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| 科普｜炼钢用连铸设备及连铸用功能耐火材料 |
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连铸设备主要由以下9个部分组成：(1) 钢包回转台。钢包回转台能迅速更换钢包，以满足多炉连浇的要求。釆用钢包回转台，换包时间可缩短到40〜50s。(2) 中间包，中间包是钢水包和结晶器之间用于钢水过渡的装置，它用来稳定钢流、减小铜流对结晶器中坯壳的冲刷，有利于非金属夹杂物上浮，提高铸坯质量。(3) 中间包车。中间包运载设备包括中间包车和中间包回转台。(4) 结晶器振动装置。结晶器振动的目的是防止初生坯壳与结晶之间粘结而被拉裂。(5) 二次冷却装置。从结晶器中拉出的带液心的铸坯，在二次冷却区借助水或气-水的直接冷却、加速凝固，并进入拉矫区。(6) 拉坯矫直装置。在浇铸过程中能克服结晶器和二冷区阻力，顺利地把铸坯拉出。(7) 引锭杆装置。引锭杆是开浇前堵住结晶器的下口，并使钢水在引锭杆头部凝固。(8) 铸坯切割设备。切割设备是在铸坯的行进过程屮将它切割成所需要的定尺长度。(9) 结晶器。结晶器承受中间包注入的钢水，是完成铸垤任务的重要设备。它的作用在尽可能高的拉速下，保证留出结晶器坯壳厚度，防止拉漏，且铸坯周边厚度要均匀。连铸机工艺要求结晶器必须具备以下性能：1) 具有良好的导热性能，能迅速形成足够厚度的初生坯壳。2) 有良好的结构钢性和结构工艺性，易于制造、安装和调整。3) 有较好的耐磨性和较长的寿命。4) 重量要轻，造价要低。结晶器由导热性非常好的铜和铜合金做内衬，外面套有夹套通水冷却。该结构分为铜内壁、外套和水槽3部分。对于制作结晶器的材质要求导热性好、强度高、高温下膨胀小、易于切削加工和表面处理。结晶器按外部形状可分为直结晶器和弧形结晶器，前者用于立式，立弯式连铸机上，后者用于弧形和椭圆形连铸机上，按铸坯断而形状结晶器可分为方坯、板坯、矩形坯、圆坯以及异形断面结晶器;按结构形式，结晶器可分为整体式、管式、组合式和调宽结晶器。图 1 整体式结晶器1-堵头；2-芯杆；3-结晶器本体；4-冷却式水管路其中整体式结晶器的结构如图1所示。它是用锻压紫铜或铸造黄铜加工而成的，在靠近内腔的周边钻有通水冷却孔。结晶器内钢水流动控制技术近年开发的两项新技术：一是连铸结晶器内钢水流动控制技术，另一个是中间包内钢水流动控制技术，都是提高钢坯纯净度的有效方法。在连铸钢坯表面和内部所发生的缺陷与铸造时钢水的流动状况密切相关，特别是提高浇铸速度时则容易发生这类缺陷。如果沿垂直于钢水流动的方向施加磁场，即可对钢水流动造成一定的制动力，因为可导电的钢水在磁场中运动时会诱发涡电流、感应涡电流与静磁场发生相互作用产生对钢水流动的制动力。因此，开发了利用定向静磁场控制钢水流动状况的钢水流控制器——FC结晶器(Flow control Mould)。使用这种FC结晶器，钢坯的夹杂物减 少一半以上，冷轧钢带的质量大为提高。随着连铸设备和工艺技术日益完善，有代表性的技术如下：(1) 钢包回转台以实现多炉连浇;(2) 快速更换中间包技术;(3) 结晶器在线调宽技术;(4) 多点弯曲和矫直技术;(5) 结晶器液面控制和漏钢预报技术;(6) 无氧化浇铸技术;(7) 压缩浇铸技术;(8) 轻压下技术;(9) 气-水冷却、电磁搅拌应用;(10) 计算机自动控制技术。连铸用功能耐火材料连铸技术的迅速发展使其相关的耐火材料在品种和质量上都得到相应的发展和提高连铸用耐火材料对连铸生产和连铸坯质量有很大的影响。为此,在发展连铸技术的同时，相应发展连铸用耐火材料，连铸用耐火材料是连铸机组中的重要部位，除具有一般的耐火材料特性外，还要求有净化钢水、改善钢的质量、稳定钢水的温度和成分、控制和调节钢水流量等功能，因而被称为功能耐火材料。特点是高性能、高精度和高技术，由于使用条件苛刻,要求安全可靠。连铸用“功能耐火材料”在性能上除具有一定的冶金功能外，还要求有优异的抗热震性、高温强度和抗侵蚀性等。随着薄板(带)坯连铸、近终形连铸等技术的发展以及对铸坯质量要求的提高，连铸用耐火材料无论在原料选用、制作工艺或产品的功能等方面均已进入高技术陶瓷或高温陶瓷领域。该材料由于受到钢水、熔渣等高温下的物理化学作用，使用条件更加苛刻。连铸用耐火材料示意图如图2所示。图 2 连铸用耐火材料示意图1-隔热层；2-永久性内衬；3-耐磨衬；4-保护层；5-冲击板；6-分隔墙；7-中间包盖；8-长水口；9-整体式塞棒；10-浸入式水口；11-座砖；12、13-水口；14-滑动水口；15-炉渣探测器为满足连铸技术不断发展的需要，重要支撑条件之一是必须具备从钢包到结晶器有一整套优质功能性耐火材料，并形成系列化。如采用碱性钢包内衬，中间包采用碱性涂料等，其优点在于延长使用寿命，并且具有净化钢水的功能;在中间包采用陶瓷过滤器，进一步降低钢水中的非金属夹杂物含量，采用优质长水口和浸入式水口实现了多炉连浇的需要。连铸系统用耐火材料品种包括：钢包耐火材料、钢包衬、透气元件等;功能耐火材料——指中间包耐火材料、无氧化浇注用长水口、浸入式水口;钢水流量控制用滑动水口、整体塞棒;净化钢水用陶瓷过滤器、挡渣墙和水平连铸用分离环、闸板等。连续浇铸过程如图3所示。
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