浸入式水口是由中间罐水口发展而来的,能浸在结晶器内的钢水中连续铸造。位于中间罐和结晶器之间,可防止从中间罐水口流下的钢水与空气接触,从而防止氧化,又不使氢气、氮气等气体卷入。
因水口前端浸入钢水,无钢水飞沫,可防止紊流而引起的铸坯表面缺陷,并且还能调整结晶器内钢水流动状态,防止保护渣和非金属夹杂物混入铸坯。由于具有以上优点,所以,因飞溅而引起的重皮,因润滑而引起的气泡,因夹杂物引起的夹砂等缺陷均可以被去除,从而能够省略轧钢前的表面处理工序。
浸入式水口分为两大类,用于浇注一般钢种的熔融石英质水口和用于浇注良好钢种的铝碳质浸入式水口。
一、浸入式水口的构造
浸入式水口大体上有如下4种安装形式,如图13-31所示。
(一)内装型
所谓内装形水口,即由中间罐内向外安装,水口为整体结构,密封性好,如图13-31a所示。
(二)外装型
水口形状如图13-3b所示,安装方式由中间罐底向内方向安装,国内无此形状水口。
(三)组合型
这种形式的水口由中间罐水口和浸入式水口组成,如图13-31c所示,安装时将短的浸入式水口安装在中间罐水口下端,这种装置的缺点是在浇注时,空气有可能从水口连接处吸入。
(四)滑动水口型
这种浸入式水口相当于滑动水口的下水口滑板紧密相连,如图13-31d所示)
铝碳质浸入式水口在浇注铝镇静钢、含钛或稀土元素钢时,可能导致水口堵寒。改变浸入式水口材质和向水口内吹氩气是防止水口堵塞的有效方法。
二、浸入式水口的工作环境
铝碳质浸入式水口在浇注镇静钢时,常有大量的白色絮状物沉积在水口内壁,致使水口堵塞。经分析表明,沉积物主要为α-Al2O3和CaO-Al2O3矿物及少量的硅酸盐等物质,其中Al2O3含暈在80%以上。当前还没有找到一种十分有效的防阻塞耐火材料,为了解决水口堵塞,常见的解决办法就是通过浸入式水口向钢流吹氩,防止水口堵塞。
三、浸入式水口用耐火材料
浸入式水口用耐火材料一般分为两种:浇注一般钢种的熔融石英质和浇注良好钢种的铝碳质耐火材料。
为了防止浸入式水口在浇注时堵塞,除了从水口内部结构上考虑外,还可以从改进材质方面着手解决。目前已开发了锆质、熔融石英质、氮化硼质、氮化硅质等材质的浸入式水口,而且发展了赛隆(Sialon)-石墨质材质,均能有效地抑制Al2O3的沉积。
四、浸入式水口缺陷的种类及危害
实际生产中,许多耐火砖、浇注料都是直接与钢水接触的,一旦耐火材料存在质量缺陷,会给钢水带来大颗粒的外来夹杂,同时也会造成钢水的二次氧化产生内生夹杂。浸入式水口作为保护浇注的重要环节之一,也是耐材质量缺陷的多发环节,其缺陷形式多样化,对钢水质量的影响也不同。浸入式水口缺陷主要有:
1、浸入式水口渣线处孔洞
浸入式水口多为铝碳锆材质,其渣线部位材料成分不均,尤其是存在碳富集点,在保护渣的侵蚀作用下,向钢水中的物质传递速度明显高于其它部位,浇注过程中经过长时间的侵蚀,出现局部侵蚀过重,将导致浸入式水口渣线部位出现孔洞缺陷。
浸入式水口渣线处出现孔洞缺陷具有一定的隐蔽性和延续性。
2、浸入式水口渣线处断裂
1)规则断裂
经过长时间的浇注,浸入式水口渣线部位形成很深的侵蚀线,使得水口壁变薄,在钢水的热震作用下产生断裂。
此类缺陷具有突发性,通常为瞬间行为,且极易被察觉,危害小。
2)不规则断裂且有裂纹产生
此种缺陷是由于浸入式水口渣线处断裂前已经产生了微小裂纹,高速流动的钢水将周围空气吸入浸入式水口内部。由于不断的吸气,裂纹逐渐加重,吸气量也不断增加,吸入的空气不仅与钢水反应产生二次氧化带来大量的夹杂,同时吸入的空气与水口内壁耐火材料发生氧化反应,使得水口壁不断变薄,在钢水的热震作用下产生断裂,同时裂纹沿水口纵向或横向产生炸裂。
此种缺陷同样具有隐蔽性和延续性,此缺陷危害大。
3、浸入式水口侧孔处断裂
1)沿侧孔上下沿规则断裂
由于钢水热震作用,侧孔处水口壁单侧先产生断裂,随后另一侧在高速流动的钢水冲击作用下产生断裂所致。此缺陷危害小。
2)沿侧孔上下沿断裂且有裂纹产生
此种缺陷对板坯夹杂影响较大,且数量较多,此缺陷危害大。
生产表明:浸入式水口的烘烤温度达到950~1050℃能够有效控制浸入式水口缺陷。浸入式水口渣线或侧孔处规则断裂的缺陷板坯,此类缺陷板坯可以正常轧制。浸入式水口断裂有裂纹及渣线处孔洞板坯,应视情况报废处理。
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