发布时间 : 星期一 文章第12讲 耐火材料更新完毕开始阅读7c1709c19ec3d5bbfd0a741f
发泡剂制成的。由于在制造中卷入了大量空气，使涂料中含有球状气泡，减少了涂料的体积密度，从而能降低涂料单耗。轻质涂料具有良好的绝热性能，从而可减少中间包的烘烤时间、降低燃料消耗。轻质涂料的成分及性能见表12-15。从提高钢水清洁度和钢水质量出发，中间包涂料趋向于碱性材质。
表12-13 高铝质、镁质涂料性能表
材 料 名 称 普通的 改进后 普通的 改进后 化 学 成 分 (质量分数)/% Al203,61 SiO2,21 Al203,65 SiO2,28 Mg0,87 SiO2,8 Mg0,78 SiO2,7 物 理 性 能 体积密度/g·m-3 2200 1800 2200 1700
表12-14 铬镁质涂料性能
项 目 w(MgO)/% w(Al203)/% 体积密度/kg·m-3 抗折强度(1400℃,3h)/MPa 耐压强度(1400℃,3h)/MPa 烧后线收缩率(1400℃)/% 膨胀系数/×10-6℃-1 20～1100℃ 20～1300℃ MC-1 65 11 2650 4.5 12.0 -0.2 10 —
表12-15 轻质涂料性能表
物理性能 项 目 化学成分(质量分数) /% MgO SiO2 显气孔率 /% 110℃ 1500℃ 耐压强度 /MPa 110℃ 1500℃ -3 体积密度 /kg·m110℃ 1500℃ 抗折强度/MPa 110℃ 1500℃ 热导率 /W·(m·K)-1 110℃ 1200℃ 水分 /(质量分数) /% 混合时间 /min 实际涂层密度 /g·m-3 以往的涂料层 87 8 25.7 28.8 4.5 5.4 2350 2450 1.5 4 0.9 0.8 1620 5 2300 轻质涂料层 85 8 48.2 47.0 1.2 3.4 1670 1800 0.6 1.5 0.5 0.5 2125 10 1800 MC-2 53 10 2320 2.4 7.2 -1.23 3.7 — MC-3 85 2500 1500℃,7.0 1500℃,35.0 1500℃,-3.5 — 12 显气孔率/% 断裂系数，% 热导率/W·(m·K)-1 37 40 31 48 6.6 2.6 5 1 1.28 0.28 1.39 0.70 高铝质 镁 质 突出的性能
宝钢连铸60t大型中间包用国产化涂料，涂层厚度为20～3Onm，采用热态施工法，施工温度为50～100它，并采用快速干燥预热，烘烤时间9Omin，温度达1200℃左右。还选用超细粉作结合剂代替常用的磷酸盐及硅酸盐水泥。涂料流动性好，便于施工，结合强度高，易于清渣。中间包涂料替代进口的日本黑崎KCT-MlO2涂料，实现了国产化。宝钢镁质涂料的性能见表12-16。
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表12-16 宝钢60t中间包镁质涂料性能
类 别 w(MgO) /% 粒度组成 /% ＞1mm ＜0.21mm 体积密度(110℃)/kg·m-3 线变化率(1500℃) /% 耐压强度 /MPa 110℃,2h 1100℃,3h 国产 MT-80 ≥80 29～34 43～48 ≥2.0 －2.5～＋1.0 ≥5.0 ≥8.0 日本 KCT-M102 ≥ ≥2.0 －2.5～＋1.0 ≥4.9 ≥7.8 中间包涂层的涂抹工艺，国内的中小型中间包大多采用人工涂抹，其作业条件差且涂层不易均
匀。近年来，为了适应多炉连浇及促进夹杂物上浮，板坯连铸机的中间包容量已扩大到60～70t，深度在lm左右。对于大型中间包涂层的涂抹则应采用机械化作业。国外已有自动喷涂机用于中间包的涂料。特别是近年来镁钙质中间包涂料的研制。由于其对钢水和钢渣有很高的化学稳定性，且具有吸附钢水中的夹杂物和有害元素，净化钢水的作用。中间包CaO·MgO质涂料的研究是国家重点研究课题。研制的CaO≥30%和CaO≥50%的高钙镁钙质中间包涂料在宝钢试用，一般能连浇5炉，最高可达到8炉。
12.4.2 滑动水口用耐火材料
滑动水口代替传统的塞棒系统控制钢流，消除了塞棒、袖砖长时间浸泡在钢水中带来的弊病，杜绝了由于塞棒断裂和塞头熔损造成的浇注事故。可长时间安全地进行钢水处理和连铸操作。此外滑动水口可以多次使用，且更换方便，既提高钢包的使用寿命，减少耐火材料的消耗，又加快钢包的周转，减少包衬散热，节省预热钢包消耗的燃料等。目前我国绝大多数钢厂钢包上采用滑动水口浇注。为适应长时间多炉连浇的需要，也有部分钢厂中间包上使用滑动水口浇注。
滑动水口由上水口、上滑板、下滑板、下水口四部分组成。不同部位采用不同的耐火材料。上水口、下水口主要采用黏土砖、高铝砖、刚玉砖和熔融石英砖。在多炉连浇时，上水口砖多采用刚玉质和铝碳质的。为了防止钢水中析出物(如A1203、TiO2 )堵塞水口，通常将上水口制成吹气式的。滑板砖是影响控制钢水流量的关键部位。目前国内使用的滑板砖材质有：高铝质、铝炭质、铝锆炭质，多数工厂使用高铝质。在选用滑板砖的材质时，需考虑浇注的钢种，如浇注一般钢可采用高铝质滑板，而浇注含锰高的钢种和含氧高的低碳钢时，因钢中锰和氧对滑板侵蚀会使滑板注口孔径扩大，缩短使用寿命，因而应选用耐侵蚀性强的镁质、铝炭质、铝锆炭质滑板。表12-17列出国内滑动水口耐火材料的性能。此外，滑板表面加工精度要求极高，应有很低的表面粗糙度和很高平行度。以保证滑板砖在承受钢水压力及高速钢流冲刷时上下滑板之间配合紧密不会漏钢。
12.4.3 连铸用功能耐火材料
所谓连铸功能耐火材料，就是指为了适应连铸生产洁净钢及提高生产率的需要，采用的去除钢水中杂质，调整钢水温度、成分并能改善钢水质量的具有特殊功能的耐火材料。如为了保护钢水不
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表12-17 国内滑动水口耐火材料性能
项 目 w(Al203)/% w(ZrO2)/% w(C)/% 耐火度/℃ 耐压强度/MPa 显气孔率/% 体积密度/kg·m-3 抗折强度/MPa
刚玉质上水口 93 — — 1800 70 23.0 2900 — 高铝质下水口 二等高铝滑板 铝炭质滑板 铝锆质滑板 锆质滑板 60 — — 1700 20 15 2450 — 81.7 — 1.85 — 108.2 17 2890 — 66.72 — 10.08 — 158.8 2 2700 46.9 ＞70 ＞6 ＞7 — 169～190 5.0～6.0 3140～3150 — — ≥63 — — ≥50 ≤22 ≥3400 — 受二次氧化用的长水口、浸入式水口；为了均匀钢水温度、成分并促进夹杂物上浮而采用钢包底部吹氩的透气砖、顶部吹氩的吹氩棒；小方坯连铸机用的定径水口及水平连铸机用的分离环等。 12.4.3.1 长水口
连接钢包与中间包的长水口、控制中间包钢 流用整体塞棒和连接中间包与结晶器的浸入式水 口，一般称之为连铸“三大件”。长水口用于保护 钢水从钢包注入中间包时的钢流，防止钢水与空 气接触发生二次氧化。长水口主要有两种类型， 见图14。图14(b)类型保护钢流的效果较好，我 国目前主要采用该种。目前长水口的材质有熔融 石英质和铝炭质两种。熔融石英质长水口主要成 分是SiO2，这种水口热导率小，有较高的机械强 图12-14 长水口类型 (a) 带有吹氩环的长水口；(b) 带有透气材料的长水口 度和化学稳定性，耐酸性渣的侵蚀；可以不烘烤使用。用于浇注一般钢种，含锰高的钢种不宜使用。铝炭质长水口及Al203-SiO2-C质是用刚玉和石墨为主要原料制作的，主要成分是Al203，具有良好的抗热振性，对钢种的适应性较强，耐侵蚀性能好，对钢液污染小，尤其适合浇注特殊钢种。为了防止水口表面的石墨在烘烤和使用中被氧化，在水口内、外表面敷有防氧化涂层。为了提高水口易侵蚀的渣线部位的寿命，还可在渣线部位复合ZrO2-C层。表12-18列出长水口耐火材料的性能。
目前连铸中广泛采用Al203-C长水口，可以通过增加其材质中的C和Al203含量，排除SiO2和金属粉；改进水口的形状和结构和改进操作工艺来提高使用寿命。 12.4.3.2 钢水过滤器
夹杂物是影响连铸坯质量的一个重要方面，钢中夹杂物还是导致水口堵塞的主要原因。在中间包内的隔墙上安装钢水过滤器是近几年开发的减少连铸钢水中夹杂物的有效措施之一。钢水过滤器分为泡沫陶瓷过滤器、网状陶瓷过滤器、蜂窝状陶瓷过滤器以及反应过滤器。前三种是阻挡型(机械过滤方式)，夹杂物尺寸大于陶瓷过滤器滤孔无法通过或被附在其表面上，易堵塞，难以在通钢量大的连铸中间包使用；第四种反应过滤器是通过高温下夹杂物粒子与过滤器表面发生化学反应，吸附
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表12-18 长水口耐火材料的性能
项 目 编 号 w(Al203)/% w(SiC)/% w(SiO2)/% w(ZrO2)/% w(C)/% 显气孔率/% 抗折强度/MPa 体积密度/kg·m-3 热膨胀率(800℃)/% 1 42～45 4～6 25～27 — 28～30 17～22 7～9 2050～2170 0.25～0.30 长 水 口 2 40～44 — 25～27 — 29～33 12～15 10～12 2250～2300 0.20～0.25 3 45～48 — 25～27 — 25～27 11～14 11～13 2280～2350 0.22～0.26 锆 炭 层 1 — 8～10 4～6 65～70 17～20 18～21 10～12 2 — 4～6 1～2 70～75 17～20 6～9 13～16 3050～3150 3200～3300 0.33～0.36 0.35～0.40
熔蚀形成新的化合物上浮而达到减少夹杂物的效果，属熔蚀型。使用中过滤孔逐渐扩大，直到浇注后期也不会影响钢水通过。钢水过滤器的材质有Al203、ZrO2、CaO、MgO-C、莫来石等多种，还有Al203＋ZrO2、CaO质。据有关资料报道，使用过滤器可明显去除Al203、氮化铁、硅酸盐、铝酸钙等夹杂。 目前，泡沫陶瓷过滤器多用锆铝质。国内试验钢水过滤器的材质有CaO质和Al203-C质的。北京钢研总院等研制的高纯氧化钙质过滤器，具有生产过程中氧化钙不易水化；可以吸收钢水中的Al203形成低熔点铝酸钙上浮，达到净化钢液的目的。在柳钢10t中间包挡渣墙上使用，寿命达8炉以上，去除夹杂物效率为22.7%～40%。 12.4.3.3 浸入式水口
浸入式水口用于保护钢水从中间包注入结晶 器的钢流，防止其二次氧化。不同安装形式的浸 入式水口有如图12-15所示的四种。(a)为内装式， 为国内目前应用最多的一种；(b)为外装式，国 内无此种形式；(c)为组合式，由中间包水口和 浸入式水口组合而成，其连接处有可能吸入空气， 故气密性不如整体式好，目前国内有部分工厂采
用此种形式；(d)为滑动水口型，浸入式水口与 内装式 外装式 组合式 滑动式 滑动水口的下水口相连，我国宝钢连铸机采用这 图12-15 浸入式水口的类型 种形式。
浸入式水口大多采用熔融石英质及Al203-C质。在选择水口材质时要考虑钢种特点，浇注一般钢种用熔融石英质的，浇注优质钢种用Al203-C质的。为了提高铝炭质浸入式水口渣线部位抵抗侵蚀的能力，可在渣线部位复合一层ZrO2-C质耐火材料，其理化性能见表12-19。为防止钢水中析出物(如Al203、TiO2)沉积于水口内壁，堵塞水口，除了加强研究水口堵塞机理、探索防止堵塞的途径以外，当前解决措施主要有两个方面：一方面采取具有吹氩功能的浸人式水口；另一方面是改进水口材质，国外有用含CaO的锆炭材质水口，以及用氮化硼(BN)的Al203-C-BN质浸入式水口，可有效减少
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