滑动水口是连铸机浇铸过程中钢水的控制装置,能够精确地调节从钢包到连铸中间包的水流量,使流入和流出的钢水达到平衡,从而使连铸操作更容易控制,冶炼中不可缺少的部分。滑动水口一般由驱动装置、机械部分和耐火材料部分(即上下滑板、下水口)组成。
装置介绍
滑动水口的设计早在1884年就由美国人D. Lewis提出构思并申请了
专利,后来也有不少类似的专利,但均因材质不过关而未能实现。直到1964年,西德本特勒钢铁公司在22T钢包上,采用滑动水口装置代替塞棒系统进行浇钢,首次获得成功,并迅速推广到许多国家。
随着快速、高效
连铸和
二次精炼技术及工艺的发展,滑动水口(Sliding Nozzle,简称SN)系统在现代
钢铁冶炼过程中变得越来越重要,成为冶炼中不可缺少的部分。它是连铸机浇铸过程中钢水的控制装置,能够精确地调节从钢包到连铸中间包的水流量,使流入和流出的钢水达到平衡,从而使连铸操作更容易控制。滑动水口系统因其可控性好,能提高炼钢生产效率而得到了迅速发展。现在,在钢包、中间包上国内外普遍使用了滑动水口系统。
组成部件
滑动水口一般由驱动装置、机械部分和耐火材料部分(即上下滑板、下水口)组成。滑动水口的工作原理是通过滑动机构使上下滑板砖滑动,从而带动流钢孔的开闭来调节钢水流量大小的。
为获得较长的
使用寿命和稳定的操作条件,滑板作为滑动水口系统的耐火材料和机械构件,都要求其具有优良的性能。当前,为了使滑动水口系统使用性能更加稳定可靠,对滑板的形状以及固定方式进行了许多改进和研究,其主要目的是抑制滑板使用过程中工作面裂纹的产生和扩展。
滑板(Sliding Plate,简称SP)是滑动水口系统的主要部件之一。按照组成滑动水口系统的滑板块数划分,可分为两层式和三层式。钢包用滑板一般为两层式,操作时上滑板固定不动,通过下滑板进行截流和节流。中间包用滑板一般为三层式,操作时将上滑板与上水口固定,下滑板与下水口固定,通过中间滑板来进行截流和节流。
滑动水口的基本结构如图1所示。
系统分类
(1)滑动水口按滑板数量可分为两层滑板和三层滑板。两层滑板是上滑板不动,下滑板跟随机构进行滑动,两层滑板大多用在钢包机构上。三层滑板是上、下滑板均不动,中间滑板跟随机构进行滑动,起控制和调节钢水流量作用;三层滑板大多用在中间包机构上。三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,同时还要严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塞通道。
(2)滑动水口按运动方式有两种:直线式和回转式。目前国内外大多数钢厂使用直线式机构,回转式机构应用较少。
(3)滑板除了按其结构和运动方式进行分类外,还可以按滑板的材质、烧成方式以及成型方式进行分类。按材质工艺分为铝锆碳滑板、锆质滑板、铝碳滑板、镁质滑板、金属结合滑板、高铝质滑板;按烧成方式分为高温烧成滑板、中温烧成滑板、不烧滑板。按成型方式分全材质滑板、复合材质滑板。目前国内150t以上钢包用滑板、多次连浇钢包滑板或有特殊炼钢工艺要求钢厂采用全材质滑板,150t以下钢包采用复合材质滑板的钢厂较多,国外大多钢厂采用全材质滑板。
耐火材料
高铝质滑板。成型后均用沥青浸渍后,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成温度,可使滑板的尺寸保持稳定,并减少废品率和研磨量。
锆质滑板。耐化学侵蚀性好,抗机械冲刷性能好。但是氧化锆价格昂贵,通常将其做成镶嵌环或镶嵌件。
铝碳质滑板。铝碳质滑板是20世纪70年代末期开发的产品,以
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分和防氧化剂(如金属铝、金属硅、SiC、B4C、Mg-B等),加入结合剂煤沥青或酚醛树脂混炼成型;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的残炭,钢液和渣液难以浸渍,故耐侵蚀性良好,但其缺点正是由于组织致密,耐热冲击性有所下降,不能多次连续使用,另外,在使用过程中,由于碳易被氧化,导致结构疏松,降低了耐侵蚀性。
铝错碳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Al2O3 -SiO2 -ZrO2系原料,制成以斜锆石、莫来石、刚玉等为主晶相,以碳结合为特征的耐火材料。引人锆莫来石作骨料,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,晶粒内产生显微裂纹,大大改善了材料的
耐热冲击性能。2r02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。
铝(锆)碳质用原料。刚玉、锆刚玉、锆莫来石、石墨、氧化锆、
树脂结合剂、金属Al粉、Mg-Al合金等。