连铸三大件

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,向中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

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

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。