第七章 连铸用耐火材料

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6.2.3 中间包浸入式水口（Submerged Nozzles ）
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辽 宁 科 技 大 学 镁 质 材 料 工 程 中 心 浸入式水口安装在中间包的底部，并插入结晶器内。
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Hale Waihona Puke Baidu
耐火材料在钢铁冶金中的应用
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在中间包内设置若干挡渣墙或挡渣堰，可改变钢水的流向 和流态，延长钢水流到水口的时间，可有效地促进夹杂物 上浮分离，均匀钢水成分和温度。
钢液流股状态示意图
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中间包挡渣堰的材质有镁铝质、镁质或镁铬质几种；
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6.1.3 中间包内衬用耐火材料
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（1）保温层（绝热层）：纤维板、石棉板、 保温砖或轻质浇注料 （2）永久层：莫来石质浇注料、高铝质浇 注料 （3）工作层： 绝热板： 硅质、镁质、镁橄榄石质 涂抹料： 镁质、镁铬质、镁钙质 干振料： 镁质、镁钙质 （4）座砖：高铝质、刚玉质 （5）包底：与工作层相当，冲击区镁质预 制块、刚玉质预制块 （6）挡渣墙（堰）：铝镁质、镁质
辽 宁 科 技 大 学 镁 质 材 料 工 程 中 心 保护钢水浇注时不受二次氧化， 改善钢水质量； 防止钢流飞溅，操作安全； 长水口的功能： 优异的抗热震性； 良好的机械强度；
抗钢液和熔渣的侵蚀性好；
连接处必须带有气缝装置，防 止钢水吸收空气而被氧化。
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Ladle Shround 钢包长水口
Tundish Monoblock Stopper (MBS) 中间包塞棒
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Tundish Nozzle 中包水口
Tundish Submerged Entry Shroud (SES) 浸入式长水口
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表 长水口的理化指标
编 号 A B C D E 化学成分w/% SiO2 15.7 6.0 17.4 3.1 6.0 Al2O3 52.0 64.0 43.8 61.3 0.4 3.5 67.0 2.6 ZrO2 0.9 4.6 CaO C 31.2 22.0 36.0 23.0 23.9 气孔率 /% 17.9 16.4 16.0 14.9 17.3 体积密度 /g· cm-3 2.35 2.63 2.26 2.64 3.29 抗折强 度/MPa 7.4 9.8 应用 部位 本体 内衬 本体 碗部 渣线
中间包的绝热层一直用绝热纤维或保温砖，几乎没
有经历什么变化。 永久层70年代中期主要用粘土砖砌筑，后来使用高 铝砖砌筑，到80年代末期开始使用浇注料整体浇注 成形。
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耐火材料在钢铁冶金中的应用
工作层早期的时候是用高铝质的耐火砖； 辽 宁 科 技 大 学 镁 质 材 料 工 程 中 心 后来为了保持钢液在浇铸时中间包内钢液温度变化不超过
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作 业
辽 宁 科 技 大 学 镁 质 材 料 工 程 中 心 《电炉底用干式捣打料》—— 杨攀、陈家栋、陈振威； 《RH浸渍管用浇注料》—— 林万兴、欧小燕、郑延峰；
《钢包渣线用镁碳砖》—— 姜尚鹏、祝日新、赵社龙；
《钢包用透气砖》—— 郝东、徐美军、黄粟； 《中间包用干式震动料》—— 遇龙、鲍立柱、翟超凡； 《薄板坯连铸浸入式水口》—— 薛宝达、魏星光、杨海军；
≤18
≤18 ≤6 ≤6 ≤19 ≤5 ≤10 ≥12 ≥12 ≥5 ≥10 ≥8
≥20
≥20
≥5
项目 塞头
Al2O3
55
MgO
SiO2
AlN
30
C+SiC
15
体积密度 /g· cm-3 2.57
气孔率 /% 19.5
常温耐压 强度/MPa 54
抗折强度 /MPa 14.5
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耐火材料在钢铁冶金中的应用 表 组合塞棒和复合塞棒的性能指标
项目 均质整体 塞棒 化学成分w/% Al2O3 ≥60 ≥55 C ≥25 ≥23 ZrO2 SiO2
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常温耐压 MgO 强度/MPa
≥16 ≥15
气孔 率/%
≤19
高温抗折 强度/MPa
在一定程度上也能使中间包内的钢水流动状态发生
改变，增加停留的时间， 减少死区体积，有利于夹杂物上浮，从而提高钢材 品质。
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6.2 连铸“三大件”
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6.2.1 钢包长水口 6.2.2中间包塞棒 6.2.3中间包浸入式水口
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1、浸入式水口的作用
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1、防止钢水的二次氧化、氮化和
钢水飞溅； 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上浮
起重要作用；
4、对连铸坯成材率和铸坯的质量 有决定性的影响。
≥5 ≥4
热震稳 定性/次
≥5 ≥5
组 合 塞 棒 复 合 整 体 塞 棒
袖砖
袖砖 塞头 塞头 本体 渣线 渣线 头部 头部
≥60
≥42 ≥80 ≥75 ≥60 ≥75 ≥85 ≥10 ≥10 ≥25 ≥14 ≥10 ≥5 ≥5 化学成分w/% 6~9 ≥90 6~9
≤30
≤52
≥40
≥40 ≥40 ≥40 ≥16 80 ≥30 ≥25
塞棒仅在开浇及停浇时使用，平时 处于打开的状态。由于开浇时滑动水 口是打开状态，钢流控制由塞棒进行， 在接近结束浇注时，为了防止中间包 内的熔渣被漩涡带进结晶器，利用塞 棒来阻挡漩涡。
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中间包气幕挡墙
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作 用
可以有效地改善中间包内钢水的流动形态和夹杂物的运行 辽 轨迹，从而达到去除小颗粒夹杂物的目的，甚至有脱气的 宁 科 作用。 技 大 中间包内吹氩形成的气幕改善了中间包流场，可以减少短 学 路流的形成和死区比率，延长钢液在中间包内的停留时间， 镁 夹杂物有足够的上浮去除时间； 质 材 料 气幕挡墙的形成可以“抬起”钢液，也缩短了夹杂物上浮 的距离； 工 程 中 另外，气体的搅动作用增强了小颗粒夹杂物的碰撞机会， 心 容易使小颗粒夹杂物发生碰撞并聚集长大，更易于去除。
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2、浸入式水口的使用要求
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保证正常拉速下时的钢水流通量；
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6、连铸用耐火材料
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连续铸钢简称为连铸，是钢水不断地通过水冷结晶器，凝 成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却全部凝
固后切成坯料的一种铸造工艺。
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连铸示意图
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6、连铸用耐火材料
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连铸系统用耐火材料品种包括：
钢包耐火材料——钢包衬、透气元 件； 功能耐火材料——指中间包耐火材 料、无氧化浇注用长水口、浸入式
水口；
钢流控制用滑动水口、整体塞棒； 净化钢水用挡渣墙、湍流器、气幕 挡墙材料等。
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常见的密封装置有两类：一类是带透气环长水口；一类 是带吹氩环的长水口。
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长水口用材质与发展
初期材质：熔融石英质长水口； 辽 不利于生产高纯洁净钢和高锰钢。 宁 科 技 铝碳质：本体为铝碳质，渣线部 大 位为ZrO2增强的ZrO2-C质，透 学 气环为氧化铝质。 镁 质 材 国外薄板坯连铸使用的是镁碳料 刚玉碳-锆碳复合长水口。 工 程 日本用钢纤维增强铝碳质长水口， 中 对解决水口的断头问题和提高间 心 歇操作有效。
15℃，工作层开始采用绝热板工作衬；
后来绝热板被具有同样功能的耐火涂抹料和耐火喷涂料所代 替； 随着中间包耐火材料的发展，最新的干式振动料以显著的优 势开始代替耐火喷涂料。
中间包工作层用耐火材料经历了耐火粘土砖(永久层即工作
层)、绝热板、喷涂料(涂抹料)及最新的干式振动料(即干性 工作衬)的发展历程。
镁质挡渣堰与高铝质挡渣堰相比成本降低。 辽 宁 科 其性能和冶金效果是：具有良好的抗热震性；在工作温度 技 下具有最佳的热态强度；浸泡中钢水中强度高；带入到钢 大 学 水中的氧含量比高铝质减少80%；可吸收钢中的夹杂物 镁 Al2O3，在表面形成镁铝尖晶石。 质 材 料 工 程 中 心
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中间包冲击垫和湍流器
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作 用
辽 宁 科 技 大 学 镁 质 材 料 工 程 中 心 防止中间包底部耐火材料受钢水的高速冲击，进而 延长中间包的使用寿命；
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6.1中间包用耐火材料
辽 宁 科 技 大 学 镁 质 材 料 工 程 中 心 中间包由中间包本体、 中间包盖、塞棒、中 间包滑动水口组成。
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6.1.1 中间包的结构
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中间包涂抹料施工现场
中间包喷补料施工现场
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挡渣墙（堰）
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塞棒的类型有：
（1）组合塞棒。
（2）整体塞棒。 塞棒的材质和结构发展 中间包塞棒由袖砖和塞头砖组成，用以包覆塞杆组成塞棒， 包底处砌筑座砖和水口，以此组成浇钢控制系统。为了防
止浸入式水口的堵塞，目前大多改用带有吹气功能的整体
塞棒。 材质：刚玉质、Al2O3-C质；Al2O3-SiC-C质。
Tundish Monotube 可更换的 浸入式水口
Tundish Submerged Entry Nozzle (SEN) 浸入式水口
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6.2.1 钢包长水口（Shround ）
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长水口的作用：
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绝热层 塞棒 长水口 永久层 工作层
档渣墙 浸入式水口
冲击垫
图1-2 中间包用耐火材料示意图
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6.1.2
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中间包耐火衬的发展历程
中间包耐火衬主要包括绝热层、永久层和工作层。
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6.2.2 中间包整体塞棒（Stopper）
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塞棒主要用于中间包开闭作用，除 能自动控制中间包至结晶器之间的钢 水流量外，还可以通过塞棒的吹氩孔 向中间包吹入氩气和其它惰性气体， 塞棒兼有控制钢流和净化钢水的功能。