連鑄耐火材料與連鑄技術(shù)的發(fā)展有著密切的關(guān)系,是保證連鑄生產(chǎn)的關(guān)鍵材料之一,兩者是互為促進(jìn)、相輔相成、共同發(fā)展的。
連鑄用耐火材料所包括的范圍,一般認(rèn)為應(yīng)從鋼包用耐火材料算起,包括中間包和中間包至結(jié)晶器之間用的耐火材料。
鋼包用關(guān)鍵材料為工作襯用耐火材料,主要有高鋁磚和鋁鎂炭磚,用于砌筑包壁。還有鎂碳磚,主要用于鋼包渣線部位。目前一些鋼廠還使用鋁鎂澆注料和鋁鎂尖晶石澆注料作為鋼包襯。
鋼包用透氣磚,其材質(zhì)主要為剛玉質(zhì)。其作用主要為:調(diào)整鋼包內(nèi)鋼水溫度、成分均勻化和凈化鋼水。要求其使用壽命與鋼包同步,吹開率大于80%。
鋼包至中間包用長水口,其上口與鋼包滑動(dòng)水口相連,下端插入中間鋼包水中。其作用為防止從鋼包進(jìn)入中間包的鋼水的二次氧化,提高鋼水的清潔度。
長水口的材質(zhì)主要有熔融石英質(zhì),即用石英玻璃制造。其特點(diǎn)是可不經(jīng)預(yù)熱即可使用,使用方便;其缺點(diǎn)是對(duì)鋼水適應(yīng)性差,不耐含錳較高的鋼水侵蝕,使用壽命短。另一種材質(zhì)為鋁碳質(zhì),主要用石墨、剛玉和氧化鋯等高檔材料制成。其特點(diǎn)為對(duì)鋼水適應(yīng)性強(qiáng),幾乎可澆注任何鋼種。該材質(zhì)的長水口一般需要高溫預(yù)熱方可使用。否則在使用中有炸裂的危險(xiǎn)。因此,目前已研制出不經(jīng)預(yù)熱即可使用的鋁碳質(zhì)長水口。
中間包關(guān)鍵材料為其工作層用耐火材料,主要有涂料,其材質(zhì)主要有鎂鉻質(zhì)和鎂質(zhì)涂料。其特點(diǎn)為:維修方便,更換迅速,提高中間包作業(yè)率;延長磚襯使用壽命;可以使用普通耐火材料做包襯,降低造價(jià),便于清理殘鋼和殘?jiān)?,減輕清包勞動(dòng)強(qiáng)度;涂料耐侵蝕性較好,有利于提高鋼水質(zhì)量。
另一種工作層材料為絕熱板,其主要材料有硅質(zhì),鎂質(zhì)和鎂橄欖石質(zhì)絕熱板。采用絕熱板后,中間包可以實(shí)現(xiàn)冷包澆注,其優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)能;加快中間包周轉(zhuǎn),提高作業(yè)率;絕熱效果好,鋼水在中間包內(nèi)溫降較小,有利于中間包作業(yè)。
硅質(zhì)絕熱板適用于普鋼連鑄,鎂質(zhì)絕熱板適用于特鋼連鑄,而鎂橄欖石質(zhì)絕熱板則介于上述兩者之間。
中間包水口材質(zhì),一般為高鋁質(zhì)、高鋁-鋯質(zhì)、鋁碳質(zhì)和鋯質(zhì)等,如用于小方坯連鑄,中間包水口采用鋯質(zhì)定徑水口,該水口主要采用二氧化鋯或二氧化鋯與鋯英石混合物制成。其特點(diǎn)是水口中含有較高的二氧化鋯成分,水口耐侵蝕性好。水口在整個(gè)澆注過程中,基本不擴(kuò)徑,起到定徑的作用,可以保證在澆注過程中有一個(gè)穩(wěn)定的拉坯速度,保證連鑄生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
中間包滑動(dòng)水口通常由三層式滑板組成,滑板材質(zhì)于包鋼滑板材質(zhì)相仿,但目前主要鋁鋯碳質(zhì)滑板,其使用安全可靠,使用壽命較高。
中間包整體塞棒,主要用于中間包至結(jié)晶器的鋼水流量控制。亦可由塞棒向中間包水口吹氬,防止水口堵塞。其材質(zhì)為鋁碳質(zhì),為了提高其使用壽命,可在其頭部復(fù)合鎂質(zhì)或鋯質(zhì)材料。
中間包至結(jié)晶器的浸入式水口,其主要作用為:分配進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水流量、防止鋼水飛濺和二次氧化、保持鋼流穩(wěn)定,改善作業(yè)條件。
其材質(zhì)主要有熔融石英和鋁碳質(zhì)兩大類,其特性和長水口材質(zhì)相同。
由于鋁碳質(zhì)材料的特點(diǎn),鋁碳質(zhì)浸入式水口的用量在逐年上升。目前其主要品種有:普通型鋁碳質(zhì),用于連澆爐次不多的場合。鋁鋯碳質(zhì)浸入式水口,由于在渣線部位復(fù)合了一層ZrO2-C層,耐侵蝕,適用于多爐連澆、長時(shí)間澆注場合。帶有環(huán)縫的浸入式水口,這種水口,可以通過復(fù)合在水口內(nèi)的透氣層,向水口內(nèi)吹氬,防止水口堵塞,主要用于鋁鎮(zhèn)靜鋼、含鈦不銹鋼等鋼種的澆注。不吹氬防堵塞浸入式水口,其特點(diǎn)是在水口內(nèi)復(fù)合一層防堵塞材料,在澆注易堵塞鋼種時(shí),鋼水中的Al2O3不易沉積在水口防堵塞材料表面,從而可以起到不吹氬防堵塞的作用,目前此種水口在國內(nèi)已開始研制并已在鋼廠試用,效果良好。
水平連鑄用關(guān)鍵耐火材料主要是分離環(huán),其材質(zhì)主要為氮化硼基、氮化硅基材料。其特點(diǎn)為耐熱沖擊性好,不與鋼水浸潤和易加工性好。