在连续铸钢工艺中,为防止在盛钢桶与中间包、中间包与结晶器之间的钢水氧化,减少非金属夹杂物的卷入,以及使注入结晶器中的钢水稳定,从而提高连铸板坯的质量而开发了水口砖保护渣浇注新工艺。
在该技术的初期阶段,采用了熔融石英浸入式水口砖,在连铸普通钢种上已普遍推广使用。
浸入式水口须具备在使用时不开裂,抗侵蚀性好,不易堵塞等性能。熔融石英浸入式水口砖基本上可以满足这一使用要求。
但此材质不耐钢水中锰的侵蚀,其蚀损量随钢水中锰含量的增加而直线上升。
浸入式水口的形状有与中问包一体的内插式和在中间包底部外装式两种。内插式水口可完全防止吸人气体,但水口在使用中一有开裂,就得中止连铸作业;而外装式水口装卸方便,可在使用中途调换,但与中间包水口接口处应有密封措施,以免吸入空气。水口砖侧孔的形状和倾角决定了结晶器内钢水流动的状态,对于均匀结晶器内钢水温度、改善铸坯质量是有利的,但若孔径或倾角选择不当,也将导致钢水翻腾剧烈,卷入保护渣而形成夹杂、加剧水口冲蚀等不良后果。因此,在制造熔融石英水口时应根据具体使用条件和要求而设计水口的长度、侧孔数目、侧孔形状、孔径及侧孔倾角度。
制造熔融石英浸入式水口砖的工艺,目前比较普遍采用的是泥浆浇注法,对大型长水口砖采用颗粒泥浆浇注。其工艺如下:下。将SiO2含量大于99.5%的石英玻璃原料,用1:2的氢氟酸水溶液处理3~5min,除去玻璃表面的杂质,然后用水清洗干净,并拣去不纯玻璃。原料用旋转式钢球磨机湿法细粉碎,用蒸馏水作介质,料、球、水之比为1:4:0.8,粗磨45min左右,要求颗粒度为0.9~0.1mm占50%,小于0.1mm占50%左右。出料脱水后用二倍于料的工业盐酸处理48h,再用清水洗至酸度pH6~7,脱水干燥。然后再在氧化铝瓷衬球磨机中,用30mm的氧化铝球作研磨体,蒸馏水作介质,进行细磨制浆。若以100kg料计,加入球120kg,水40kg,另加入160mL乳酸。球磨10—13h,其粉料细度为通过0.038mm者达86%~92%。泥浆的密度在1.70—1.74g/cm3,泥浆pH值为3~4。
在浇注成型前,用0.833mm筛子把泥浆过滤一遍,然后注入符合图纸要求的、经过加工、涂有脱模剂、用夹具夹紧的石膏模中。为保证砖坯的内在质量,注浆时应防止产生气泡,并保持泥浆在一定的液位上,直到石膏模吸浆完毕。砖坯在隔天脱模后,放置在毛毡或木板上,在25~30%的环境中自然干燥一周左右至残余水分小于2%。砖坯有缺陷的,应对照产品图纸,进行修补和加工。制品的烧成可在隧道式电窑或箱式电炉中进行。砖坯竖装在窑车上,喇叭口朝下。烧成采用快速升温和快速冷却的烧成制度。在30℃以下,升温速率为每小时40~50℃,300~500%的速率为每小时80~120℃,500~1000℃范围升温速率为每小时140—160℃。最终烧成温度为1040℃,保温1一2h,总烧成时间约15h。保温结束后,即拉出窑车,让制品迅速冷却。
钢液冲刷和化学侵蚀是影响浸入式水口使用寿命的主要因素。在连铸过程中,结晶器的上下往复运动,钢液和保护渣也跟着升降而使水口砖受到钢液,特别是保护渣的冲刷和侵蚀,水口的中孔和侧孔的被冲蚀程度与钢液流量成正比。在水口使用后期,可发现在水口的两侧孔处的中孔位置呈椭圆状,两侧孔孔径扩大且变形。这是由于钢液流股集中流向侧;造成圆周方向不均匀冲蚀的结果。在水口的中孔内壁上也可发现有“沟槽”形成,这一方面是由于上水口流出的钢液流股往往呈散乱状态,在水口内壁形成不均匀的局部冲击区;另一方面,也可能由于水口本身存在密度不均,加之中孔又恰是低密度、低强度部位。一旦局部受到严重冲蚀,则可导致水口壁穿孔。熔融石英浸入式水口的化学侵蚀主要是保护渣和钢液中的某些成分与水口发生化学作用而引起的,尤其在水口的渣线部位表现更为突出。保护渣的成分一般以硅酸盐为基础,引人若干调整熔渣的熔点、黏度和碱度的碱金属、碱土金属的氧化物、氟化物。其中某些组分会与熔融石英发生多元反应,生成低熔物,导致水口的蚀损,并且由于渣料不断在消耗和添加,因此更加速了化学侵蚀的进程。从使用后的水口的岩相分析中发现,在水口渣线部位的侵蚀带的表层中有明显的钠长石和石英形成,还有树枝状黄长石固溶体和戈状透辉石以及钙长石等。
为了克服上述缺点,延长水口的使用寿命,我们在制造水口砖时,首先应该稳定和改进制造工艺,以提高水口砖本身的质量,制取无析晶、无夹层、结构和组成均匀的高密度、高强度的制品。同时可以从改变材料的组成或使用复合材料方面来考虑改善其使用性能。再者,选择适当的造渣材料,使它与熔融石英材质之间的相互化学作用降低到最低限度。当然,水口砖的尺寸、砖型、孔径尺寸、侧孔位置和倾角度等也均应根据连铸的具体工艺条件而择优确定。
在该技术的初期阶段,采用了熔融石英浸入式水口砖,在连铸普通钢种上已普遍推广使用。
浸入式水口须具备在使用时不开裂,抗侵蚀性好,不易堵塞等性能。熔融石英浸入式水口砖基本上可以满足这一使用要求。
但此材质不耐钢水中锰的侵蚀,其蚀损量随钢水中锰含量的增加而直线上升。
浸入式水口的形状有与中问包一体的内插式和在中间包底部外装式两种。内插式水口可完全防止吸人气体,但水口在使用中一有开裂,就得中止连铸作业;而外装式水口装卸方便,可在使用中途调换,但与中间包水口接口处应有密封措施,以免吸入空气。水口砖侧孔的形状和倾角决定了结晶器内钢水流动的状态,对于均匀结晶器内钢水温度、改善铸坯质量是有利的,但若孔径或倾角选择不当,也将导致钢水翻腾剧烈,卷入保护渣而形成夹杂、加剧水口冲蚀等不良后果。因此,在制造熔融石英水口时应根据具体使用条件和要求而设计水口的长度、侧孔数目、侧孔形状、孔径及侧孔倾角度。
制造熔融石英浸入式水口砖的工艺,目前比较普遍采用的是泥浆浇注法,对大型长水口砖采用颗粒泥浆浇注。其工艺如下:下。将SiO2含量大于99.5%的石英玻璃原料,用1:2的氢氟酸水溶液处理3~5min,除去玻璃表面的杂质,然后用水清洗干净,并拣去不纯玻璃。原料用旋转式钢球磨机湿法细粉碎,用蒸馏水作介质,料、球、水之比为1:4:0.8,粗磨45min左右,要求颗粒度为0.9~0.1mm占50%,小于0.1mm占50%左右。出料脱水后用二倍于料的工业盐酸处理48h,再用清水洗至酸度pH6~7,脱水干燥。然后再在氧化铝瓷衬球磨机中,用30mm的氧化铝球作研磨体,蒸馏水作介质,进行细磨制浆。若以100kg料计,加入球120kg,水40kg,另加入160mL乳酸。球磨10—13h,其粉料细度为通过0.038mm者达86%~92%。泥浆的密度在1.70—1.74g/cm3,泥浆pH值为3~4。
在浇注成型前,用0.833mm筛子把泥浆过滤一遍,然后注入符合图纸要求的、经过加工、涂有脱模剂、用夹具夹紧的石膏模中。为保证砖坯的内在质量,注浆时应防止产生气泡,并保持泥浆在一定的液位上,直到石膏模吸浆完毕。砖坯在隔天脱模后,放置在毛毡或木板上,在25~30%的环境中自然干燥一周左右至残余水分小于2%。砖坯有缺陷的,应对照产品图纸,进行修补和加工。制品的烧成可在隧道式电窑或箱式电炉中进行。砖坯竖装在窑车上,喇叭口朝下。烧成采用快速升温和快速冷却的烧成制度。在30℃以下,升温速率为每小时40~50℃,300~500%的速率为每小时80~120℃,500~1000℃范围升温速率为每小时140—160℃。最终烧成温度为1040℃,保温1一2h,总烧成时间约15h。保温结束后,即拉出窑车,让制品迅速冷却。
钢液冲刷和化学侵蚀是影响浸入式水口使用寿命的主要因素。在连铸过程中,结晶器的上下往复运动,钢液和保护渣也跟着升降而使水口砖受到钢液,特别是保护渣的冲刷和侵蚀,水口的中孔和侧孔的被冲蚀程度与钢液流量成正比。在水口使用后期,可发现在水口的两侧孔处的中孔位置呈椭圆状,两侧孔孔径扩大且变形。这是由于钢液流股集中流向侧;造成圆周方向不均匀冲蚀的结果。在水口的中孔内壁上也可发现有“沟槽”形成,这一方面是由于上水口流出的钢液流股往往呈散乱状态,在水口内壁形成不均匀的局部冲击区;另一方面,也可能由于水口本身存在密度不均,加之中孔又恰是低密度、低强度部位。一旦局部受到严重冲蚀,则可导致水口壁穿孔。熔融石英浸入式水口的化学侵蚀主要是保护渣和钢液中的某些成分与水口发生化学作用而引起的,尤其在水口的渣线部位表现更为突出。保护渣的成分一般以硅酸盐为基础,引人若干调整熔渣的熔点、黏度和碱度的碱金属、碱土金属的氧化物、氟化物。其中某些组分会与熔融石英发生多元反应,生成低熔物,导致水口的蚀损,并且由于渣料不断在消耗和添加,因此更加速了化学侵蚀的进程。从使用后的水口的岩相分析中发现,在水口渣线部位的侵蚀带的表层中有明显的钠长石和石英形成,还有树枝状黄长石固溶体和戈状透辉石以及钙长石等。
为了克服上述缺点,延长水口的使用寿命,我们在制造水口砖时,首先应该稳定和改进制造工艺,以提高水口砖本身的质量,制取无析晶、无夹层、结构和组成均匀的高密度、高强度的制品。同时可以从改变材料的组成或使用复合材料方面来考虑改善其使用性能。再者,选择适当的造渣材料,使它与熔融石英材质之间的相互化学作用降低到最低限度。当然,水口砖的尺寸、砖型、孔径尺寸、侧孔位置和倾角度等也均应根据连铸的具体工艺条件而择优确定。