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连铸钢切莫忽视对耐火材料的选型
发布时间：2017/3/28 11:31:46 点击率： 来源:艾米 作者：荣盛耐材 经30多年的努力，采用连续铸钢已逐渐取代钢锭模浇铸。各国广泛采用厚度为150～250mm连铸板坯生产板材，进入80年代连铸技术有了突破性的进展。目前，开发能浇注更薄的板坯，更高的浇注速度，使生产能力具有经济规模的连铸技术，甚至开发从钢水直接浇铸成薄带，直接作为成品或半成品的连铸技术。
为提高连铸机的生产率，增加拉坯速度是关键，实现高效连铸的主要技术有：结晶器润滑技术；稳定注入钢水技术，液面控制技术；防止外来夹杂和保护渣卷入，以及防止内裂的技术等。通过采取这些技术措施，目前在大生产的铸机上拉坯速度可达到3.0m/min，在试验机上达到了5.0m/min。为实现高效连铸，所用耐火材料的选型亦是重要条件之一。
一、薄板坯连铸用耐火材料
新兴发展的薄板坯连铸机，可生产厚度为20～60mm，宽度为500～1200mm的薄板坯，直接供给热轧厂的精轧机组作为坯料。德国曼内斯曼-德马克公司开发的薄板坯铸-轧工艺（简称ISP），该工艺的技术特点如下：
（1）立弯式结晶器（图4-66）。结晶器上部为垂直，下部为弧形结构，侧板可调。铸坯在结晶器上部区域垂直拉引到结晶器中部与铸机的弧形半径相切。这种结晶器具有适合浸入式水口的佳空间。
水口外形为扁平状，因而与钢水的内接触面要比圆形、椭圆形的常规浸入式水口大2.5倍，防止Al2O3，在水口壁沉积而堵塞，加之浸入式水口壁与结晶器壁的间距为10～15mm，要防止凝钢搭桥，因此使用前需要髙温供烤，同时为防堵塞结瘤，要求钢水精炼采用无氧化浇注。
（3）保护渣。由于结晶器的形状和浇注薄板坯的高浇注速度，一开始很难稳定和控制保护渣膜，会导致浇注敏感的钢种产生纵裂纹。解决方法如下：
1）低熔点渣；
2）低粘度渣；
3）颗粒渣替代粉剂渣。
二、水平连铸用耐火材料
1、分离环
钢的水平连铸是一项发展前景广阔的新技术，它具有设备简单、投资省、操作方便等优点，加之中间包和结晶器直接水平相连，能有效地防止钢水的二次氧化（防止钢包和中间包的钢液和注流以及结晶器内的钢液与空气接触发生氧化膜或氧化渣皮），减少铸坯中的非金属夹杂和表面缺陷，从而保证连铸坯质量。
水平连铸与传统的弧形连铸相比的优点是：
（1）由于设备水平布置，机身低、基建投资低。
（2）铸坯质量高。由于中间包与结晶器直接相连，防止了二次氧化，且钢水中夹杂物易在中间包上浮，提高了钢淸洁度。
（3）能直接浇注成小型铸坯（如70mm方坯），甚至几毫米的线坯。因此能用小的轧制比取得终了产品，大大地缩短了冶金生产流程。
（4）安全可靠性好。由于设备水平布置，一旦拉漏对后续设备烧损小，而且水平连铸中安有专门的拉漏监控装置，可以对拉漏进行监控。目前，水平连铸适合于中小型钢厂与电炉匹配生产小型断面铸坯。
在水平连铸中，“分离环”——将中间包与结晶器密封连接，是关键性的功能耐火材料。该连接部位既要密封，实现密封浇注，又要作为钢水结晶前沿凝固的起点“人工液面”从钢水进入分离环起，四周开始凝固，接着凝壳与分离环分离，在结晶中形成铸坯。分离环的主要作用有：
（1）密封连接中间包和结晶器；
（2）防止由于钢水温度下降而凝固堵塞结晶器；
（3）确定结晶器初生坯壳凝固的位置。
2、分离环应具备的条件
分离环位于中间包与结晶器间密封连接，该处容易被钢水侵蚀，若形成“倒喇叭口”则无法拉出铸坯，因此所用材质，既要能经受高温冲击，还要容易加工，才能使它与结晶器铜套严密配合。同时分离环在工作状态下，与高温钢水和水冷结晶器低温铜套接触，因此起着承受热应力和周围环境的外载荷产生的机械应力的作用。
对分离环及其所用材质需要具备以下主要条件：
（1）不易被钢水润湿，使铸坯与分离环能顺利分开。
（2）高温机械强度好，耐磨损、抗侵蚀。
（3）分离环承受温度梯度大，要求耐热冲击性好，抗剥落，体积稳定。此外，由于分离环的两个面均浸泡在钢水中，如果分离环出现剥落或裂纹，铸埋壳前沿形态将不稳定，不均匀。严重时，坯壳前沿则与分离环粘结在一起，不能“分离”，使坯壳拉断。
同时分离环的使用还需注意：
1）烘烤预热，防止裂纹；
2）防潮，分离环中含有B2O3，吸湿后会生成H3BO4，在烘烤、使用时放出水气，使制品开裂破坏；
3）防氧化；BN基的分离环抗氧化能力较差，预热烘烤温度若过高或时间长，分离环将会氧化表层出现鼓胀或小泡，影响使用寿命。
3、闸板用耐火材料
水平连铸用闸板与滑动水口的滑板相类似，水平连铸的闸板为双阐板，即由两块闸板组成。闸板的一块与中间包水口相连接，另一块与结晶器水口相接触。两块闸板中间各有一个流钢孔。在开浇前，两块闸板分别堵住中间包和结晶器水口的流钢孔。
开浇时，两块闸板同时向下滑动，使其流铜孔与中间包和结晶器水口的流钢孔一致。这时，中间包中的铜水，通过中间包水口进入闸板孔，再进入结晶器水口，终通过分离环进入结晶器，这时拉坯开始，当浇注完毕时，两块闸板同时上滑，堵住中间包水口和结晶器水口的流铜口，阻止钢水进入结晶器。然后中间包移走，并带走一块闸板，另一块闸板则与结晶器水口相连，防止钢水从结晶器中倒流出来。闸板承上启下，起到安全浇铸、保证质量的重要作用。
其性能应具备以下几点：
（1）耐钢水和熔渣的侵蚀和冲刷。
（2）具有较髙的机械强度和耐磨性。
（3）具有良好的抗热震性。
（4）有较高的平整度和光滑度。
目前，闸板材质主要有含ZrO2 85%的闸板，含ZrO2 65%～75%的闸板，以及高铝碳-锆刚玉碳复合闸板。锆质闸板价格高，为了降低成本研制了Al2O3-C和Al2O3-ZrO2-C复合闸板，在钢厂水平连铸机试用，情况良好。闸板不开裂或很少有开裂现象。流钢孔光滑、没有沉积物、侵蚀很小，每小时侵蚀量约0.3mm。
为提高连铸机的生产率，增加拉坯速度是关键，实现高效连铸的主要技术有：结晶器润滑技术；稳定注入钢水技术，液面控制技术；防止外来夹杂和保护渣卷入，以及防止内裂的技术等。通过采取这些技术措施，目前在大生产的铸机上拉坯速度可达到3.0m/min，在试验机上达到了5.0m/min。为实现高效连铸，所用耐火材料的选型亦是重要条件之一。
一、薄板坯连铸用耐火材料
新兴发展的薄板坯连铸机，可生产厚度为20～60mm，宽度为500～1200mm的薄板坯，直接供给热轧厂的精轧机组作为坯料。德国曼内斯曼-德马克公司开发的薄板坯铸-轧工艺（简称ISP），该工艺的技术特点如下：
（1）立弯式结晶器（图4-66）。结晶器上部为垂直，下部为弧形结构，侧板可调。铸坯在结晶器上部区域垂直拉引到结晶器中部与铸机的弧形半径相切。这种结晶器具有适合浸入式水口的佳空间。
（2）薄壁浸入式水口（图4-67），由于结晶器空间小，对浸入式水口提出了特殊要求，因而开发了特殊形状的薄壁浸入式水口。
水口的下口总厚仅30～35mm。采用加强水口壁厚度为10mm，宽度为250mm。水口通道的厚度为10～15mm，流量为2～3t/min、浸入式水口材质为含氮化硼（BN）和氧化锆（ZrO2）的高铝碳质。其使用寿命为4h。
水口外形为扁平状，因而与钢水的内接触面要比圆形、椭圆形的常规浸入式水口大2.5倍，防止Al2O3，在水口壁沉积而堵塞，加之浸入式水口壁与结晶器壁的间距为10～15mm，要防止凝钢搭桥，因此使用前需要髙温供烤，同时为防堵塞结瘤，要求钢水精炼采用无氧化浇注。
（3）保护渣。由于结晶器的形状和浇注薄板坯的高浇注速度，一开始很难稳定和控制保护渣膜，会导致浇注敏感的钢种产生纵裂纹。解决方法如下：
1）低熔点渣；
2）低粘度渣；
3）颗粒渣替代粉剂渣。
二、水平连铸用耐火材料
1、分离环
钢的水平连铸是一项发展前景广阔的新技术，它具有设备简单、投资省、操作方便等优点，加之中间包和结晶器直接水平相连，能有效地防止钢水的二次氧化（防止钢包和中间包的钢液和注流以及结晶器内的钢液与空气接触发生氧化膜或氧化渣皮），减少铸坯中的非金属夹杂和表面缺陷，从而保证连铸坯质量。
水平连铸与传统的弧形连铸相比的优点是：
（1）由于设备水平布置，机身低、基建投资低。
（2）铸坯质量高。由于中间包与结晶器直接相连，防止了二次氧化，且钢水中夹杂物易在中间包上浮，提高了钢淸洁度。
（3）能直接浇注成小型铸坯（如70mm方坯），甚至几毫米的线坯。因此能用小的轧制比取得终了产品，大大地缩短了冶金生产流程。
（4）安全可靠性好。由于设备水平布置，一旦拉漏对后续设备烧损小，而且水平连铸中安有专门的拉漏监控装置，可以对拉漏进行监控。目前，水平连铸适合于中小型钢厂与电炉匹配生产小型断面铸坯。
在水平连铸中，“分离环”——将中间包与结晶器密封连接，是关键性的功能耐火材料。该连接部位既要密封，实现密封浇注，又要作为钢水结晶前沿凝固的起点“人工液面”从钢水进入分离环起，四周开始凝固，接着凝壳与分离环分离，在结晶中形成铸坯。分离环的主要作用有：
（1）密封连接中间包和结晶器；
（2）防止由于钢水温度下降而凝固堵塞结晶器；
（3）确定结晶器初生坯壳凝固的位置。
2、分离环应具备的条件
分离环位于中间包与结晶器间密封连接，该处容易被钢水侵蚀，若形成“倒喇叭口”则无法拉出铸坯，因此所用材质，既要能经受高温冲击，还要容易加工，才能使它与结晶器铜套严密配合。同时分离环在工作状态下，与高温钢水和水冷结晶器低温铜套接触，因此起着承受热应力和周围环境的外载荷产生的机械应力的作用。
对分离环及其所用材质需要具备以下主要条件：
（1）不易被钢水润湿，使铸坯与分离环能顺利分开。
（2）高温机械强度好，耐磨损、抗侵蚀。
（3）分离环承受温度梯度大，要求耐热冲击性好，抗剥落，体积稳定。此外，由于分离环的两个面均浸泡在钢水中，如果分离环出现剥落或裂纹，铸埋壳前沿形态将不稳定，不均匀。严重时，坯壳前沿则与分离环粘结在一起，不能“分离”，使坯壳拉断。
同时分离环的使用还需注意：
1）烘烤预热，防止裂纹；
2）防潮，分离环中含有B2O3，吸湿后会生成H3BO4，在烘烤、使用时放出水气，使制品开裂破坏；
3）防氧化；BN基的分离环抗氧化能力较差，预热烘烤温度若过高或时间长，分离环将会氧化表层出现鼓胀或小泡，影响使用寿命。
3、闸板用耐火材料
水平连铸用闸板与滑动水口的滑板相类似，水平连铸的闸板为双阐板，即由两块闸板组成。闸板的一块与中间包水口相连接，另一块与结晶器水口相接触。两块闸板中间各有一个流钢孔。在开浇前，两块闸板分别堵住中间包和结晶器水口的流钢孔。
开浇时，两块闸板同时向下滑动，使其流铜孔与中间包和结晶器水口的流钢孔一致。这时，中间包中的铜水，通过中间包水口进入闸板孔，再进入结晶器水口，终通过分离环进入结晶器，这时拉坯开始，当浇注完毕时，两块闸板同时上滑，堵住中间包水口和结晶器水口的流铜口，阻止钢水进入结晶器。然后中间包移走，并带走一块闸板，另一块闸板则与结晶器水口相连，防止钢水从结晶器中倒流出来。闸板承上启下，起到安全浇铸、保证质量的重要作用。
其性能应具备以下几点：
（1）耐钢水和熔渣的侵蚀和冲刷。
（2）具有较髙的机械强度和耐磨性。
（3）具有良好的抗热震性。
（4）有较高的平整度和光滑度。
目前，闸板材质主要有含ZrO2 85%的闸板，含ZrO2 65%～75%的闸板，以及高铝碳-锆刚玉碳复合闸板。锆质闸板价格高，为了降低成本研制了Al2O3-C和Al2O3-ZrO2-C复合闸板，在钢厂水平连铸机试用，情况良好。闸板不开裂或很少有开裂现象。流钢孔光滑、没有沉积物、侵蚀很小，每小时侵蚀量约0.3mm。
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