板坯连铸机用耐火材料.pdf

《板坯连铸机用耐火材料.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《板坯连铸机用耐火材料.pdf（6页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、I 9 9 0 年第 2期 板坯连铸机用耐火材料 二 钢 厂 刁 国 田石 昌明 发展连铸是 我国冶金工业 的一项重大 技术决策。而 连铸用尉火材斟 质 量 的 好 坏，又直接关系刭铸机 的作业率和 铸坯的 产 量、质 量及成 本等一系列技 术 经 济 指 标。由此 可见耐火材荆在连 铸生产 中所处 的 地 位。从我 厂合金钢板坯连铸机 的生产 实践 也充 分说明 f这一点，热试车结束 后转入 试生产期 间，国外 带进的耐火材料 已用完，因此 改用国产 耐火制料。但是 国产 火材 料在 材质、外 型、尺寸等方面存在着许 多 问题，多次造成重大 故障(如溢漏)而被 迫停 机检修，使生产受到重大

2、的影响。这 样，耐火材 一 度时期 曾成为我厂连 铸机 正常生产 的限制性环节。下面简述一下板坯连 铸机所 用的耐火 材料。1钢包 滑动水 口 为 确保连 铸机正常生产，国内外广 泛 采 用 了滑动水 口来代替塞棒 浇注。滑板材 质有硅线石、铝碳、铝锆 碳和 铝镁夹 晶石等，目前在我国使用较 多的是 铝碳 质滑板(j 也 表 1)。裹1 铝 碳质 滑扳主要性 能指标 1 7 71 6 G tg c m,11 4 0 0 (0 G h 显气孔率 ()l l 0 l l o 耐火度()1 7 7 9 荷重软化点()I=)J 体积密度()b 蛐 7 I 高温抗折强度(MP a)l ()l I 为 了

3、进 一步 提 高滑板在抗侵 蚀，耐急 冷急热方面的性能，也有采用铝锆碳复合 滑板 的，即将烧 成 的铝锆碳 内芯经 直接 压 制复合而成，外环(非工作区)为 高 铝 质，以降低成 本。2钢包 下水 口 钢包下水 口材质有 高铝质铝碳 质及刚 作 用。53 高炉 护炉 实践表 明，在钛 护炉 过 程 中只要钒钛矿 的配加 量及(Ti 控 制 合适，就不会发生渣铁粘稠、铁水粘罐 影响 高炉操作。参考文献 C1)任允英 等，钢铁，1 9 8 8 6 (2 董一 诚，钢 铁，l g 8 8 2 8苏少雄，钛渣护炉的理论与实践 9 0 0 9 6 3 9 0 7 8 1 0 3 6 7 7 i 2 弛

4、侣 6 维普资讯 http:/ 太钢科技 4 1 玉 质，其 成型方 法有机压与 整 体 浇 注 两 种。从我 厂实际 睫用 隋况来看 刚玉 质下 水 口导热 决，水 口周 围易结磨 且 成 本 高；焦 油煮过的 高铝下水 口不 结瘸，成 本 低，使用 次数通常在 2 3炉 以上j用 浇 注法成 型的下水 口易产 生中心疏松 而 且 常发生 中部 刺钢 现象，烧坏 滑板 机构，因而停用 3保护套管(又称长水 口)：保护套管是用于连接大包与中间包之 间的耐火材料。生产实践证 明：使用长 水 日 保护浇注有以下好处：可防止钢流的 2 次氧化，提 高钢水 的纯净度，减少 水 口的 堵 塞；中包温度可

5、少 降j 氐6 1 O，有 利于 合理控制钢水 过热度，改善 铸坯 的低 倍组织和操作条件；保护管插入到 中包 钢 水 中(-1 0 0 mm)，有 利 于 夹 杂 上 浮i 防L 匕 中包钢液结盖。长水日材质分 铝碳 与熔融 石英质两 种。对 低合金钢 与高 锰钢 宜采 用铝碳质长水 日。但 因其热 稳定 性差，虽经烘烤也易炸裂，寿命低，现巳 停用。熔融石英质 长 水 日，热 稳定 性 好，无需烘烤 也不 易炸 裂，且 比重轻(1 8 5 1 9 5 g c 12 1 )操作简便，成 本 低，平 均寿命在 4炉支以上 深受浇注工人的 欢迎，现 已批量使用。其形状 分欧 氩与不 吹氩(见图 1

6、)两 种。4中间包 内对 中间包 内衬由永久 层与工作 层组成。永久层通常用牯土砖或整体打结而成。据 我 厂生产实践，砖砌 的永久 层，易产 生局 部塌落与中 间鼓肚现象，不仅 增加 了修 包 W 图 1 吹Ar 与不吹Ar 长水三 工人 的劳 动强度，且 包龄低(通 者为 5 O 6 O 次)，影响 了中包 的周 转；而 蝗体 浇注 法可 避免上述缺点，由于 内部 足寸 准确，袭 面光滑，没有砖缝 等优点 包 龄 已 达 1 2 0 次 以上。我厂 使用的铝镁浇 成 份(见 表 2)。中包工作层 分热砌 与冷砌两种。冷砌 中包使用绝热板作 工作 村，这 是国外七十 年代发展起 来的一项新 技

7、术，近几年来 已 为国 内各兄弟 厂广 泛采 用。目前西 方世 界 已有7 0 连铸中包使用绝 热板，西欧各 目 几乎全 部用冷包浇 注。热 砌中包采用砖砌或砖砌加 涂甚经 烈 烤。热包与冷包相 比，有 如下缺点：热 包 修砌 后，需较长时 间烘烤(1 0 0 0 )，故燃料消耗大。热包清理残钢困难，往 往 导致大面积破 坝，不利 于中包 的快速周 转，增加了砖消耗且牯在砖表面的浮渣含 大 量氧化 铁，不易清 腙，在 浇注 中成为 非 金属夹杂 污染 钢液。冷包则清理 方便，绝 热板中的有机树脂与空气接触 便 发 生 破 裹2 中包用 铝镆浇注科成分 化 学成份 J A l 2 O s l F

8、 e J O s l S i O 2 l M g O l C a O T i O 2 f K 2 O N a 2 O 灼 减 f l l l L 0 I 维普资讯 http:/ 4 2 1 9 9 0 年第 2 期 碎，因此不粘冷钢。在 冷 包 鲍 热 板 与 永久 层之 问还填 充有2 0 3 0 m m 砂 层，使结壳与永久 层另 于 分 离，修 包 时 可保 留永久 层，故 中包周 转快、用 量少。热包烘 烤及 浇钢 时热幅射 大，包壳 易变 形。据 测定，砖砌的包开浇 1小时后包壳 温度达 5 0 而冷砌包 开浇3 小时后，其 包壳温度为 7 0 1 3。热包包 内 温 度 不 均 匀

9、，据 天钢 测定，砌 砖 中间包 沿长 度方向 温 差达 91 8 1 3，而 冷中问包波动在 2 l O 。中包绝 辩板的材质分硅质板(又称酸 性板)与镁质板(又称碱性板)两 种。硅 质板比重轻(1 2 1 4 g c 1 1 3_。)价 格低，因其有增硅现 象，仅适 用於 一般碳钢，对 高锰钢 含钛不 锈钢及 高合金钢 应采 用镁质 板。目前在我 国镬质板 尚处于 试制阶段。无论对 硅质板 或镁 贡板 来说 虽主 要的是 防止浇注过程中在中包和结晶器内产生 沸腾现象。它不仅会 使浇注 中断 r且 严覆 地影响着铸坯 的 贯量和 傲得 率 的提 高。在 其它 因素固定不变的条件之下，我 厂和

10、首 钢对国产板与进 口板进行 了对 比试 验(见 表 3)。皮下气 泡产 生的主要原因，是 由于绝 热板 的材 质所造成(见表 4)。寰 国产板与进 口板对 比试 验 _ _ 。1-_ -_ _ _ _ _ _ 0 。l 炉号 1钢 种 铸 坯 断 面(m m)j 中 包 绝 热 板 材 质1 中 包 与 结 晶 器 中 有 无 沸 睛1 头 段 坯 有 无 皮 下 气 泡 6 8 7 8 0 7 687830 奥方碱性板 I 无 j 国产酸性扳 保温荆彼推向中心，有沸睹 无 有 囊4 绝热板理化 控验 指标 抗折 强 度l耐 火 度!气 孔 率 体 积 密 度 收 缩 化学成份(w t)类别

11、 l(MP a)()()(g c m )()S i O2 A1 O3 Fe 2 O3 Mg O Ca O C 灼 减 国产酸性板 5 8 8 1 6 2 0 1 4 9 1 3 7 8 1 8 8 4 8 2 1 0 3 1 1 9 0 8 O 4 7 7 8 1 0 A 国产 酸性板 5 8 8 l 7 3 0 1 4 5 0 8 1 8 6 9 8 3 O 0 0 5 0 1 0 l 1 7 0 3 3 2 6 4 4 B 国产镁质板 5 聃 1 7 7 1 7 0 0 5 0 7 1 8 5 O l 2 4 0 7 3 1 2 1 3 0 5 5 0 1 D 6 g F O S E C

12、O I 镁质板 5 8 8 l 7 7(1 6 8 1 4 6 1 3 3 4 0 9 1 5 1 0 7 0 4 6 2 8 0 3 6 4 6 1 由表 4看 出，国产 板灼 减都 比较 高。从气体取样分析看出，旃注钾期，从中包 到结晶器 中钢 水 含【N 蹙有明显地增 加(1见图 2)p 帅 仰 昭“蛆“0 0 H 功 维普资讯 http:/|：铜科技 4 8 图 2 转炉终点一一结晶器(N】的变化 在 开浇时，因受 热板中有 机 挥 发 物(主 要是 酚醛树 脂和 乌洛托品)及结 晶水 释放出C O、H、Nt 气体使钢中气体增 加，当这些气体 的内压大于大气压 和钢 水 的静压力时，便

13、会 看到在 中间包 内或结晶 器 中钢 水所产 生 的 沸腾 现象。因此 治本的办法就是生产出灼减小(1 0 0 0 时 5)和 排 气 性 好(气 孔 率为3 6 4 O )的绝热 板。此外 绝 热板还需带温(6 0 8 0 )修砌，填砂要干燥，板 型和 尺寸精 确，以减少接缝料用 量。s整 体塞棒 在连 铸生产 中，控制 中包钢水进入结 晶器的方式主要有四种：婕用塞头和袖 砖组台的中间包塞棒j整体塞棒；滑 动水口装置；定径水口(即中包无塞棒，浇 注过程 中水 口孔径恒定不 变)。前 三 种 主要适用于板坯和大方坯，后者则用于浇 注小方坯。组合式塞棒系统，塞头多为高铝质或 铝碳质，袖 砖为

14、粘土 质。其优 点 是 成 本 低，缺点是寿命短需烘烤，费工时。整体塞棒 可避免上述映点，实现多炉 连 浇。因此，整体塞棒 在欧美各 国已普遍 使 用。我国於1 9 8 1 年开始研 制，现 已 推 广 其理化性 能指标 规各 广剥工艺要求 的 不同而异(见表5)，裹5 铝碹质整体塞棒理化性能指标 l一厂 厂 面厂 I一 厂厂厂 厂厂厂 整体 塞棒又分：单 孔吹 氩 式(见 图 3 8)，透气塞吹氩式(见 图 3 b)。及双 孔吹 氧式(见图3 c)。向水 口内腔砍氲是 防 止水 口堵 塞的有效方 法。例 如，通过 中阃 包塞棒 对浸入式 水 口上部吹 氩，但这一方 法吹入的气流往往不稳，甚至

15、导致结晶钢 液 面产生 飞溅。为 此采用在整 体塞棒 头部 镶嵌小透气塞的方法，使气体璺弥散状态 进入。圉 8 (a)单 孔歌氩塞捧(b)透 气塞 氲寒棒，(c)职孔 氩塞捧，网 维普资讯 http:/ 4 4 1 9 9 0 年第 2期 实践 证明：整 体塞棒控 制 钢 流 的 好 坏，除与材质有关之外，在很大程度上还 取 决于 同浸入式水 口碗 部配 合的情 况，如 图 4所示。通过我厂一年多来生产实践 塞 头插入水 日碗 部的深度 在3 0 4 5 mm比 较适 宜。若插 入 深度不 足，则 不导关包，造 成 溢钢事 故；反 之，若插入深度 过大表 明塞 头部份过尖而不耐侵蚀、同样也影响

16、 连浇 炉数。图 4 塞头的形状与水 口内径的关系 6浸入式水 日 寝入式 水 口是连接 中间包与结 晶器 之 间的耐火 材料，用于调节 钢流的大小和 防 止钢 液二次氧化。由于钢 液流 过 水 日 内 径，造成水 日内外温差犬，容易因热应力 而 引起开裂，因此，要求其具 有 良好 的抗 热晨 稳定性，同时还需具 备 良好 的抗钢 渣 侵蚀 能力。为此，必 须选f j 那些 耐侵 蚀抗热 震 稳定性好的高强 材荆，并 尽可 能地趟免 选用易于形成 低熔 点化 合物或 同脱氧产 物 化合生成难 熔氧化物 的原料，目前正向 高 纯人 工台成精 料方 向发 展，其材质主 要有 熔融 石英 质、铝碳质

17、、铝碳 锆质及 复合厦 四 种a 图 5示 出了不 同材质 浸入 式水 口的 导 热率。由图 5可看 出，熔 融石英 质 浸入 式水 日导热系数低(i 0 0 0 时1 W m K)，热膨胀小(2 O 1 0 0 O 时为0 5 4 叻)，即 具有 良好的热震稳定性 且比重小，成本 主 l 2 l o 乏t 斟5 蠡 2 涅度(C)圈 5 浸八式水 口的导热率 1 A1 03 石墨质，等 静压 成型 2 il：O，石 墨质，预 抽 真 空，高 温 烧戒 3 熔 融石 英 低，适用 於 普 通 钢 铝 静 钢 和 低 锰 钢(0 8 呖M)。焙融石英 质水 口的蚀损 与钢中含锰量有关(见图 6)

18、。薜5 置 锰 旨置()图6 蚀损与钢中锰含量的关系(1 5 5 0 I 5 6 0 ，0 2 0 0 2 S S i)反 应 如 下：2 M n+S i O 2=2 n O+S i Mn 0与S i 0 进 步生成 低熔点 的硅 酸 盐(Mn S i O 3)。对合金钢特别是高台金钢宜采用铝碳 质水 日。它是将石 墨的高热 传导率和 化学 惰性与氧化 铝的化学 稳定 性和热 稳定性相 结合的产物，具有优 良的抗钢 水 浸 蚀 能 力。在 国外 铝碳质 水日逐渐 取代 丁熔融石 维普资讯 http:/ 太钢科技 4 5一 英质 水 口。铝静钢或含钛 及稀有元素 的钢 种会 导致 水 口堵塞，经

19、 分析表明：粘 附在 水 口内壁上 的自色聚集 物 主 要 是 A1 z O。(我 厂取样 分析Al O 8 含量为5 3 7 9 师)和 F e z O。的 混合 物。目前 国内外都在 设法 采 取各 种措施来介 决遮 一问题。如在 冶炼 工 艺上，采用硅一铝一铁复合脱氧刑代替 铝饼，从而减少 了钢 中A1 2 O s 夹杂，节 约 了用 铝量，改 善 r堵塞情 况。国外采 1 j 较 多 的是狭缝气洗 法。这种方 法是利 用 水 口 内壁的透气性渗透外部引入的气体，S f 入 的气体量与压力成 正 比，调节 压 力 的 大 小，也就是使锕液与水 口内壁之间形成的 气膜得到调节。但这种水 口

20、结构复杂，材 料 的组成 也复杂(如 图 7)置水 I 1就需 要五 种捌辩 组成。水 口按其外型又可 分为 圆 形 与 异 型(扁 水 口)两种，根据 我厂 生产 实践，水 口的外 壁距 结 晶器宽边 锕板之 闽 的距 离必 须2 5 m m以上。否则易产生 挂钢，拉 断 水 口，迫使浇注 中断，且易形成保 护渣的“死区，导致润滑不好而产 生 粘 连 漏 图 7狭缝气洗式水口 钢。考虑到 制做上 的困难(细长 的水 口、成 品 率低)，在 浇注薄规格的铸坯时，宜 采 用异型水 口。水 口的倾角，分上倾 与 下 倾两 种，常用角度范 围为 52 5。水 口 形 状有 方形椭 圆形、圆形和其 它形 状。根 据我广使用 的情 况来看，圆形 出 口纵向侵 蚀快(3 5 m m炉)，而 横 向 较 慢(1 2 mm炉)，据此侵蚀特 点，我 们将其 改为长方形，后又 改为 椭 圆形 维普资讯 http:/