51連鑄浸入式水口侵蝕的機理分析及改善措施9-11

1、連鑄浸入式水口侵蝕的機理分析及改善措施連鑄浸入式水口侵蝕的機理分析及改善措施葉途明，易衛(wèi)東，肖衛(wèi)軍，王國平，潘艷華（武漢鋼鐵（集團）公司第一煉鋼廠，湖北武漢430083）摘要：簡述了連鑄中浸入式水口的發(fā)展概況，并對鋁碳質(zhì)浸入式水口和鋁碳鋯碳質(zhì)浸入式水口的侵蝕機理進行了敘述。針對浸入式水口在多爐連澆時發(fā)生的穿孔以及侵蝕斷裂等情況，采取了中間包烘烤下抽風(fēng)技術(shù)、改進水口渣線處的材質(zhì)、增加渣線處的厚度以及采用二次渣線等方法，使得中間包浸入式水口

2、因侵蝕而穿孔、斷裂的情況基本消失，單中包的連澆爐數(shù)也有了一定的提高，滿足了多爐連澆的生產(chǎn)要求。關(guān)鍵詞：連鑄；浸入式水口；侵蝕；機理AnalysisonCrosionMechanismofSubmergedEntryNozzleCountermeasuresinContinuousCastingYETumingYIWeidongXIAOWeijunWANGGuopingPANYanhua(No.1SteelmakingPlantofWIS

3、COWuhan430083China)Abstract:Inthepaperthedevelopmentalsurveysofsubmergedentrynozzle(SEN)incontinuouscastingwereoverviewedthecrosionmechanismofAl2O3CbasedSENsAl2O3CZrO2CbasedSENsweredescribed.Accdingtothecaseofoccurredper

4、fationcrodedruptureofSENsincontinuouscastingsometechnologiessuchasadoptingtundishfirebyundersideventilationtechnologyimprovedmaterialsofslaglinefSENsincreasingthethicknessofslaglineintroducingdoubleslaglinesetcwereadopte

5、d.AccdinglythephenomenaofperfationruptureduetocrosionofSENsweredisappearedbasicallythecontinuouscastingheatsofsingletundishwereincreasedatacertaindegreethecontinuouscastingproductionwasmet.Keywds:continuouscastingsubmerg

6、edentrynozzlecrosionmechanism1前言武鋼第一煉鋼廠（以下簡稱該廠）引進奧鋼聯(lián)的兩臺五機五流高效方坯連鑄機，于1999年7月投產(chǎn)，設(shè)計能力年產(chǎn)鋼170萬t，主要生產(chǎn)簾線鋼、彈簧鋼、高強度預(yù)應(yīng)力鋼絲鋼、焊絲鋼、重軌鋼、軸承鋼及建筑用線棒材鋼等。采用中間包塞棒和浸入式水口控流澆鑄方式，結(jié)晶器液面采取自動控制，對塞棒和水口的要求較高。生產(chǎn)初期，試用了多種浸入式水口，但單中包連澆爐數(shù)不及4爐，經(jīng)常發(fā)生在澆注過程中浸入式

7、水口發(fā)生侵蝕斷裂的現(xiàn)象。現(xiàn)經(jīng)過攻關(guān)，單中包連澆爐數(shù)呈逐年上升趨勢，目前平均連澆爐數(shù)達11爐，澆鑄時間最長可達16小時。本文結(jié)合一煉鋼廠的生產(chǎn)實際，揭示了浸入式水口的侵蝕機理及改善水口侵蝕情況的相關(guān)措施。2浸入式水口（SEN）發(fā)展概況近幾年來，我國鋼鐵工業(yè)飛速發(fā)展，2007年鋼產(chǎn)量達4.89億噸，連鑄比例達到96.4%。在鋼產(chǎn)量和連鑄坯產(chǎn)量高速增長的同時科技創(chuàng)新也取得長足進展，尤其以連鑄技術(shù)創(chuàng)新最為活躍，并繼續(xù)在鋼鐵工業(yè)流程優(yōu)化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

8、優(yōu)化當(dāng)中發(fā)揮著核心作用。而隨著科技的發(fā)展，對鋼材性能的要求日益苛刻，為了冶煉出高質(zhì)量的品種鋼，除了需要在冶煉技術(shù)上采取相應(yīng)的新工藝、新技術(shù)外，還與相關(guān)耐火材料的技術(shù)與質(zhì)量密切相關(guān)。從某種程度上講，耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣決定了品種鋼生產(chǎn)的成敗。品種鋼的生產(chǎn)要求耐火材料不但使用壽命長，對鋼液污染少，而且還可以吸收鋼水中的P、S等雜質(zhì)，起到凈化鋼水的作用。連鑄用耐火材料的技術(shù)進步對連鑄比快速提高起到了關(guān)鍵性作用。長水口、整體塞棒、浸入式水口作

9、為連鑄用三種關(guān)鍵功能耐火材料，其質(zhì)量好壞，直接關(guān)系到連鑄工藝過程和鑄坯質(zhì)量。而浸入式水口是連鑄過程中最重要的功能耐火材料之一，它的使用壽命決定著單中包連澆的爐數(shù)。浸入式水口位于中間包與結(jié)晶器之間，是33SiO(g)2[Al]=Al2O3(s)3[Si]3CO(g)2[Al]=Al2O3(s)3[C]如上所述，造成AlC質(zhì)水口侵蝕的主要原因是為提高抗熱震性而配合使用的熔融石英和石墨和渣鋼發(fā)生了反應(yīng)，加劇了損毀。因此水口應(yīng)按照低硅乃至無硅化

10、，低碳乃至無碳化的方向發(fā)展，達到高的耐蝕性。2.2鋁碳鋯碳質(zhì)浸入式水口的侵蝕機理在鋁碳－鋯碳質(zhì)浸入式水口渣線部位，渣侵入到水口和鋼水之間熔解出ZrO2等骨料，耐渣性強的石墨殘留在表面，由于石墨易與鋼水潤濕，所以渣－鋼界面上升，呈現(xiàn)材料表面與鋼水接觸的狀態(tài)；此時石墨又熔解于鋼水中，使材料表面再次露出ZrO2骨料，ZrO2骨料容易與渣潤濕而不易與鋼水潤濕，則渣侵入到鋼水－耐火材料界面熔出氧化物。象這樣渣－鋼界面的移動現(xiàn)象和ZrO2骨料、石墨

11、的熔出行為連續(xù)交替進行，產(chǎn)生局部侵蝕，這種機理與AlC質(zhì)水口侵蝕機理相似。同時，當(dāng)結(jié)晶器保護渣與水口中用來部分穩(wěn)定ZrO2骨料的CaO接觸時，低粘度的渣侵入到CaO顆粒內(nèi)部，致使部分穩(wěn)定劑CaO從顆粒的外圍脫離，產(chǎn)生不穩(wěn)定化現(xiàn)象，與其相伴隨的是ZrO2顆粒的粉化，該粉化部分流到渣中或鋼水中，從而促進侵蝕。另外使用以CaO作穩(wěn)定劑的ZrO2原料中的Zr、Ca元素分布不均勻，從顆粒外部產(chǎn)生脫離穩(wěn)定化現(xiàn)象，而使用以CaOY2O3或Y2O3作為

12、穩(wěn)定劑的ZrO2原料，在受熱后Zr、Ca、Y元素在顆粒內(nèi)幾乎是均勻分布的，均不易產(chǎn)生不穩(wěn)定化現(xiàn)象。但是Y2O3價格昂貴，從經(jīng)濟角度考慮采用CaOY2O3作穩(wěn)定劑的ZrO2C材料同樣能提高耐蝕性。綜上所述，為了進一步改善鋁碳－鋯碳質(zhì)浸入式水口渣線用ZrO2材質(zhì)的耐蝕性，提高水口的壽命，應(yīng)使用高純石墨，提高耐渣侵蝕性；同時適量添加未穩(wěn)定化的ZrO2等，改善其耐蝕性。3該廠的使用現(xiàn)狀及改善措施3.1使用現(xiàn)狀為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，該廠

13、的大部分鋼種的單中包連澆爐數(shù)要求達到10爐以上，有些鋼種（如Q235、Q275等）要求達到13爐，甚至更高。盡管該廠采用的水口主要是耐侵蝕性能較好的鋁碳質(zhì)水口及鋁碳－鋯碳質(zhì)復(fù)合水口，有時也難以滿足生產(chǎn)的要求，在澆鑄過程中發(fā)生穿孔、斷裂等現(xiàn)象，如圖1所示。造成少流、拉漏等事故，極大地制約了單中包連澆爐數(shù)的提高，并造成廢品增多，影響連鑄作業(yè)率，損壞設(shè)備，危及操作工人的安全。（a）炸裂穿孔（b）侵蝕斷裂圖1水口的炸裂穿孔及渣線侵蝕斷裂Fig.

14、1SENs’perfationerosivefracture3.2改善措施為了減少浸入式水口的侵蝕，提高水口的使用壽命，增加單中包的連澆爐數(shù)，減少生產(chǎn)事故，經(jīng)過長期試驗和探索，主要通過如下措施來減緩水口的侵蝕：（1）采用中間包烘烤下抽風(fēng)技術(shù)。當(dāng)中間包處于烘烤工位時，在浸入式水口的正下部，每流各設(shè)一個活動支管與水口的下部相對應(yīng)，活動支管作為引風(fēng)入口管道，每個支管與主管道相連，主管道與風(fēng)機進氣口相連。風(fēng)機工作時，將中間包內(nèi)的部分熱氣流從水口