2022年高效连铸用功能耐火材料发展和分析研究动向.docx
《2022年高效连铸用功能耐火材料发展和分析研究动向.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年高效连铸用功能耐火材料发展和分析研究动向.docx(23页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高效连铸用功能耐火材料进展和讨论动向摘李红霞刘国齐杨 彬要中钢集团洛阳耐火材料讨论院洛阳 471039 在高效连铸技术进展的推动下,连铸用功能耐火材料的主要进展是使用寿命上有明显提高,开发了复合结构水口解决水口堵塞和适应高腐蚀性钢种连铸,在水口结构上以数值模拟 和水模拟结果为优化设计依据,保证流场稳固、连铸工艺稳固和铸坯质量提高;关键词 高效连铸、功能耐火材料、数值模拟、水模拟在实现了高连铸比的进展后,连铸技术的主要进展内容是高效连铸、高品质钢连铸和近终 形连铸以提高连铸机生产效率、进展中包冶金和优化结晶器流场削减非金属夹杂提高铸坯 质量;连铸
2、用功能耐火材料爱护套管、整体塞棒、浸入式水口是连铸技术的关键耐火材料,产品在使用中起着特定的功能作用,如控流作用、吹气搅动作用、防止二次氧化爱护浇铸作 用、打算钢液在结晶器内的流场分布等;高速连铸是在保证铸坯质量的前提下提高铸机产 量和实现铸机与热轧生产率匹配的重要手段;拉速的提高,必定导致钢水流速和流量的提 高,拉速提高造成结晶器内钢水较大的表面流速和液面波动、为掌握钢水流淌而采纳的电 磁制动以及为改善结晶器的传热与润滑而采纳的高熔化速度、低熔点、低粘度的爱护渣,这些变化都会加剧对功能耐火材料冲刷和腐蚀,要求功能耐火材料提高性能才能够保证高 速连铸的高炉次连铸的顺当实现;同时,高速连铸时液面
3、波动和不稳固性增大,增加了结 晶器漏钢和卷渣的几率,增加了夹杂物上浮阻力,对水口防堵和稳流要求提高,高性能、功能化、合理结构的连铸“三大件 ”是高效连铸的顺当实施的重要保证条件;在连铸技术发 展的推动下,连铸技术的关键耐火材料功能耐火材料适应高效连铸的高牢靠性、高寿命和结晶器流场稳固性要求、也有了很大的 进展和进步;主要进展有:优化材料性能和材料挑选明显提高使用寿命,进展材料功能,防堵塞、不污染钢液和削减增碳,应用运算机模拟和水模拟技术设计产品结构优化流场;1高寿命连铸用功能耐火材料的进展连铸用长水口 爱护套管 、整体塞棒、浸人式水口使用条件苛刻,在性能指标、质量稳固 性等方面都有着特别高的要
4、求,材质特点是采纳抗热震性优异的高档含碳耐火材料,使用 特点是一次性使用和制品关键部位的使用成效打算其使用寿命;浸人式水口的使用寿命取决于渣线,长水口使用寿命取决于上端颈部 、渣线和下端出钢口,整体塞棒使用寿命取决于棒头,连铸三大件使用寿命的提高主要是提高这些部位的抗渣液、钢液腐蚀性和抗冲 刷性等性能;11浸入式水口 1浸入式水口渣线材料的进展 ZrO 2-C材料是当前浸入式水口最通用的渣线材料,润湿外主要作用是给予 ZrO 2-ZrO 2具有优异的抗渣性,鳞片状石墨除抗渣C材料以优异的抗热震性;渣线材料的抗腐蚀性是打算水口使用寿命的关键因素,明白材 料损毁过程机理是材料性能优化的依据;国内外
5、对渣线材料的损毁过程机理已进行了大量的讨论;多数讨论认为ZrO 2-ZrO 2不被腐蚀,石墨溶C材料的腐蚀是石墨和ZrO 2交替被腐蚀的过程,即与钢液接触时,1 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解于钢液中或被氧化,使ZrO 2颗粒暴露;与渣液接触时,石墨和渣液不浸润,ZrO 2颗粒被溶蚀、分解,暴露出石墨,如此反复进行,造成渣线材料的蚀损;爱护渣、钢液和 ZrO2-C材料的显微结构对腐蚀速度都有重要影响;ZrO 2-C材料的进展,主要仍是在保证抗热震性前提下通过显微结构精细化设计来提高渣线材料抗腐蚀性,
6、如优化电熔氧化锆原料和石墨的比例,粒度组成、采纳特制的结合剂树脂等等;兼顾抗热震性,ZrO 2-C材料合适的 ZrO 2含量在 1015之间;调整 ZrO2粒度组成可使 ZrO2-C材料的抗腐蚀性提高,表 1给出了不同 ZrO 2粒度组成对 ZrO2-C材料的抗腐蚀性影响1;气孔率和气孔分布对 ZrO 2-C材料的抗腐蚀性影响超过 ZrO 2含量影响,通过降低气孔率和使气孔微细化,对提高抗侵蚀性有明显作用2,、绎讨优化以及 i 车铸技术的提高,浸入式水口使用寿命满意了连铸炉次的提高; 2近终型连铸用浸人式水口近终型连铸是进展高效连铸的一个重要方向,薄板坯连铸是到目前为止进展最胜利的近终型连铸技
7、术;当前我国薄板坯连铸在全球钢铁界是进展最快、产能最大,技术水平已达到国际先进;薄板坯连铸用浸入式水口是其重要相关技术之一,对连铸炉次的高低起很关键的作用;与常规连铸相比,薄板坯连铸的特点是拉坯速度高4060Mmin ,爱护渣腐蚀性强,浸入式水口结构复杂,要求功能耐火材料有更高的性能和更长的使用寿命,以 保证近终形连铸生产的稳固性和高效率;常规连铸用浸入式水口在材质上采纳含碳耐火材 料,保证了高抗热震性和使用的安全性及肯定的使用寿命,但将之简洁应用到薄板坯连铸 存在如下的不适应:一是使用寿命上的与近终形连铸高效率的不适应,二是性能与强化了的使用条件不适应,二者需要有一提升,特殊是渣线ZrO 2
8、-C材料的性能需进行优化;由洛耐院开发的薄板坯连铸用异形浸人式水口,具有优良的抗热震性、渣线抗腐蚀性高、水口碗部及内腔耐冲蚀性优良等特点嘲,表3为开发生产的薄板坯连铸用浸入式水口性名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 能指标,其渣线材料的特点是选用优质电熔ZrO 2原料,较低的碳含量,较低的气孔率,使用寿命在 12小时以上,达到国际先进水平,满意钢厂连铸牛产的需要; 3高腐蚀性钢种和洁净钢连铸用浸人式水口 常规铝碳材质浸人式水口不适应洁净钢、高级钢,如汽车用超低碳钢板、电工钢等和 一些高腐蚀性钢种如高氧钢、钙处理钢、高
9、锰钢等连铸要求,存在对钢液增碳,内壁、特别是吐钢口反常蚀损造成钢品质降低、流场变化、卷渣可能增加、使用寿命明显下降等问 题,需使用其他抗腐蚀性高的内衬材料;尖晶石膨胀系数和刚玉相同,低于 MgO ,耐硷性 渣和 FeO腐蚀性优于刚玉,表 4给出了 A1 2O3C、尖晶石一 C材料性能对比 4;日本品川公司 5开发的尖晶石内衬和尖晶石一碳出钢口浸入式水口,用于浇铸高氧钢 C含量 、不锈钢、易切削钢S 03, O 100一150 ppm、钙处理钢等;浇钢过程中,铝碳材料中的 A1 2O3,进而与钢液中夹杂 MnO A1 2O3和Mn 、Fe、O反应生成 Mn 、FeOFeO反应生成液相,导致蚀损和
10、加快石墨氧化及向钢液中溶解;尖晶石和 FeO、MnO 不反应、而且能在表面形成一尖晶石为主的致密层,此致密层可抑制石墨向钢液中溶解,提高吐纲口抗蚀性,稳固流场,提高铸坯质量;洛耐院开发的低碳尖晶石一碳内衬水口用于高腐蚀性钢成分: C009, Mn 11515,P 004一009,S 004一009,Si 003,Pb0 01连铸,连铸炉次成倍增加;图 1为连浇 180min 后水口碗部和流钢通道形貌照片,表面洁净,几乎看不出有任何腐蚀;12 长水口长水口是进行爱护浇注提高钢质量的重要功能耐火材料;在某种程度上来讲,长水口的抗热冲击性是连铸三大件中要求最高的;当前国内钢厂连铸用长水口已是不预热直
11、接使用,3 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 浇钢开头冷态与高温钢液接触,水口内表面温度瞬时升至钢液温度,极其剧烈的热冲击,极易产生裂纹,龟裂,裂开;因此,高抗热冲击性为首要保证性能,相应材料应具与此使 用性能相关的低的热膨胀系数、低弹性模量、高热导率、高断裂功;初期保证长水口在热 震上的牢靠性所采纳的措施是较高的石墨含量,并加入低膨胀系数材料一熔融石英,长石,锆莫来石等,降低材料的热膨胀率和弹性模量,但使用寿命较低;长水口使用寿命和材料抗钢液腐蚀、冲刷的才能相关;长水口使用中不同部位蚀损速度和 蚀损机理
12、因工况不同而不同,几个蚀损严峻的部位分别为:渣线一受中包掩盖剂腐蚀;钢 液流出口的浸入钢液部位受钢液剧烈冲刷腐蚀氧化作用;颈部一钢液偏流冲刷及吹氧清 扫;与滑动水口结合部一密封不严造成吸气氧化失碳,其中尤以浸入钢水中部分和颈部最 为严峻6;采纳层状结构是目前不预热长水口主要结构形式;内外采纳不同的组成:直接接触高 温钢液的内层低碳或无碳、高的气孔率,低的导热系数,降低了外层材料中的热应力,外 层材料为低 SiO 2含量的铝碳材质,提高抗钢液腐蚀性;层状复合的方法既能保证铝碳材料 的抗热震性,也能显著提高材料的抗腐蚀性,在不降低抗热震性的前提下提高了使用寿命;层状材料具有较高的整体强度和断裂韧性
13、,是获得高牢靠性和高使用性能的有效途径,结合削减熔融石英的含量、合理的组成、显微结构设计等措施开发的高性能不烘烤长水口,具有优异的抗热冲击性、抗渣性和抗钢水冲蚀性,和较高的使用寿命;新进展的长水口仍有依据水口各部位的损毁机理和损毁过程不同而在水口上下采纳不 同的材料组成、在水口外形上进行优化,即增加水口渣线以下部位厚度,下端采纳锺罩型结构7;其上下材料组成如表5中所列,上部材料具有高的强度和优异的抗热冲击性,能承担下部重量增加的强度要求,下部材料具有良好的抗腐蚀性和抗钢液冲刷性,使用成效 是寿命提高,中包流场改善;同其他很多耐火材料相像,长水口使用成效的好坏与使用时操作条件的优化有很大关系;H
14、ideaki8在其文章中指出近十年来日本长水口的使用寿命有了很大的进展,不少钢厂已 达到能稳固在 30一 40浇次,主要措施有操作技术的改进,如良好的预热,合理的吹氧清扫 程序;水口材料性能的提高改进,包括有提高力学性能指标,以承担水口振动应力;内衬 采纳低碳含量材质,削减了钢液冲刷;开发出先进的水口表面防氧化涂料和使用无 SiO2材 料,以保证产品质量的高度稳固和一样性;在国内,实际生产中连浇炉次高、连铸时间长时,长水口的使用寿命仍不能和浸人式 水口和整体塞棒同步,主要问题是出钢口部位和碗部抗钢液腐蚀和冲刷性能不够;为适应提高长水口寿命的需要,开发有无硅铝碳长水口,性能指标如表 提高;4 /
15、 12 6中所列,使用寿命有明显名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 13 整体塞棒塞棒安装于中间包,与内装式浸入式水口或中包上水口协作,在连铸工艺中掌握钢水从中 间包到结晶器流量,以保证钢水在结晶器中液面稳固和连铸工艺的稳固;在材质挑选上,以保证安全使用为第一要素,一旦失控,由于塞棒的不行更换性将会造成连铸中断;通常 棒身、棒头、渣线采纳不同的配料组成;棒身无例外地挑选 A1 2O3-C材质,其主体耐火原料依现场使用条件而选用高档电熔刚玉原料或特级矾土熟料,渣线 部位受中包掩盖剂和钢液作用,多数情形采纳以高档电熔刚玉
16、为原料的 A1 2O3-C材质,在强腐蚀情形下也选用 ZrO 2-C材质;打算塞棒控流功能和使用寿命的关键部位是塞棒棒头,保证棒头材料的高性能就 显得 特别重要;其常用材质有两种,A1 2O3-C材质棒头和 MgO-C材质棒头,需视浇注钢种和耐火材料的反应挑选;真空度较高时,MgO 会与 C反应,造成棒头腐蚀加快,钢液 Ca含量高时,与 A1 2O3反应,加快棒头冲蚀,不能长时间连铸;针对不同钢种,不同操作条件挑选合适材质棒头,如A1 2O3-C棒头比 MgO-C棒头更适合于 A1冷静钢,而后者特别适合于钙处理钢,浇钢时棒头表面形成的含 CaO-A1 2O3系化合物和 MA 、M2S之薄的渣膜
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2022 年高 效连铸 用功 耐火材料 发展 分析研究 动向
限制150内