连铸用功能耐火材料的发展.pdf
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1、I n t e g r a t i v e Ma n a g e me n t a n d C o n t r o l o f P r o d u c t i o n,T e c h n o l o g y a n dQ u a l i t y i n S t e e l ma k i n g a n d R o l l i n g S y s t e mB OT a o(T h e P r o d u c t i o n D e p a r t m e n t o f J i n a n I r o n a n d S t e e l G r o u p C o r p o r a t i
2、o n,J i n a n 2 5 0 1 0 1,C h i n a)A b s t r a c t:I nJ i n a ns t e e l,i no r d e r t om e e t t h em e d i u ma n dh e a v yp l a t em a n u f a c t u r ed e m a n ds u c ha s“m o r ev a r i e t y,h i g h-p e r f o r m a n c e,h i g h-p r e c i s i o n,l o w-c o s t,e n v i r o n m e n t p r o t
3、 e c t i o n”,b y a n a l y z i n g t h ep l a t e p r o d u c t i o n p r o c e s s,b a s e d o n p r e c i s i o n m a n a g e m e n t c o n c e p t,a d-v a n c e d t e c h n i q u e s a n d s c i e n t i f i c m e a s u r e s,t h r o u g h i n t e g r a t i n g i n t e r n a l r e s o u r c e s,c
4、 o m p l e t i n g a n d t h e e s t a b l i s h i n g r e l a t i v e s y s t e ma n d d o c u-m e n t s,t h e n e wt y p e s t e e l-r o l l i n g m a n a g e m e n t m o d e w a s c o n s t r u c t e d,t h u s t h e i n c o r p o r a t e m a n a g e m e n t a n dc o n t r o l o f t h e p l a t e
5、p r o d u c t i o na n dq u a l i t y t h r o u g hs t e e l m a k i n g a n dr o l l i n g s y s t e mw a s a p p l i e d,s o s u c hm a n a g e m e n t i n n o v a t i o nc a ne n h a n c e t h e c o o r d i n a t i o n,c o n t i n u i t ya n d s t a b i l i t y o f t h e p l a t e p r o d u c t i
6、 o n,a n d h i g h e f f i c i e n t p r o d u c t i o n w a s a c h i e v e d.K e y w o r d s:s t e e l m a k i n g a n d r o l l i n g i n t e g r a t i o n;m a n a g e m e n t m o d e;m a n a g e m e n t a n d c o n t r o l;s y s t e ma n a l y s i s;h i g h e f f i c i e n t p r o d u c t i o n建
7、了高效的中厚板材生产组织与质量实时管控体系。从体系中各职能部门和生产单位的职能划分和交换关系上可以看出,体系的科学架构整合了中厚板生产流程管理上各方面的要素,在生产管理、质量控制、技术改进三方面为生产厂提供了全面、高效、系统服务的支撑,实现了中厚板材生产与质量的动态监控和实时改进、最大限度减少和降低质量损失,适应品种钢、专用钢高质量和高效化的生产管理需求。由此,对提高生产组织的运行质量,提升中厚板材个性化生产能力,满足市场对产品质量的不断提高奠定了坚实的基础。专论与综述 连铸用功能耐火材料的发展王振兰,李小明(山东中齐耐火材料有限公司 技术中心,山东 青岛2 6 6 0 4 3)摘要:介绍了钢
8、铁连铸用浸入式水口、中包水口、长水口及塞棒等功能耐火材料的发展现状,指出今后的研究重点应是通过复合抗冲刷性能优良且透气性能好的内衬料,解决快换中包水口内衬不抗冲刷、容易向内衬中渗钢水、吹氩效果不理想的问题,开发多功能、高性能和长寿命的连铸用耐火材料。关键词:连铸;功能耐火材料;现状;技术参数中图分类号:T Q 1 7 5文献标识码:A文章编号:1 0 0 4-4 6 2 0(2 0 0 8)0 1-0 0 0 8-0 4收稿日期:2 0 0 7-0 6-1 1作者简介:王振兰(1 9 6 9-),女,山东烟台人,1 9 9 2年毕业于山东建筑材料工业学院耐火材料专业。现为山东中齐耐火材料集团有
9、限公司技术中心工程师,从事耐火材料新产品技术方案设计工作。1浸入式水口我国从1 9 7 3年4月份后开始制造浸入式水口,并用于连铸生产。当时的浸入式水口为组合式,即由中间包水口和浸入钢水部分的下水口组成。浸入式水口完全用熔融石英玻璃采用泥浆浇注法制成,该材质用于连续浇注普碳钢,表现出色。但对于含锰较高的钢种和特殊钢种,熔融石英浸入式水口的寿命大大降低,不能满足钢厂的要求。为适应我国连铸技术发展的需要,1 9 7 5年下半年,研究开发出机压成型的铝碳质浸入式水口。1 9 8 0年以后,出现用等静压机生产的铝碳质浸入式水口,但浸入式水口是用低等级石墨和特级矾土制成的,使用的结合剂为焦油沥青,污染严
10、重,没有发展前途。1 9 8 9年,青岛耐火材料厂从日本黑崎引进了整条铝碳铝锆碳制品生产线,用电熔白刚玉、棕刚玉、尖晶石、氧化锆、氧化镁、高纯石墨,特殊添加剂A l、S i、B 4 C、S i C等以及酚醛树脂结合剂制料,采用等静压机成型,生产高档铝碳、铝锆碳浸入式水口,填补了我国此项技术的空白。从此我国开始生产适用于含锰较高钢种和其他特殊钢种连铸用浸入式水口。1.1按照浸入式水口材质分类1.1.1铝碳质目前,制造铝碳质浸入式水口所用的原料主要有:电熔白刚玉、板状刚玉、电熔棕刚玉、尖晶石、氧化锆、高纯氧化镁、高纯石墨,特殊添加剂A l、M g、S i、B 4 C、S i C和氮化物等以及酚醛树
11、脂结合剂等。根据连铸浇注的钢种和连浇炉数要求,将铝碳质浸入式水口中的A l2O3和C的成分设计为4个等级:A l2O3含量分别为4 0%4 5%、4 5%5 0%、5 0%5 5%、5 5%6 0%。铝碳质浸入式水口中C的成分,可以在2 5%3 0%的范围内调整。通常选用酚醛树脂作为铝碳质浸入式水口的结合剂。!第3 0卷 第1期2 0 0 8年2月山东冶金S h a n d o n gM e t a l l u r g yV o l.3 0,N o.1F e b r u a r y2 0 0 88铝碳质浸入式水口的技术指标在下列范围内:体积密度2.3 5 3.1 5 g/c m3,显气孔率1
12、2%1 8%,耐压强度2 0 3 5 M P a,抗折强度6 1 4 M P a。铝碳质浸入式水口的结构见图1 A。虽然铝碳质浸入式水口对钢水适应性强,使用寿命长,但也存在以下问题:1)在浇注含A 1镇静钢和含T i不锈钢时,易发生A l2O3和T i O2堵水口现象,使连铸中断,影响连铸生产正常进行,且对铸坯质量有一定的影响。2)不耐侵蚀,长时间浇注会在渣线部位形成“缩颈现象”,甚至断裂。1.1.2铝锆碳质为了解决铝碳质浸入式水口不耐侵蚀的问题,研究开发了铝锆碳浸入式水口,即在其渣线部位复合一层锆碳质材料,提高水口的抗侵蚀能力。渣线部位Z r O2含量的多少,直接影响水口的抗侵蚀能力,Z r
13、 O2含量越高,则抗侵蚀能力越强。浸入式水口渣线部位的Z r O2含量设计为3档,分别为6 5%7 0%、7 0%7 5%、7 5%8 1%;C含量为1 2%1 7%。铝锆碳浸入式水口的结构见图1 B。水口本体技术指标同铝碳浸入式水口,渣线部位技术指标为:体积密度3.2 5 3.7 5 g/c m3,显气孔率1 4%1 8%,耐压强度2 0 2 7 M P a,抗折强度6 8 M P a。1.1.3锆钙碳质为了防止钢水中析出的A l2O3附着在水口内壁上,引起水口堵塞,可采用吹氩的方法解决。吹氩铝碳质浸入式水口结构见图1 C。其工作原理是:在浸入式水口本体与内孔体之间,有一条1 2 m m的环
14、缝,本体不透气,内孔体透气。在浇注时,通过安装在本体的吹氩管,向环缝吹入氩气,使氩气充满环缝,在一定压力下,通过内孔体,并在内壁形成一层气膜,防止钢水中的A l2O3附着在内壁上,并被钢水带走,从而防止水口堵塞。吹氩铝碳质浸入式水口的防堵塞效果虽然较好,但吹氩强度很难掌握。吹氩量过大,易使铸坯出现皮下针孔,影响铸坯质量;吹氩量不足,浸入式水口仍会被堵塞。由于吹氩铝碳质浸入式水口还有许多不足之处,近年来又改进了浸入式水口材质。目前主要使用锆钙碳防堵材料作为水口的内衬。其工作原理是:在浇注时,水口材料中的C a O、S i O2与钢水中析出的A l2O3生成低熔物,被钢水冲刷掉。浸入式水口防堵层中
15、的锆钙碳含量设计为:Z r O24 0%4 5%、C a O2 0%2 2%、C1 8%2 2%。不吹氩防堵塞浸入式水口的本体和渣线部位的材质相同,其结构见图1 D。技术指标为:体积密度3.6 0 3.7 5 g/c m3,显气孔率1 5%1 8%,耐压强度2 2 2 6 M P a,抗折强度5 7 M P a。1.1.4尖晶石质Z r O2-C a O-C质防堵塞浸入式水口,虽然防堵效果较好,但还存在一些问题。这是因为材料中的C a O与钢水中析出的A l2O3反应,并非都能形成低熔物。主要是由于水口材质中C和S i O2的存在造成的。因此,又研究开发了不含硅、碳的铝镁尖晶石材料制作的无硅无
16、碳浸入式水口,即在水口内孔体上复合一层无硅无碳的尖晶石材料,防止铝碳质浸入式水口的堵塞。实践证明防堵效果较好。无硅无碳浸入式水口中防堵层的成分设计为:A l2O35 5%6 5%、M g O1 8%2 2%。无硅无碳浸入式水口的结构见图1 D。技术指标为:体积密度2.6 0 2.6 5g/c m3,显气孔率1 8%2 2%,耐压强度2 0 2 6 M P a,抗折强度5 7 M P a。1.1.5高铝碳质随着连铸工艺的不断发展和完善,连铸多炉连浇水平得到极大的提高。而浸入式水口的使用寿命有限,并在使用过程中不能更换,限制了单只中间包最大化的多炉连浇。因此,使用快速更换水口装置,可以实现在单只中
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