第七章 连铸用耐火材料

辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用作作 业业l电炉底用干式捣打料电炉底用干式捣打料 杨攀、陈家栋、陈振威；杨攀、陈家栋、陈振威；lRH浸渍管用浇注料浸渍管用浇注料 林万兴、欧小燕、郑延峰；林万兴、欧小燕、郑延峰；l钢包渣线用镁碳砖钢包渣线用镁碳砖 姜尚鹏、祝日新、赵社龙；姜尚鹏、祝日新、赵社龙；l钢包用透气砖钢包用透气砖 郝东、徐美军、黄粟；郝东、徐美军、黄粟；l中间包用干式震动料中间包用干式震动料 遇龙、鲍立柱、翟超凡；遇龙、鲍立柱、翟超凡；l薄板坯连铸浸入式水口薄板坯连铸浸入式水口 薛宝达、魏星光、杨海军；薛宝达、魏星光、杨海军；1辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l连续铸钢简称为连铸，是钢水不断地通过水冷结晶器，凝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。固后切成坯料的一种铸造工艺。6、连铸用耐火材料、连铸用耐火材料2辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用连铸示意图连铸示意图3辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用6、连铸用耐火材料、连铸用耐火材料 连铸系统用耐火材料品种包括：连铸系统用耐火材料品种包括：l钢包耐火材料钢包耐火材料钢包衬、透气元钢包衬、透气元件；件；l功能耐火材料功能耐火材料指中间包耐火材指中间包耐火材料、无氧化浇注用长水口、浸入式料、无氧化浇注用长水口、浸入式水口；水口；l钢流控制用滑动水口、整体塞棒；钢流控制用滑动水口、整体塞棒；l净化钢水用挡渣墙、湍流器、气幕净化钢水用挡渣墙、湍流器、气幕挡墙材料等。挡墙材料等。4辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用5辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用6.1中间包用耐火材料中间包用耐火材料中间包由中间包由中间包本体、中间包本体、中间包盖、塞棒、中中间包盖、塞棒、中间包滑动水口间包滑动水口组成。组成。6辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用6.1.1 中间包的结构中间包的结构图1-2 中中间包用耐火材料示意包用耐火材料示意图7辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用6.1.2中间包耐火衬的发展历程中间包耐火衬的发展历程l中间包耐火衬主要包括绝热层、永久层和工作层。中间包耐火衬主要包括绝热层、永久层和工作层。l中间包的绝热层一直用绝热纤维或保温砖，几乎没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。有经历什么变化。l永久层永久层70年代中期主要用粘土砖砌筑，后来使用高年代中期主要用粘土砖砌筑，后来使用高铝砖砌筑，到铝砖砌筑，到80年代末期开始使用浇注料整体浇注年代末期开始使用浇注料整体浇注成形。成形。8辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l工作层早期的时候是用工作层早期的时候是用高高铝质的耐火砖铝质的耐火砖；l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15，工作层开始采用，工作层开始采用绝热板工作衬绝热板工作衬；l后来绝热板被具有同样功能的后来绝热板被具有同样功能的耐火涂抹料耐火涂抹料和和耐火喷涂料耐火喷涂料所代所代替；替；l随着中间包耐火材料的发展，最新的随着中间包耐火材料的发展，最新的干式振动料干式振动料以显著的优以显著的优势开始代替耐火喷涂料。势开始代替耐火喷涂料。l中间包工作层用耐火材料经历了中间包工作层用耐火材料经历了耐火粘土砖耐火粘土砖(永久层即工作永久层即工作层层)、绝热板、喷涂料、绝热板、喷涂料(涂抹料涂抹料)及最新的干式振动料及最新的干式振动料(即干性即干性工作衬工作衬)的发展历程。的发展历程。9辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用（1 1）保温层（绝热层）：纤维板、石棉板、）保温层（绝热层）：纤维板、石棉板、保温砖或轻质浇注料保温砖或轻质浇注料（2 2）永久层：莫来石质浇注料、高铝质浇）永久层：莫来石质浇注料、高铝质浇注料注料（3 3）工作层：）工作层：绝热板：绝热板：硅质、镁质、镁橄榄石质硅质、镁质、镁橄榄石质 涂抹料：涂抹料：镁质、镁铬质、镁钙质镁质、镁铬质、镁钙质 干振料：干振料：镁质、镁钙质镁质、镁钙质（4 4）座砖：高铝质、刚玉质）座砖：高铝质、刚玉质（5 5）包底：与工作层相当，冲击区镁质预）包底：与工作层相当，冲击区镁质预制块、刚玉质预制块制块、刚玉质预制块（6 6）挡渣墙（堰）：铝镁质、镁质）挡渣墙（堰）：铝镁质、镁质6.1.3中间包中间包内衬内衬用耐火材料用耐火材料10辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用中间包涂抹料施工现场中间包涂抹料施工现场 中间包喷补料施工现场中间包喷补料施工现场11辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用12辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用挡渣墙（堰）挡渣墙（堰）13辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用在中间包内设置若干挡渣墙或挡渣堰，可改变钢水的流向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。上浮分离，均匀钢水成分和温度。钢液流股状态示意图钢液流股状态示意图14辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l中间包挡渣堰的材质有镁铝质、镁质或镁铬质几种；中间包挡渣堰的材质有镁铝质、镁质或镁铬质几种；镁质挡渣堰与高铝质挡渣堰相比成本降低。镁质挡渣堰与高铝质挡渣堰相比成本降低。其性能和冶金效果是：具有良好的抗热震性；在工作温度其性能和冶金效果是：具有良好的抗热震性；在工作温度下具有最佳的热态强度；浸泡中钢水中强度高；带入到钢下具有最佳的热态强度；浸泡中钢水中强度高；带入到钢水中的氧含量比高铝质减少水中的氧含量比高铝质减少80%；可吸收钢中的夹杂物；可吸收钢中的夹杂物Al2O3，在表面形成镁铝尖晶石。，在表面形成镁铝尖晶石。15辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用16辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用中间包气幕挡墙中间包气幕挡墙17辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用18辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用作作 用用l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轨迹，从而达到去除小颗粒夹杂物的目的，甚至有脱气的轨迹，从而达到去除小颗粒夹杂物的目的，甚至有脱气的作用。作用。l中间包内吹氩形成的气幕改善了中间包流场，可以减少短中间包内吹氩形成的气幕改善了中间包流场，可以减少短路流的形成和死区比率，延长钢液在中间包内的停留时间，路流的形成和死区比率，延长钢液在中间包内的停留时间，夹杂物有足够的上浮去除时间；夹杂物有足够的上浮去除时间；l气幕挡墙的形成可以气幕挡墙的形成可以“抬起抬起”钢液，也缩短了夹杂物上浮钢液，也缩短了夹杂物上浮的距离；的距离；l另外，气体的搅动作用增强了小颗粒夹杂物的碰撞机会，另外，气体的搅动作用增强了小颗粒夹杂物的碰撞机会，容易使小颗粒夹杂物发生碰撞并聚集长大，更易于去除。容易使小颗粒夹杂物发生碰撞并聚集长大，更易于去除。19辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用20辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用中间包冲击垫和湍流器中间包冲击垫和湍流器21辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用作作 用用l防止中间包底部耐火材料受钢水的高速冲击，进而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；延长中间包的使用寿命；l在一定程度上也能使中间包内的钢水流动状态发生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，改变，增加停留的时间，l减少死区体积，有利于夹杂物上浮，从而提高钢材减少死区体积，有利于夹杂物上浮，从而提高钢材品质。品质。22辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用6.2 连铸连铸“三大件三大件”l6.2.1 钢包长水口钢包长水口l6.2.2中间包塞棒中间包塞棒l6.2.3中间包浸入式水口中间包浸入式水口23辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用TundishSubmerged Entry Nozzle(SEN)浸入式水口浸入式水口TundishSubmerged Entry Shroud(SES)浸入式浸入式长水口水口TundishMonoblock Stopper(MBS)中中间包塞棒包塞棒LadleShround钢包包长水口水口TundishMonotube可更可更换的的浸入式水口浸入式水口TundishNozzle中包水口中包水口24辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用6.2.1 钢包长水口（钢包长水口（Shround）25辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l长水口的作用：长水口的作用：保护钢水浇注时不受二次氧化，保护钢水浇注时不受二次氧化，改善钢水质量；改善钢水质量；防止钢流飞溅，操作安全；防止钢流飞溅，操作安全；l长水口的功能：长水口的功能：优异的抗热震性；优异的抗热震性；良好的机械强度；良好的机械强度；抗钢液和熔渣的侵蚀性好；抗钢液和熔渣的侵蚀性好；连接处必须带有气缝装置，防连接处必须带有气缝装置，防止钢水吸收空气而被氧化。止钢水吸收空气而被氧化。26辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l常见的密封装置有两类：一类是带透气环长水口；一类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。是带吹氩环的长水口。27辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用长水口用材质与发展长水口用材质与发展l初期材质：熔融石英质长水口；初期材质：熔融石英质长水口；不利于生产高纯洁净钢和高锰钢。不利于生产高纯洁净钢和高锰钢。l铝碳质：本体为铝碳质，渣线部铝碳质：本体为铝碳质，渣线部位为位为ZrO2增强的增强的ZrO2-C质，透质，透气环为氧化铝质。气环为氧化铝质。l国外薄板坯连铸使用的是镁碳国外薄板坯连铸使用的是镁碳-刚玉碳刚玉碳-锆碳复合长水口。锆碳复合长水口。l日本用钢纤维增强铝碳质长水口，日本用钢纤维增强铝碳质长水口，对解决水口的断头问题和提高间对解决水口的断头问题和提高间歇操作有效。歇操作有效。28辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用编号号化学成分化学成分w/%气孔率气孔率/%体体积密度密度/gcm-3抗折抗折强强度度/MPa应用用部位部位SiO2Al2O3ZrO2CaOCA15.752.00.931.217.92.357.4本体本体B6.064.04.622.016.42.639.8内内衬C17.443.836.016.02.26本体本体D3.161.33.523.014.92.64碗部碗部E6.00.467.02.623.917.33.29渣渣线表表 长水口的理化指标长水口的理化指标29辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用6.2.2 中间包整体塞棒（中间包整体塞棒（Stopper）l塞棒主要用于中间包开闭作用，除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，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。塞棒兼有控制钢流和净化钢水的功能。l塞棒仅在开浇及停浇时使用，平时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，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，利用塞内的熔渣被漩涡带进结晶器，利用塞棒来阻挡漩涡。棒来阻挡漩涡。30辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用31辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l塞棒的类型有：塞棒的类型有：（1）组合塞棒。）组合塞棒。（2）整体塞棒。）整体塞棒。l塞棒的材质和结构发展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，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。塞棒。材质：刚玉质、材质：刚玉质、Al2O3-C质；质；Al2O3-SiC-C质质。32辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用表表 组合塞棒和复合塞棒的性能指合塞棒和复合塞棒的性能指标项目目化学成分化学成分w/%常温耐常温耐压强强度度/MPa气孔率气孔率/%高温抗折高温抗折强强度度/MPa热震震稳定性定性/次次Al2O3CZrO2SiO2MgO均均质整体整体塞棒塞棒602516195555231545组合合塞塞棒棒袖袖砖6030401820袖袖砖4252401820塞塞头80106940612塞塞头751040612复复合合整整体体塞塞棒棒本体本体6025161955渣渣线148030510渣渣线75106925108头部部590头部部855项目目化学成分化学成分w/%体体积密度密度/gcm-3气孔率气孔率/%常温耐常温耐压强强度度/MPa抗折抗折强强度度/MPaAl2O3MgO SiO2AlNC+SiC塞塞头5530152.5719.55414.533辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用6.2.3 中间包浸入式水口（中间包浸入式水口（Submerged Nozzles）34辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l浸入式水口安装在中间包的底部，并插入结晶器内。浸入式水口安装在中间包的底部，并插入结晶器内。35辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用36辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用1、浸入式水口的作用、浸入式水口的作用1、防止钢水的二次氧化、氮化和、防止钢水的二次氧化、氮化和钢水飞溅；钢水飞溅；2、调节钢水流动状态和注入速度；、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、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钢水中，对促进钢水中夹杂物上浮起重要作用；起重要作用；4、对连铸坯成材率和铸坯的质量、对连铸坯成材率和铸坯的质量有决定性的影响。有决定性的影响。37辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用2、浸入式水口的使用要求、浸入式水口的使用要求 l保证正常拉速下时的钢水流通量；保证正常拉速下时的钢水流通量；l尽可能使结晶器内铸坯断面的热流尽可能使结晶器内铸坯断面的热流分布均匀；分布均匀；l有利于保护渣的迅速熔化；有利于保护渣的迅速熔化；l有利于夹杂物的上浮、不卷渣；有利于夹杂物的上浮、不卷渣；l避免结晶器内钢液液面的剧烈搅动；避免结晶器内钢液液面的剧烈搅动；l安装使用方便。安装使用方便。38辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用3、浸入式水口的安装形式浸入式水口的安装形式39辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l使用整体浸入式水口时，不需要中间包水口，但是浸入式水使用整体浸入式水口时，不需要中间包水口，但是浸入式水口外形较长，一般在口外形较长，一般在700mm以上，该水口有两种形式。以上，该水口有两种形式。内装型水口：即由中间包内向外安装，水口为整体结构，密内装型水口：即由中间包内向外安装，水口为整体结构，密封性好。封性好。外装型水口：安装方式由中间包底向内安装。外装型水口：安装方式由中间包底向内安装。l组合型水口：由中间包水口和浸入式水口组成，该种浸入式组合型水口：由中间包水口和浸入式水口组成，该种浸入式水口较短，一般不足水口较短，一般不足400mm。l滑动水口型浸入式水口：这种浸入式水口相当于滑动水口的滑动水口型浸入式水口：这种浸入式水口相当于滑动水口的下水口。浸入式水口不是与中间包水口相连接，而是与滑动下水口。浸入式水口不是与中间包水口相连接，而是与滑动水口的下水口或下滑板相连接，密封方法与组合型浸入式水水口的下水口或下滑板相连接，密封方法与组合型浸入式水口相一致。口相一致。40辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用TundishSubmerged Entry Nozzle(SEN)浸入式水口浸入式水口TundishSubmerged Entry Shroud(SES)浸入式浸入式长水口水口TundishMonoblock Stopper(MBS)中中间包塞棒包塞棒LadleShround钢包包长水口水口TundishMonotube可更可更换的的浸入式水口浸入式水口TundishNozzle中包水口中包水口41辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用4、浸入式水口的材质与发展、浸入式水口的材质与发展l连铸初期，采用熔融石英质浸入式水口；连铸初期，采用熔融石英质浸入式水口；特点：热震稳定性好，有较高的机械强度和耐酸性渣侵蚀，特点：热震稳定性好，有较高的机械强度和耐酸性渣侵蚀，化学稳定性好，可以满足浇注普通碳素钢、低锰钢化学稳定性好，可以满足浇注普通碳素钢、低锰钢（Mn0.8%）等。）等。l目前广泛使用的是铝碳质浸入式水口。目前广泛使用的是铝碳质浸入式水口。特点：铝碳质水口抗侵蚀、耐热震，解决了高锰钢、合金特点：铝碳质水口抗侵蚀、耐热震，解决了高锰钢、合金钢的多炉连浇问题。钢的多炉连浇问题。42辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用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堵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堵塞，在铝碳质浸入式水口的基础上开发了一系列的新型浸入式水口。塞，在铝碳质浸入式水口的基础上开发了一系列的新型浸入式水口。铝碳铝碳-锆碳复合水口；锆碳复合水口；镁碳镁碳-铝碳铝碳-锆碳复合水口；锆碳复合水口；43辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用4、浸入式水口的损毁因素：、浸入式水口的损毁因素：l（1）侵蚀）侵蚀l（2）堵塞）堵塞浸入式水口使用后的附着物和侵浸入式水口使用后的附着物和侵蚀情况情况44辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用n（1）防止侵蚀防止侵蚀的措施：的措施：在浇注过程中采用中间包上在浇注过程中采用中间包上下浮动，改变保护渣与水口下浮动，改变保护渣与水口的接触部位，这是生产中普的接触部位，这是生产中普遍使用的办法；遍使用的办法；适当加厚渣线部位的尺寸；适当加厚渣线部位的尺寸；严格控制立方晶体严格控制立方晶体ZrO2的比的比例达到例达到80%，提高鳞片状石，提高鳞片状石墨的纯度；墨的纯度；喷涂耐侵蚀材料和喷涂耐侵蚀材料和ZrB2等材等材质做保护圈。质做保护圈。45辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用（2）防止浸入式水口堵塞的措施）防止浸入式水口堵塞的措施 46辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用47辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用原料：白刚玉、板状刚玉、锆莫来石、石墨、氧化锆、防氧原料：白刚玉、板状刚玉、锆莫来石、石墨、氧化锆、防氧化剂、树脂等化剂、树脂等生产工艺过程：生产工艺过程：5.连铸连铸“三大件三大件”的生产的生产配料配料造粒造粒等静压成型等静压成型干燥干燥埋碳培烧埋碳培烧整型整型喷涂料喷涂料X X探伤探伤包装包装入库入库48辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用6.2.4 密封材料密封材料l连铸过程中的接缝部位连铸过程中的接缝部位包括钢包下水口与长水包括钢包下水口与长水口、整体塞棒与上水口、口、整体塞棒与上水口、上水口与上滑板、下滑上水口与上滑板、下滑板与下水口、下水口与板与下水口、下水口与浸入式水口之间的结合浸入式水口之间的结合部位。部位。49辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l连接处密封的方法有：连接处密封的方法有：在连接处使用浸有低熔点化合物纤维密封圈；在连接处使用浸有低熔点化合物纤维密封圈；在接缝处吹入氩气形成正压区，阻止空气吸入；在接缝处吹入氩气形成正压区，阻止空气吸入；在接缝处垫密封圈，并与吹入氩气同时使用，保护效果在接缝处垫密封圈，并与吹入氩气同时使用，保护效果更好。更好。l密封材料：密封材料：Al2O3-C质、质、MgO-C质、质、ZrO2-C质和石墨密质和石墨密封环等。封环等。50辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用6.3 滑动水口系统用功能耐火材料滑动水口系统用功能耐火材料6.3.1钢包滑动水口系统用耐火材料钢包滑动水口系统用耐火材料座砖座砖上水口上水口钢壳钢壳上滑板上滑板下滑板下滑板下水口下水口引流砂引流砂钢包滑动水口示意图钢包滑动水口示意图51辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用Wellblock座座砖Ladle Nozzle钢包水口包水口Collector Nozzle下水口下水口Slide Plates滑板滑板Ladle Shroud长水口水口POW Filling Sand引流砂引流砂钢包滑动水口示意图钢包滑动水口示意图52辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用53辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用钢包滑动水口钢包滑动水口l滑动水口的结构：机械装置部分；驱动部分滑动水口的结构：机械装置部分；驱动部分（手动或液压两种）；（手动或液压两种）；l运动方式有两种：直线式和回转式。运动方式有两种：直线式和回转式。l滑板必须具备以下性能：滑板必须具备以下性能：1）滑动面要平滑、平整度）滑动面要平滑、平整度0.05mm；2）机械强度高；）机械强度高；3）耐钢水和熔渣的）耐钢水和熔渣的 侵蚀能力要强；侵蚀能力要强；4）不易黏附钢水。）不易黏附钢水。54辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用1）各类滑板砖）各类滑板砖l高铝质滑板砖：成型后均用沥青浸滞，再轻烧处理，获得较高铝质滑板砖：成型后均用沥青浸滞，再轻烧处理，获得较高的强度和致密均匀的结构。配料中添加了磷酸盐以降低烧高的强度和致密均匀的结构。配料中添加了磷酸盐以降低烧成温度，可使滑板的尺寸保持稳定，并减少废品率和研磨量。成温度，可使滑板的尺寸保持稳定，并减少废品率和研磨量。l 锆质滑板砖：耐化学锆质滑板砖：耐化学侵蚀性好，抗机械冲刷侵蚀性好，抗机械冲刷性能好。但是氧化锆价性能好。但是氧化锆价格昂贵，通常将其做成格昂贵，通常将其做成镶嵌环或镶嵌件。镶嵌环或镶嵌件。55辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l铝碳质滑板铝碳质滑板：烧结氧化铝和合成莫来石为主要原料，在基：烧结氧化铝和合成莫来石为主要原料，在基质部分添加碳组份和防氧化剂质部分添加碳组份和防氧化剂(如金属铝、金属硅、如金属铝、金属硅、SiC、B4C、Mg-B等等)，加入结合剂煤沥青或酚醛树脂混练成型；，加入结合剂煤沥青或酚醛树脂混练成型；在还原气氛下烧成，形成碳结合的耐火材料。在还原气氛下烧成，形成碳结合的耐火材料。这种材质的滑板因其组织致密，气孔微细且含有一定数量这种材质的滑板因其组织致密，气孔微细且含有一定数量的残碳，钢液和渣液难以浸渍，故耐侵蚀性良好；的残碳，钢液和渣液难以浸渍，故耐侵蚀性良好；缺点是由于组织致密，耐热冲击性则有所下降；其次，在缺点是由于组织致密，耐热冲击性则有所下降；其次，在使用过程中，由于碳易被氧化，导致结构疏松，降低了耐使用过程中，由于碳易被氧化，导致结构疏松，降低了耐侵蚀性。侵蚀性。56辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l铝碳锆质滑板是在烧成铝碳质滑板的基础上研制开发的。铝碳锆质滑板是在烧成铝碳质滑板的基础上研制开发的。这种材质滑板采用了低膨胀率的这种材质滑板采用了低膨胀率的Al2O3-SiO2-ZrO2系原料，系原料，制成以斜锆石、莫来石、刚玉等为主晶相，以碳结合为特制成以斜锆石、莫来石、刚玉等为主晶相，以碳结合为特征的耐火材料。征的耐火材料。首先引入锆莫来石做骨料，利用锆莫来石中的氧化锆在约首先引入锆莫来石做骨料，利用锆莫来石中的氧化锆在约1000时发生晶型转变，伴有体积收缩的特点，晶粒内产时发生晶型转变，伴有体积收缩的特点，晶粒内产生显微裂纹，大大改善了材料的耐热冲击性能。生显微裂纹，大大改善了材料的耐热冲击性能。其次其次ZrO2具有优良的抗侵蚀性，其耐侵蚀性较铝碳质滑板具有优良的抗侵蚀性，其耐侵蚀性较铝碳质滑板明显提高，成为现今大型钢铁企业滑板使用中的主流。明显提高，成为现今大型钢铁企业滑板使用中的主流。l方镁石方镁石-尖晶石尖晶石-碳不烧滑板：以电熔尖晶石，电熔镁砂为碳不烧滑板：以电熔尖晶石，电熔镁砂为主要原料，热塑性树脂为结合剂，并添加适量的金属加入主要原料，热塑性树脂为结合剂，并添加适量的金属加入物，经混碾成型后，制得直接油浸滑板砖。具有抗侵蚀、物，经混碾成型后，制得直接油浸滑板砖。具有抗侵蚀、耐热震、化学稳定性好等性能。耐热震、化学稳定性好等性能。57辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用2）滑板的生产方法）滑板的生产方法配料混合脱碳真空油浸成型干燥除碳整型打箍包装入库铝（锆）碳质用原料：铝（锆）碳质用原料：刚玉、锆刚玉、锆莫来石、石墨、氧化锆、树脂、刚玉、锆刚玉、锆莫来石、石墨、氧化锆、树脂、Al粉、粉、Mg-Al合金等合金等58辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用滑板的侵蚀滑板的侵蚀l1、热机械蚀损、热机械蚀损主要是浇注过程中的热震作用在铸孔主要是浇注过程中的热震作用在铸孔外部产生了超过滑板强度的张应力，外部产生了超过滑板强度的张应力，导致形成以铸孔为中心的辐射状的微导致形成以铸孔为中心的辐射状的微裂纹。裂纹的出现有利于外来杂质的裂纹。裂纹的出现有利于外来杂质的扩散、集聚和渗透，更加速了化学浸扩散、集聚和渗透，更加速了化学浸蚀。同时，化学浸蚀反应又促进裂纹蚀。同时，化学浸蚀反应又促进裂纹的形成与扩展，如此循环，使滑板铸的形成与扩展，如此循环，使滑板铸孔逐步扩大、损毁。而且高温钢水的孔逐步扩大、损毁。而且高温钢水的冲刷会损伤靠近与钢摩擦部位的耐火冲刷会损伤靠近与钢摩擦部位的耐火材料，并造成剥落、掉块。材料，并造成剥落、掉块。59辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用Al2O3-C质滑板损毁的化学机理质滑板损毁的化学机理l2、热化学侵蚀、热化学侵蚀热化学侵蚀是滑板损毁的另一主要原因。滑板用耐火材料热化学侵蚀是滑板损毁的另一主要原因。滑板用耐火材料在使用过程中接触高温钢水和炉渣，发生一系列化学反应，在使用过程中接触高温钢水和炉渣，发生一系列化学反应，造成化学浸蚀。造成化学浸蚀。u(1)碳和石墨的氧化；碳和石墨的氧化；u(2)莫来石的分解；莫来石的分解；u(3)SiO2与钢和熔渣中的与钢和熔渣中的FeO、MnO反应形成低熔点矿物相反应形成低熔点矿物相2FeOSiO2(1205)、MnOSiO2(1291)；u(4)Al2O3SiO2与钢和熔渣中的与钢和熔渣中的CaO反应形成低熔点的反应形成低熔点的2CaOAl2O3SiO2(1327)和和12CaO7Al2O3(1392)。60辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用2）水口砖）水口砖 61辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用la)上水口：其位置直接镶嵌在钢包座砖中，要求材质耐高温、上水口：其位置直接镶嵌在钢包座砖中，要求材质耐高温、抗侵蚀、耐冲刷与钢包同步，因此使用寿命比滑板砖长。抗侵蚀、耐冲刷与钢包同步，因此使用寿命比滑板砖长。材质一般使用刚玉质或碱性浇注料。材质一般使用刚玉质或碱性浇注料。损坏的主要因素有：钢液、熔渣的化学侵蚀与冲刷；安装时损坏的主要因素有：钢液、熔渣的化学侵蚀与冲刷；安装时的机械损伤。的机械损伤。lb)下水口主要用来控制钢液的流量和流速，要求高温下具有下水口主要用来控制钢液的流量和流速，要求高温下具有良好的耐冲刷性和体积稳定性。良好的耐冲刷性和体积稳定性。材质主要是高铝质、铝碳质和铝锆碳质。材质主要是高铝质、铝碳质和铝锆碳质。损坏的主要原因是：钢液、熔渣的侵蚀和冲刷，温度激变引损坏的主要原因是：钢液、熔渣的侵蚀和冲刷，温度激变引起的开裂或断裂；烧氧开浇造成的熔损。起的开裂或断裂；烧氧开浇造成的熔损。为了提高下水口的抗热震稳定性，将下水口安装在铁套内防为了提高下水口的抗热震稳定性，将下水口安装在铁套内防止开裂；使用时尽量避免烧氧开浇。止开裂；使用时尽量避免烧氧开浇。62辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用3）座砖）座砖 l 座砖安放在钢包或中间包座砖安放在钢包或中间包等设备的底部，用于固定和等设备的底部，用于固定和保护其内部镶入的耐火材料。保护其内部镶入的耐火材料。l 使用过程中受到钢水等的使用过程中受到钢水等的侵蚀和冲刷，热震损伤的影侵蚀和冲刷，热震损伤的影响，并在使用过程中与整个响，并在使用过程中与整个炉龄同步，所以质量要求较炉龄同步，所以质量要求较高。高。63辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用la)Al2O3-ZrO2-Cr2O3质座砖：原高铝座砖抗热剥落性较质座砖：原高铝座砖抗热剥落性较差，在原氧化铝基质中加入适量的氧化铝差，在原氧化铝基质中加入适量的氧化铝-氧化锆电熔氧化锆电熔原料，及添加尖晶石、氧化铬等可以获得耐热剥落性好原料，及添加尖晶石、氧化铬等可以获得耐热剥落性好和耐侵蚀性强的和耐侵蚀性强的Al2O3-ZrO2-Cr2O3质座砖。质座砖。lb)预制座砖：在原氧化铝基料中，添加预制座砖：在原氧化铝基料中，添加1um以下的电熔以下的电熔刚玉微粉、氧化镁制备成预制型座砖。刚玉微粉、氧化镁制备成预制型座砖。64辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用滑动水口自动开浇滑动水口自动开浇 l滑动水口在开浇时，其铸孔能否自动流出钢水滑动水口在开浇时，其铸孔能否自动流出钢水自动开自动开浇，成为能否顺利浇注和安全浇注至关重要的问题。浇，成为能否顺利浇注和安全浇注至关重要的问题。l滑动水口开浇的方式有：填料法、吹气法和烧氧法。滑动水口开浇的方式有：填料法、吹气法和烧氧法。填料（引流砂）法：在出钢前，当钢包停止烘烤，关闭滑填料（引流砂）法：在出钢前，当钢包停止烘烤，关闭滑动水口后，用一长形漏斗向上水口内放入填料，防止钢水动水口后，用一长形漏斗向上水口内放入填料，防止钢水进入上水口内而凝结。当滑板开启时，填料下落后钢水随进入上水口内而凝结。当滑板开启时，填料下落后钢水随之而下，达到自动开浇的目的。常用的引流砂材质主要有：之而下，达到自动开浇的目的。常用的引流砂材质主要有：铬质、碳化硅石英质、石英砂、河砂、海砂。铬质、碳化硅石英质、石英砂、河砂、海砂。65辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用吹氩气洗法：该法是吹氩气洗法：该法是通过上水口或下滑板通过上水口或下滑板上的透气塞或上的透气塞或3层式的层式的中间包滑板向钢包内中间包滑板向钢包内吹入氩气，产生钢水吹入氩气，产生钢水环流，从而达到自动环流，从而达到自动开浇的目的。开浇的目的。66辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l烧氧法：由于钢包底部至下滑板这段铸孔较深烧氧法：由于钢包底部至下滑板这段铸孔较深(300mm)，直径又小，因此钢液进入上水口与下滑板接触后很快，直径又小，因此钢液进入上水口与下滑板接触后很快冷凝结膜，造成开浇时钢液不能自流，在急需时使用此冷凝结膜，造成开浇时钢液不能自流，在急需时使用此法。用氧气管子将铸口烧开达到开浇的目的。但是它对法。用氧气管子将铸口烧开达到开浇的目的。但是它对耐火材料的损毁严重，且在浇注时易使钢水发散，加深耐火材料的损毁严重，且在浇注时易使钢水发散，加深钢水的二次氧化，影响钢水的质量。钢水的二次氧化，影响钢水的质量。67辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用6.3.2 中间包滑动水口系统用耐火材料中间包滑动水口系统用耐火材料l钢包采用钢包采用2层式滑动水口，层式滑动水口，中间包采用中间包采用3层式滑动水口。层式滑动水口。其组成为上水其组成为上水口、上滑板口、上滑板（固定）、中（固定）、中间滑板（滑动）间滑板（滑动）、下滑板（固、下滑板（固定）、下水口定）、下水口（与下滑板相（与下滑板相连，但不运动）连，但不运动）。Wellblock座座砖Tundish Nozzle中包水口中包水口Slide Plates(upper,middle,lower)滑板（上、中、下）滑板（上、中、下）Nozzle Top上水口上水口Submerged Entry Nozzle(SEN)Submerged Entry Shroud(SES)浸入式水口浸入式水口Starter Tube开开浇管管68辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l3层滑板的特点是中间的滑动板不用火泥，而用金属层滑板的特点是中间的滑动板不用火泥，而用金属带嵌板固定，对控制裂纹起很好的作用。同时要严带嵌板固定，对控制裂纹起很好的作用。同时要严格控制滑板的平行度。在浇注初期，为了防止钢水格控制滑板的平行度。在浇注初期，为了防止钢水在滑动水口的钢道内冷凝，安装有塞棒阻止钢水流在滑动水口的钢道内冷凝，安装有塞棒阻止钢水流入水口通道，保持钢水在中间包内形成必须的液面，入水口通道，保持钢水在中间包内形成必须的液面，并严防更换浸入式水口时钢水冷凝或非金属夹杂堵并严防更换浸入式水口时钢水冷凝或非金属夹杂堵塞通道。塞通道。69辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用6.4 定径水口（定径水口（Sizing Nozzle）材质：锆英石质、材质：锆英石质、ZrO2质质图图 a-全均质定径水口；全均质定径水口；b-直接复合式定径水口；直接复合式定径水口；c-镶嵌式定径水口镶嵌式定径水口70辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用l1）全均质定径水口：水口全部由）全均质定径水口：水口全部由ZrO2（6095%）的材料）的材料组成，组成，ZrO2的含量越高，水口抗侵蚀能力越强，使用寿命的含量越高，水口抗侵蚀能力越强，使用寿命越长，成本越高；其特点是化学成分均一，整体性好，强度越长，成本越高；其特点是化学成分均一，整体性好，强度大，耐侵蚀、使用寿命长、安全可靠、但生产成本高。大，耐侵蚀、使用寿命长、安全可靠、但生产成本高。l2）直接复合式定径水口：本体为低含锆材料，多为锆英石）直接复合式定径水口：本体为低含锆材料，多为锆英石质材料，复合体为高氧化锆材料，两者直接复合在一起，一质材料，复合体为高氧化锆材料，两者直接复合在一起，一次成型，一起烧制。次成型，一起烧制。ZrO2的用量与全均质相比大幅度降低，的用量与全均质相比大幅度降低，生产成本较低，强度大，耐侵蚀好，但是由于内外两层的氧生产成本较低，强度大，耐侵蚀好，但是由于内外两层的氧化锆含量不一样，材料的热膨胀系数差异较大，使用过程中化锆含量不一样，材料的热膨胀系数差异较大，使用过程中开裂的可能性较大，因此要求内层的氧化锆含量不能太高，开裂的可能性较大，因此要求内层的氧化锆含量不能太高，常在常在7080%的范围内。的范围内。l3）镶嵌式定径水口：镶嵌式定径水口分为外套和内芯两部）镶嵌式定径水口：镶嵌式定径水口分为外套和内芯两部分，分别制成后用耐火泥粘结在一起；水口本体一般为高铝分，分别制成后用耐火泥粘结在一起；水口本体一般为高铝材质；内芯为氧化锆材质。这种水口的制作成本低，抗热震材质；内芯为氧化锆材质。这种水口的制作成本低，抗热震性好，氧化锆的含量可依据不同的要求进行制作，所以产品性好，氧化锆的含量可依据不同的要求进行制作，所以产品的性价比较高，使用量较大。的性价比较高，使用量较大。71辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用Well Block座砖Metering Nozzle定径水口Ramming Mix捣打料72辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用谢谢大家谢谢大家THANKS73辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用与同学们共勉！与同学们共勉！认真的工作态度认真的工作态度机会将不断访问你！机会将不断访问你！善待自己，宽容别人善待自己，宽容别人幸福将始终伴随你！幸福将始终伴随你！74辽辽宁宁科科技技大大学学镁镁质质材材料料工工程程中中心心耐火材料在钢铁冶金中的应用祝同学们祝同学们:身体健康！身体健康！心想事成！心想事成！前程远大！前程远大！75