滑動(dòng)水口一般由驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械部分和耐火材料部分(即上下滑板、下水口)組成。滑動(dòng)水口的工作原理是通過滑動(dòng)機(jī)構(gòu)使上下滑板磚滑動(dòng)，從而帶動(dòng)流鋼孔的開閉來調(diào)節(jié)鋼水流量大小的。與傳統(tǒng)的塞棒系統(tǒng)相比，其操作安全可靠，節(jié)省耐火材料，因此得到了廣泛應(yīng)用。作為直接與溫度極高的鋼水接觸，所以與生產(chǎn)安全和生產(chǎn)穩(wěn)定有著非常緊密的關(guān)系，對(duì)滑動(dòng)水口常用耐火材料選擇上也是必須嚴(yán)格要求的。
本文為您介紹滑動(dòng)水口各個(gè)組成部分的常用耐火材料，帶您了解滑動(dòng)水口及常用耐火材料的工作原理。
上滑板磚與上水口磚緊密配合，下滑板磚為移動(dòng)式，并與下回扣轉(zhuǎn)緊密相連。上、下滑板磚工作面接觸嚴(yán)密，其平滑度為0.02~0.03mm，整個(gè)滑動(dòng)水口系統(tǒng)由金屬結(jié)構(gòu)固定在盛鋼桶底部，采用液壓或機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)下滑板作直線旺夫運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滑板上的鑄口錯(cuò)開時(shí)，盛鋼桶可盛鋼，反之則鑄鋼，并以鑄口的重合程度，控制鋼水流量。滑動(dòng)水口承受鋼水的沖刷和急冷急熱的作用，致使滑板產(chǎn)生裂紋、鑄口變大難以控制鋼流，其使用壽命較低，一般為1~6次;1972年以來，回轉(zhuǎn)式滑動(dòng)水口得到了應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是上、下滑板磚呈圓形，借助于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使之沿圓周方向作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)的下滑板上，設(shè)有數(shù)個(gè)(常用兩個(gè))直徑不同的鑄孔，可根據(jù)盛鋼桶內(nèi)鋼水靜壓頭及其鑄孔孔徑的變化，靈活調(diào)節(jié)鑄鋼的流速，也很少出現(xiàn)漏鋼現(xiàn)象。在大型轉(zhuǎn)爐和超高功率電爐用的盛鋼桶上，采用回轉(zhuǎn)式滑動(dòng)水口鑄鋼，其水口平均使用壽命為3~6次，有時(shí)達(dá)10~12次;在連鑄中間罐上，也采用滑動(dòng)水口控制鋼水流速，并有取代塞棒系統(tǒng)的趨向。
1983年以前，滑板磚主要為二等高鋁質(zhì)不燒磚，經(jīng)瀝青浸漬處理后可增碳達(dá)5%~7%，并需磨平工作面，使用壽命為1~3次;隨后，在大、中型盛鋼桶上采用Al2O3含量大于80%的莫來石剛玉質(zhì)或剛玉莫來石質(zhì)滑板磚和Al2O3含量大于95%的剛玉質(zhì)滑板磚，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用了抗渣性較好的鉻剛玉質(zhì)滑板磚。同時(shí)，為了提高其抗渣性、耐沖刷性和抗熱震性，使用了鋁碳質(zhì)不燒或燒成滑板磚、燒成鋁鋯質(zhì)和鋁鋯碳質(zhì)滑板磚等。該類滑板磚的特點(diǎn)是：純度高、強(qiáng)度大、耐沖刷和不粘渣，因此使用壽命高，一般為2~5次。滑板磚損毀嚴(yán)重處主要是鑄孔，當(dāng)采用鋯質(zhì)材料先制成鑄孔環(huán)，然后鑲嵌在滑板鑄孔中，損毀后可幾時(shí)更換效果較好。采用復(fù)合型滑板，可顯著延長使用壽命。
長水口用耐火材料
為避免鋼水從盛鋼桶注入中間罐過程中的二次氧化，盛鋼桶集流式水口的下端安裝有長水口。為了避免從接頭處吸入空氣使鋼水再氧化和吸氮，新的發(fā)展是采用“零度空氣吸入式水口”裝置。對(duì)長水口主要要求是良好的抗熱震性，并能采取吸氮保護(hù)措施。常用的材質(zhì)為熔融石英及鋁碳質(zhì)兩種，前者因熱膨脹低，無需預(yù)熱可直接澆注，但冷至1000℃以下時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂紋，鋁碳質(zhì)長水口成本較高，需預(yù)烘烤方可使用，但抗渣蝕性較強(qiáng)，可多次使用。在鋁碳質(zhì)長水口的渣線部位鑲以耐侵蝕性強(qiáng)的鋁碳質(zhì)材料，使用效果良好。涂抗氧化釉可改善其抗氧化性，采用鋼纖維，甚至碳纖維補(bǔ)強(qiáng)，可明顯降低裂紋生成的敏感性，適用于多爐連鑄工藝，使用壽命達(dá)4h以上。
美國1989年開發(fā)了鋯英石-氧化鋯質(zhì)和氧化鋁-氧化鋯質(zhì)復(fù)合水口，使用壽命分別達(dá)到21次和16次，1991年日本新日鐵公司以Al2O3-SiC-C質(zhì)澆注料為基礎(chǔ)，加入人造石墨和碳纖維，生產(chǎn)出用不定形料制作的長水口，均取得良好的使用效果。長水口用耐火材料見表1.
表1 長水口用耐火材料
浸入式水口用耐火材料
浸入式水口設(shè)置在中間罐和結(jié)晶器之間，用以保護(hù)鋼液不致氧化和飛濺、浸入式水口應(yīng)具有良好的抗熱震性及外部渣線部位抗侵蝕性并能防止脫氧產(chǎn)物Al2O3在內(nèi)壁的沉積造成堵塞。
浸入式水口的材質(zhì)常用的為熔融石英質(zhì)及鋁碳質(zhì)。熔融石英質(zhì)水口由于耐侵蝕性較差，不適應(yīng)多爐連鑄及連鑄鋼種擴(kuò)大的要求，兩種浸入式水口的性能比較見表2。20世紀(jì)90年代以來采用鋁碳質(zhì)、鋁碳-鋯碳質(zhì)復(fù)合式水口，日本還開發(fā)了在鋁碳質(zhì)材料的基礎(chǔ)上添加ACT，AZTS合成原料的浸入式水口和以ZrO2-C補(bǔ)強(qiáng)的復(fù)合式水口。
表2 兩種浸入式水口的性能
保護(hù)渣對(duì)浸入式水口外表的侵蝕是影響使用壽命的關(guān)鍵，采用燒結(jié)的氧化鋯或氧化鋯-碳質(zhì)渣線套可保護(hù)鋁碳質(zhì)主體不受保護(hù)渣的侵蝕，并內(nèi)鑲SiC-C-BN內(nèi)環(huán)提高其抗侵蝕性能，20世紀(jì)90年代初開始開發(fā)不吹氬、無堵塞新一代浸入式水口，據(jù)報(bào)道以Al2O3-Sialon-石墨作內(nèi)襯的浸入式水口，不吹氬可進(jìn)行多爐連澆。但不吹氬、無堵塞的新一代浸入式水口仍處于探索攻關(guān)階段。為適應(yīng)接近最終形狀板坯及小方坯連鑄的需要，各種新型浸入式水口正在開發(fā)。
定徑水口用耐火材料
定徑水口用于小方坯的澆鑄，借助出口的孔徑來調(diào)節(jié)澆注速度，因此要求口徑處耐沖蝕，基本上保持恒定。定徑水口一般用鋯英石或氧化鋯制造，其中ZrO2含量為60%~95%,亦可用鋯英石石墨制造。為保證熱穩(wěn)定性，采用薄壁結(jié)構(gòu)的鑲襯套在水口本體中以降低熱應(yīng)力。為防止?jié)茶T含鋁量高的鋼種時(shí)造成的堵塞，研制了CaO定徑水口與CaO型和ZrO2鑲嵌型的定徑水口。為減少鋼液的二次氧化，定徑水口將逐漸采取浸入式。中國主要是使用ZrO2- ZrSiO4質(zhì)定徑水口鑲襯復(fù)合水口，其中ZrO2含量為60%~75%。
未來發(fā)展趨勢
由于連續(xù)鑄鋼技術(shù)正朝著提高效率、降低能耗、降低成本及擴(kuò)大澆鑄品種的方向發(fā)展，因此，對(duì)耐火材料提出了鋅的要求。今后應(yīng)解決Al2O3的堵塞問題;開發(fā)無需烘烤的鋁碳質(zhì)水口;研制薄壁異型及超薄壁浸入式水口以及高級(jí)復(fù)合滑板，并不斷開發(fā)高級(jí)新型耐火材料。