铝碳质浸入式水口的技术指标在下列范围内

：

体积密度

２．３５～３．１５ｇ／ｃｍ

３

，显气孔率

１２％～１８％

，耐

压强度

２０～３５ＭＰａ

，抗折强度

６～１４ＭＰａ

。

铝碳质浸入式水口的结构见图

１Ａ

。虽然铝碳质

浸入式水口对钢水适应性强

，使用寿命长，但也存在

以下问题

：

１

）在浇注含

Ａ１

镇静钢和含

Ｔｉ

不锈钢时

，

易发生

Ａｌ

２

Ｏ

３

和

ＴｉＯ

２

堵水口现象

，使连铸中断，影响

连铸生产正常进行

，且对铸坯质量有一定的影响。

２

）

不耐侵蚀

，长时间浇注会在渣线部位形成“缩颈现

象”

，甚至断裂。

１．１．２

铝锆碳质

为了解决铝碳质浸入式水口不

耐侵蚀的问题

，研究开发了铝锆碳浸入式水口，即在

其渣线部位复合一层锆碳质材料

，提高水口的抗侵

蚀能力。渣线部位

ＺｒＯ

２

含量的多少

，直接影响水口

的抗侵蚀能力

，

ＺｒＯ

２

含量越高

，则抗侵蚀能力越强。

浸入式水口渣线部位的

ＺｒＯ

２

含量设计为

３

档

，

分别为

６５％～７０％

、

７０％～７５％

、

７５％～８１％

；

Ｃ

含量

为

１２％～１７％

。

铝锆碳浸入式水口的结构见图

１Ｂ

。水口本体技

术指标同铝碳浸入式水口

，渣线部位技术指标为：体

积密度

３．２５～３．７５ｇ／ｃｍ

３

，显气孔率

１４％～１８％

，耐压

强度

２０～２７ＭＰａ

，抗折强度

６～８ＭＰａ

。

１．１．３

锆钙碳质

为了防止钢水中析出的

Ａｌ

２

Ｏ

３

附

着在水口内壁上

，引起水口堵塞，可采用吹氩的方法

解决。吹氩铝碳质浸入式水口结构见图

１Ｃ

。其工作

原理是

：在浸入式水口本体与内孔体之间，有一条

１～２ｍｍ

的环缝

，本体不透气，内孔体透气。在浇注

时

，通过安装在本体的吹氩管，向环缝吹入氩气，使

氩气充满环缝

，在一定压力下，通过内孔体，并在内

壁形成一层气膜

，防止钢水中的

Ａｌ

２

Ｏ

３

附着在内壁

上

，并被钢水带走，从而防止水口堵塞。

吹氩铝碳质浸入式水口的防堵塞效果虽然较

好

，但吹氩强度很难掌握。吹氩量过大，易使铸坯出

现皮下针孔

，影响铸坯质量；吹氩量不足，浸入式水

口仍会被堵塞。

由于吹氩铝碳质浸入式水口还有许多不足之

处

，近年来又改进了浸入式水口材质。目前主要使用

锆钙碳防堵材料作为水口的内衬。其工作原理是

：在

浇注时

，水口材料中的

ＣａＯ

、

ＳｉＯ

２

与钢水中析出的

Ａｌ

２

Ｏ

３

生成低熔物

，被钢水冲刷掉。浸入式水口防堵

层中的锆钙碳含量设计为

：

ＺｒＯ

２

４０％～４５％

、

ＣａＯ

２０％～２２％

、

Ｃ１８％～２２％

。

不吹氩防堵塞浸入式水口的本体和渣线部位的

材质相同

，其结构见图

１Ｄ

。技术指标为

：体积密度

３．６０～３．７５ｇ／ｃｍ

３

，显气孔率

１５％～１８％

，耐压强度

２２～２６ＭＰａ

，抗折强度

５～７ＭＰａ

。

１．１．４

尖晶石质

ＺｒＯ

２

－ＣａＯ－Ｃ

质防堵塞浸入式水

口

，虽然防堵效果较好，但还存在一些问题。这是因

为材料中的

ＣａＯ

与钢水中析出的

Ａｌ

２

Ｏ

３

反应

，并非

都能形成低熔物。主要是由于水口材质中

Ｃ

和

ＳｉＯ

２

的存在造成的。因此

，又研究开发了不含硅、碳的铝

镁尖晶石材料制作的无硅无碳浸入式水口

，即在水

口内孔体上复合一层无硅无碳的尖晶石材料

，防止

铝碳质浸入式水口的堵塞。实践证明防堵效果较好。

无硅无碳浸入式水口中防堵层的成分设计为

：

Ａｌ

２

Ｏ

３

５５％～６５％

、

ＭｇＯ１８％～２２％

。

无硅无碳浸入式水口的结构见图

１Ｄ

。技术指标

为

：体积密度

２．６０～２．６５ｇ／ｃｍ

３

，显气孔率

１８％～

２２％

，耐压强度

２０～２６ＭＰａ

，抗折强度

５～７ＭＰａ

。

１．１．５

高铝碳质

随着连铸工艺的不断发展和完

善

，连铸多炉连浇水平得到极大的提高。而浸入式水

口的使用寿命有限

，并在使用过程中不能更换，限制

了单只中间包最大化的多炉连浇。因此

，使用快速更

换水口装置

，可以实现在单只中间包浇注过程中，快

速更换一次或多次浸入式水口

，从而提高了单只中

间包的使用寿命

，并取得较大的经济效益。

快速更换装置用水口

，由带有滑动面的上水口

和浸入式水口组成

，结构如图

２

所示。

图

２

快速更换水口结构

在使用过程中

，要求滑动面具有足够的强度和

耐磨性

，还要求上水口碗部具有透气性。因此，对其

使用的材质有特殊的要求

，一般根据上水口的使用

特性

，将其透气层的材质设计为中铝质（相对于高铝

质而言

）：

Ａｌ

２

Ｏ

３

５５％～７０％

、

Ｃ１８％～２６％

。

上水口透气层的技术指标为

：体积密度

２．４０～

２．６０ｇ／ｃｍ

３

，显气孔率

１６％～２５％

。

图

１

铝碳质浸入式水口结构

连铸用功能耐火材料的发展

王振兰等

２００８年第１期

９