、铝锆碳质水口、滑板、塞棒等含碳耐火材料在炼钢工艺过程中一直发挥着重要作用。
但随着我国对各种优质钢种需求的不断增加,如汽车工业的迅速发展对低碳高强钢板的需求的急剧增加,钢铁冶炼技术人员对各种耐火材料在冶金工艺过程中对钢中的增碳愈加重视起来,要求在冶炼低碳优质钢种工艺过程中尽量减少含碳耐火材料的使用对钢水降碳所带来的不利影响。
随着连铸的发展和钢材市场的需要,国内外将会进一步研究改进连铸用耐火材料,以开发长寿命的无碳浸入式水口和长水口、长寿命和洁净效果较好的镁钙质中间包工作衬、镁钙质挡渣堰,以及长寿命的无碳滑板、滑动水口和钢包无碳渣线等耐火材料。
这些问题的解决,需要耐火材料行业和钢铁行业紧密合作,共同努力才能实现。
6.长水口和滑动水口的研究进展
长水口对于防止钢水从大包注入中间包时的飞溅和二次氧化、避免炉渣卷入中间包内、提高铸坯质量和钢材收得率具有极为重要的作用。
长水口已经由石英质发展到铝碳质长水口,以及无碳复合长水口。
最近有报道采取内插浇注料或整体成型的无碳长水口,来减少碳熔出量的例子。
滑动水口和滑板由高铝质发展到现在的铝碳质、铝锆碳质、A-MA质、镁碳质和ZrO2陶瓷环等多品种,以满足不同钢种和使用要求。
现在滑动水口和滑板向无碳、高寿命、高热态强度、好的抗氧化性和高抗热震性方向发展。
其中无碳材质滑板的开发是今后滑板研究的主要方向之一。
除滑板控制钢流量之外,还有塞棒。
目前塞棒主要是等静压成型的整体塞棒和组装的塞棒,他们的使用寿命基本上都是在10h以内。
整体塞棒一般为铝碳质,而组合塞棒是由高铝袖砖和铝碳塞头组装起来的。
为提高使用寿命,当浇注镇静钢时,塞头用ZrO2-C材料,当浇铸处理钢时,塞头用镁碳材料。
目前,市场还开发使用了一种塞棒为铝碳质,塞头为锆碳质,并在塞头内安设吹气嵌入件的整体塞棒,效果也非常不错。
但是塞棒的使用寿命还不能满足高寿命中间包的要求,开发使用寿命在20h至30h以上的无碳塞棒是耐火材料科技工作者的研究方向之一。
7.浸入式水口的研究进展
随着钢铁连铸工业几十年的发展历史,作为连铸三大件的重要组成部分浸入式水口经历了几代产品的更新。
最初使用的是石英质水口,由于石英质水口耐侵蚀性较差,后来发展了铝碳质水口。
铝碳浸入式水口的优点是在抗侵蚀、抗热震性等性能上有了很大的提高,对钢种的适应性强,几乎适用所有钢种。
但缺点是由于水口中含有大量的碳和硅成分,在浇铸过程中会使钢液增碳增硅,使钢液夹杂物量增大,影响钢的质量,尤其对于连铸高品质钢影响更大。
水口的结瘤不但堵塞钢水从中间包流向结晶器,影响其使用寿命,同时它还影响钢水的流向,从而影响钢水的质量。
为解决这一问题,不少研究工作者做了大量的工作,同时也取得了很大的进展。
据介绍,采用浇注料的方法制作了不含碳的浸入式水口,国外某钢厂通过使用上述无碳浸入式水口,避免了由水口堵塞引起的操作和质量事故,减少了由降低吹入Ar气流量引起的产品缺陷,其连浇次数为5炉。
国内也开始了无碳浸入式水口的研究。
提高浸入式水口使用寿命除了避免内孔结瘤外,其渣线部位的抗侵蚀性能也是影响其寿命的一个重要因素。
目前在渣线处普遍采用ZrO2-C材料,与以往的Al2O3-C材料相比,抗侵蚀性得到了明显的提高。
考虑ZrO2-C材料的抗热震性不如Al2O3-C材料,也有在渣线部位采用三层结构,外层采用普通ZrO2-C材质是为了保证在最初与钢水接触时材料有足够的抗热震性,中间层采用的低碳ZrO2-C材质保证材料具有优良的抗侵蚀性能,内层材料为本体材料。
随着高效连铸的发展,如何提高渣线部位的抗侵蚀性能是获得长寿浸入式水口的关键。
薄板坯连铸作为新一代的连铸技术在过去十几年得到了飞速发展。
但薄板坯连铸用浸入式水口由于受到使用条件的限制,其使用寿命受到严峻的考验。
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基本全部依赖进口。
因此,研究长寿无碳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。
8.我国非金属矿资源现状
我国非金属矿产资源的特点是:
东部地区探明储量增幅减缓,大部分矿山进入中晚期,储量和产量逐年降低,接替资源勘探不足,但东部地区对非金属矿资源的需求量较大;西部地区资源储量丰富,地质工作程度浅、推断储量大,开发利用的自然条件差,市场需求量少;东北部地区部分资源储量丰富,品位好,开发利用起步早,具有较大的发展空间。
我国非金属矿资源具有一定优势:
1、种类比较齐全
已发现的91种资源,涵盖了冶金辅料、化工原料、建材原料和其他非矿品种。
部分非金属矿资源储量在世界占有较大比重:
硅灰石43%、石墨32%、菱镁矿30%、重晶石20%、硼矿物16%。
2、资源总量较大,资源有一定保证程度
9.竖炉用耐火材料
(一)燃烧室
燃烧室是竖炉的主要砌体,一般采用粘土砖或高铝砖砌筑。
如杭钢两个燃烧室砌砖量大约120t左右。
砌缝要求小于2mm,拱顶等重要部位均采用701灰浆,炉底及其他部位采用一般泥浆。
在砌砖过程中,由于工作面大,砖的数量多,如有一处达不到砌砖质量要求(如砖缝大、泥浆不饱满等),赤热的气体就会从这些薄弱处穿透并沿炉壳内壁窜动,从金属炉壳不严密处漏出。
膨胀问题主要靠砌体外部的保温砖、鸡毛灰等填料,以便缓冲耐火砖砌体的膨胀或收缩。
燃烧室采用半圆拱顶矩形燃烧室,其优点是结构简单,配制紧凑,密封性好,燃烧室压力低。
为了保证其气密性,每层砖都采用磷酸盐泥浆砌筑,砖缝不大于2mm。
整个燃烧室砌体采用周边膨胀缝。
此外,在燃烧室底部设置若干组多向滑动支座。
一方面用以补偿热膨胀造成的位移,另一方面可减少捣固燃烧室也很简单可靠。
(二)导风墙
竖炉采用导风墙技术,是我国的一个创新,它的存在,是炉内有了通道,有效地缩短了冷却风所通过的料层,使阻力大大减小,冷却风量相对增加,冷却效果得到改善,同时也使主风机电耗大大降低。
导风墙工作条件恶劣,它不仅承受高温气流的冲刷,而且也受到球团矿巨大的侧压力及磨损。
所以,要求导风墙用砖性能优异,一般采用优质粘土砖或高铝砖。
10.延长出钢口使用寿命的办法
出钢口收到钢水的冲刷和许多材料的侵蚀,造成寿命短的问题,是困扰许多钢厂的难题,为此,巩义市奇特耐材有限公司经过实践总结出延长出钢口使用寿命的办法:
(一)改进材质:
1.镁砂
2.出钢口砖采用轻烧油浸工艺
3.采用烧成油浸砖
4.采用镁碳砖
5.采用等静压成型的套管复合出钢口砖。
(二)造粘渣:
较高渣碱度和氧化镁含量,较低的氧化铁含量,减少萤石加入量,在保证操作顺行的前提下造粘渣,减少渣对出钢口的浸蚀。
(三)控制好出钢温度:
减少高温钢,防止用吹低碳来提高温度,减少钢水对出钢口的浸蚀。
(四)挡渣出钢:
可采用挡渣球、挡渣器等机械挡渣方式将炉渣用机械挡在出钢口外,只要出钢口不出渣或少出渣,出钢口就会减少或免于炉渣的浸蚀,而有效地提高出钢口寿命。
(五)定期更换出钢口砖:
这也是国外已普遍采用的办法,用简单的机械将旧砖消除,然后安放新的出钢口砖。
11.耐火材料在加热炉上的应用
轧钢加热炉的炉顶形式分拱顶和平顶两种。
拱顶用耐火砖砌筑,一般内层是232mm或300mm厚的耐火砖层,外铺保温层,这种型式只在炉膛宽度小于3m的小炉子上使用。
大型炉子都采取平炉顶。
早先的平顶是用异形耐火砖吊挂,但自从不定形耐火材料推广使用以来,轧钢加热炉的炉顶就几乎全部使用耐火浇注料或耐火可塑料制作了,典型的耐火浇注料炉顶结构有两种。
一种为整体浇注结构,施工时,先支好模板,并把锚固转固定到炉顶钢结构上,然后浇注耐火层,注意留好膨胀缝;耐火层上面的保温层使用轻质浇注料。
第二种为预制块结构,这种结构出现于不定形耐火材料使用的初期,其优点是便于施工与检修,但用料多,炉顶保温不好,已逐步被整体浇注结构所替代。
90年代后期以来,加热炉用快干浇注料、快干自流浇注料和快干抗渣浇注料。
这类材料既保证了低水泥、超低水泥和无水泥浇注料的优良使用性能,还可以快速施工,特别是可以快速烘烤,使整体浇注料的炉体在3~5天以内完成烘烤,而快干抗渣浇注料除了上述特点外,还具有优良的抗氧化铁皮侵蚀特性。
蓄热式加热炉是近年来发展起来的一种新式加热炉。
蓄热式加热炉最大的特点是高效节能,平均节能率在现有的基础上再提高30%,而且降低了污染物排放量,尤其是NOx排放量,因此,这类加热炉受到了冶金行业的极大重视。
蓄热式加热炉主要有通道式加热炉、外置式蓄热式加热炉和烧嘴式加热炉三种。
同一般的加热炉相比,蓄热式加热炉的燃烧方式、换热方式、换热介质等方面都发生了重大的变化,炉型结构也发生了变化。
12.使用硅砖应注意的问题
在硅砖生产时,Al2O3的存在不仅会增加在高温下硅石液体形成的趋势,而且会延缓硅石的分解,当它与普通催化剂混合时,还会降低其活性。
从Al2O3-SiO2的系的二元相图可见,当Al2O3含量达到5.5%时,将与SiO2形成低共熔混合物,共熔温度仅为1545℃。
硅石中的TiO2在量不是很大的的情况下不仅不影响石英的转化,而且还可改进制品的热震稳定性。
但含量过高则会严重影响制品的高温性质。
碱类物质将严重影响制品的耐火度,而Fe2O3和CaO虽然也是熔剂,但如果它们呈分散状态存在,可视为有益组成。
硅石中的杂质成分主要是由硅石表面自然存在在粘土物质带入的,而大多数硅石中的Al2O3和碱类物质以水云母的形式存在。
为了降低硅石原料中的Al2O3的含量,原料使用前要经过拣选,水洗涤。
因为硅石原料中Al2O3的来源,多是硅石表面的粘土附着物,通过冲洗可除去三分之一的Al2O3和粘结在石英裂纹中的残留物。
此外对硅石的块度应有一定的要求,块度越小引进的杂质越多,尤其是Al2O3。
13.炉渣的主要成分
炉渣成分来自以下几个方面。
1.矿石中的脉石
2.焦炭灰分
3.熔剂氧化物
4.被浸的炉衬
5.熑渣中含有大量矿石中的氧化物
对炉渣性质起决定性作用的是前三项。
脉石和灰分的主要成分是SiO2和Al2O3,称酸性氧化物;熔剂氧化物主要是CaO和MgO,称碱性氧化物。
当这些氧化物单独存在时,其熔点都是很高,高炉条件下不能熔化。
只有它们之间相互作用形成低熔点化合物,才能熔化成具有良好流动性熔渣。
原料中加入熔剂的目的就是为了中和脉石和灰分中的酸性氧化物,形成高炉条件下能熔化并自由流动的低熔点化合物。
炉渣的主要成分就是上述四种氧化物。
用特殊矿石冶炼时,根据不同的矿石种类,炉还会有MnO等氧化物。
另外,炉渣中总是含有少量的硫化物。
14.浸入式水口的工艺效果
浸入式水口对钢水质量的影响有正反两方面,一方面浸入式水口对钢流的保护作用,防止钢水的二次执化而洁睁钢水;另一方面同钢水发生化学反应并侵蚀而污染钢水。
浸入式水口的材质对钢中人型夹杂物的影响见表1。
出口角度减小,夹杂物个数少,Al2O3-C质夹杂物大大小于石英质。
有关数据表明:
Al2O3质造成的夹杂物尺寸仅为石英质夹杂物尺寸的一半。
通过实践得出以下结论:
●不同材质水口的热稳定性、耐腐蚀性、使用寿命等有所不同,其材质影响钢水的清洁度。
●石英质浸入式水口适用于浇注一般钢种,铝碳质浸入式水口适用于浇注优质钢种。
铝碳质浸入式水口对钢种的适应性强于石英质浸入式水口。
15.浸入式水口的堵塞原因及措施
1浸入式水口的堵塞原因
(1)水口中的SiO2与钢水中的Al、Ti生成网络状的Al2O3沉淀。
(2)耐火材料中的Al2O3被铝碳质中的C还原为Al,与钢中[O]反应生成Al2O3沉积。
(3)石墨良好的导热性使水口内壁及钢水界面温度降低,导致Al2O3沉积。
(4)铝碳中石果先期脱碳,造成水口壁凹凸不平,利于钢水中的Al2O3沉积。
2防止水口堵塞措施
(1)采取在界面上形成低熔点物质的水口材质,可以有效控制水口附着Al2O3,如采ZrO2-CaO-C质,由于CaO、ZrO2分解生成了CaO、ZrO2、Al2O3低熔物相,并随钢水的流动而消失,故有效地抑制Al2O3的附若生长。
(2)句浸入式水口内吹氢气,减少脱执产物附若频率。
(3)在中间包控制温度下降,使用带狭缝的绝热水口,减少脱执产物的附若频率。
(4)优化水口的几何形状,并使水口壁光滑,不易被钢水润湿等。
16.浸入式水口的应用
1浸入式水口使用寿命及效果的影响因素
1.1定径水口或快换水口的安装足否垂直,若不垂直,从定径水口下到浸入式水口的钢流直接冲击水口壁,使局部冲刷而降低使用寿命。
1.2定径水口足否对中,对中误差大,钢流在结晶器中的回流不均衡,既影响洁睁不平衡,又使浸入式水口熔损不均匀。
1.3钢水温度对浸入式水口影响极大,温度低,易堵塞水口;温度高,对结晶器及浸入式水口的熔损严重。
1.4钢水成分对浸入式水口熔损影响最大,钢水中[S]增多,熔损量大;[0]增多,熔损量增大,尤其足Al2O3高于[O]含量时,ZrO2熔损严重;低于[O]含量时,SiO2熔损严重;[Mn]对熔融石英质水口的熔损量极大,随着[Mn]的增多,熔损量急剧提高。
2浸入式水口对工艺质量的影响
2.1浸入式水口的插入深度对结晶器液面的波动值有一定程度的影响。
随着插入深度的增大,结晶器上部钢液滞留程度增大,抑制夹杂物的充分上浮。
优良的结晶器浸入式水口应使结晶器液面平均波高值小,波动值稳定且最大波高值较小。
一般的浸入式水口的插入深度对于板坯侧孔上檐到液面h=100mm;对于方坏h=50mm。
2.2浸入式水口的形状在很大程度上支配着钢水在结晶器内的流动状况,也对非金属夹杂物上浮分离和凝固壳厚度的形成有重大影响。
因此,它足影响铸坏内夹杂物分布及铸坯表面缺陷等质量状况的非常重要因素。
对浸入式水口的通钢量要求一定的中孔流速,侧孔形状从水模试验及相关资料表明,矩形或椭圆效果好,且S侧孔×2/S中孔=3为宜。
17.侵入式水口不同材质特性比较
1热震稳定性
熔融石英的热膨胀率小,如含SiO299%的石英玻璃1000℃的热膨胀率为。
0.O5%~0.056%,而高铝质材料在1000℃是的热膨胀率为。
0.55%。
由于熔融石英的热膨胀率小,当温度急剧变化时产生的热应力就小,在使用前不需烘烤,铝碳质浸入式水口必须经过高温烘烤,否则易开裂。
熔融石英质较铝碳质的热震稳定性好。
2洁净钢水性能
随若钢中Mn含量的增加,熔融石英质的熔速是直线上升,如图1所示。
渣线部位的融损足由于脱碳反应与熔渣作用,即钢中的Mn与Si02发生反应,并形成熔点为1250℃的低熔物,从而降低了水口中表面层粘度,引起剧烈的熔损,残熔物混杂到钢水中,易形成非金属夹杂。
因此,当钢中的Mn含量超过。
0.6%以上,铝碳质优于熔融石英质对钢水的洁净作用,使用熔融石英质浸入式水口足不适宜的。
生产实践表明,用熔融石英质浸入式水口浇Q345,水口侵蚀速度达6~10mm/h,浇铸普碳钢则为1~1.5mm/h。
3保护渣的作用
对于酸性保护渣,在高温钢水中,熔融石英质水口表面形成高粘度的玻璃层,并逐渐变成方石英,保护渣在一定的粘度和温度下不易渗入,熔融石英质比铝碳质对酸性保护渣的抗侵蚀性较强,但保护渣中碱金属执化物越多,对水口的熔损量越大,熔融石英质水口受保护渣融损影响显著高于铝碳质水口。
18.浸入式水口的性能要求
1 对于小方坏连铸,一般采用直通式喇叭形水口,钢流沿若结晶器中心线向下流动,冲击力较人。
加之从上、下水口连接处的缝隙中吸入大量空气,造成流股在水口内极不稳定。
这样的流股进入结晶器后,使结晶器上部液面产生激烈的搅动
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