钢包保护套管的质量稳定性对防止钢水二次氧化,控制[N]含量极为重要;某耐火材料有限公司在借鉴国外最新产品结构的基础上,将钢包保护套管头部弥散型供气环改为沿环缝进气的致密型结构,通过外包钢壳形成气室,克服头部材料强度较低、易破损的缺陷,取得了良好的使用效果。保护浇铸效果提高后,平均[N]含量降低10ppm。
对采用不同密封方式的钢包保护套管,通过专门设计的钢包保护套管内部气氛取样装置取出的气体试样分析结果表明:
(1)只用钢包保护套管浇铸,无密封环保护,密封效果差,保护套管内气氛中氧含量为10.0%~18.0%。
(2)钢包保护套管+密封环保护,密封效果明显提高,尤其第1炉效果显著,保护套管内气氛中氧含量在1.0%~15.0%。
(3)钢包保护套管+吹氩保护效果最好,各炉次保护套管内气氛中氧含量<1.0%,达到无氧化浇铸的效果。
连铸浇注低碳铝镇静钢时,突出的问题就是常常出现浸入式水口堵塞的情况(低碳铝镇静钢时典型的堵塞物成分为:51.7%Al2O3,44%Fe,2.3%MnO,1.4%SiO2,0.6%CaO),这对连铸品种的扩大、铸坯质量以及生产率的提高均有不良影响。为此,国内外冶金工作者对引起水口堵塞的原因、堵塞机理及防止水口堵塞的技术做了大量的研究,提出了较具普遍性的堵塞机理,认为引起水口堵塞的主要原因是: (1)钢中铝和过饱和的氧以异相的Al2O3形式在水口内壁沉积; (2)悬浮在钢液中的Al2O3黏附在水口内壁; (3)钢液与耐火材料之间的化学反应,即钢液中的铝还原水口材质的SiO2和Fe2O3生成Al2O3。 作为解决水口堵塞的对策现已有多种方法,如各种吹气法、脱氧剂的合理使用、中间包冶金技术及水口材质的选择等。其中中间包塞棒及浸入式水口吹氩法的应用最普遍。在实际应用中,这些措施有效地减少了水口堵塞事故,实现了低碳铝镇静钢的多炉连浇。
按连铸机所生产的铸坯形状来分,通常可将连铸机分为:小方坯连铸机、大方坯连铸机、板坯连铸机及薄板坯连铸机4大类。各种连铸机对浸入式水口的形状和参数的要求各不相同,但从提高连浇炉数,提高浸入式水口的使用寿命考虑,要求浸入式水口的材质具有高的抗渣性、高的机械强度、高的抗热震性和防止氧化铝结瘤堵塞水口等这些性能要求上是相同的,现叙述如下: (1)高抗渣性。一般情况下,碳含量为15%的ZrO2-C材料具有较好的综合抗侵蚀性能。根据ZrO2-C材料的侵蚀机理,降低ZrO2-C材质中碳含量可提高耐火材料的抗渣性,然而碳含量的减少必将降低材料的抗热震稳定性能。为此,采用渣线部位为三层结构组成的复合型浸入式水口。外层采用普通ZrO2-C材质是为了保证最初与钢水接触时材料有足够的抗热震性。而内层采用Al2O3-CaO-C材质,以防止氧化铝堵塞水口。 (2)高机械强度和高抗热震性。在凝固后的局部熔损部位,在金属-水口材料间存在着熔渣。随着金属中碳浓度的增加,局部熔损速度降低了。如果使金属中的碳饱和,则金属-水口材料间的熔渣消失,也不会发生局部熔损。基于这一点,耐材厂开发了含碳的浸入式水口。此外,还开发了以氧化锆为主要成分的浸入式水口。由于氧化锆向熔渣的溶解速度低,而且氧化锆呈微粒状在渣膜中悬浮,隔绝了水口材料和金属的接触,因此有效地抑制了局部熔损。 实践证明,制品内部存在许多微细裂纹,可释放耐火材料内部的热应力,并抑制裂纹的扩展,提高制品的抗热震性。 (3)防止氧化铝结瘤堵塞。为了减少结瘤,从机理上采取的措施主要有: 1)用Ca处理钢液,使Al2O3转变为12CaO•7Al2O3的低熔物。 2)采用含有CaO材料制作浸入式水口,还可使用ZrO2-C材质防止水口堵塞。 3)浸入式水口内衬材质中含有能在高温下与Al2O3作用生成低熔点相的组分。
特钢连铸中间罐水口开闭及控流绝大部分是采用塞棒控制系统。为了防止塞棒控制系统失灵时,钢液失控而烧坏中间罐下面的结晶器、振动台等设备,在中间罐罐底水口部位设置了事故闸板装置,当塞棒装置出现故障而不能关闭水口时,可以操作事故闸板装置将水口迅速关闭,防止事故扩大。
安装塞棒是中间罐准备工作中的一项十分重要的工序,塞棒没有安装好,有可能造成连铸机开浇失败,甚至造成整炉钢水回炉。因此塞棒安装工作必须严格地按照操作要求执行,现将塞棒安装操作的要求叙述如下: (1)塞棒的组装(指等静压整体塞棒) 1)开箱检查:仔细检查塞棒在运输过程中有否损伤,有无缺损或缺陷,如裂缝等,凡有缺陷的塞棒不能使用; 2)组装时塞棒上部螺纹孔中的带丝扣石墨套套入金属连接杆后要旋紧至紧密接触,不得松动,然后在塞棒上部均匀涂抹一层胶泥,盖上金属圆板,拧紧螺帽,放置在烘房内干燥4~8h;塞棒组装应在专用地点进行,采用立式组装,塞棒不允许平放。 (2)棒的安装 塞棒安装工作应在水口砖安装就位后进行。 1)清理:清除塞棒升降机构横梁上的黏钢黏渣,检查水口砖孔内及其边缘有无杂物,用压缩空气将水口砖周围吹干净。 2)检查并调节升降机构:检查升降机构是否灵活,并调节升降机构抬升和下降的滑动距离是否足够,以避免钢流开不大或关不严。 3)安装 ①在安装塞棒之前应再次仔细检查塞棒是否有损伤,组装式的要检查各节袖砖间的黏结剂是否完好,有无裂开及松动的情况。整体塞棒要特别检查金属连接杆与塞棒的连接处是否完好,塞头处有否缺损,对检查出有问题的塞棒必须更换,待处理好后才能使用。 ②塞棒在安装搬运过程中,应轻拿轻放,不得碰撞。从烘房内取出塞棒,用专用吊运用工具吊至安装位置,然后将塞头对准水口轻轻地放下;将塞棒竖直后正反方向地旋转,使塞头与水口接触处轻轻地研磨,以使塞头与水口吻合得更好,保证其密封。 ③将连接塞棒的金属连接杆置于升降机构横梁的“U”形槽内,放置垂直并将升降机构的横梁抬到一定高度,用螺帽垫圈将塞棒固定在横梁上。 ④检查塞棒位置安装是否准确,可用手柄通过升降机构将塞棒抬起,然后轻轻放下,观察塞头是否能准确地落在水口的碗内。其准确的位置应是:塞头略偏向内侧(即靠近升降机构这一侧),下降时塞头轻轻地从水口碗部内侧滑下为最佳;然后可用燃烟法,即用燃烧冒烟的物体,放在水口砖底部,观看塞头和水口的接合部有无烟冒出,来检查水口与塞头的密合情况,确认密合作,即可关闭塞棒并接上氩气管。 (3)注意事项 1)塞杆安装时塞头中心应略偏水口砖的内侧(靠升降机构这一侧)为佳; 2)塞头与水口砖要配合严密; 3)塞棒安装时不要用力过猛,以免断裂; 4)塞棒在使用前与浸入式水口要一起烘烤,要求快速升温达到1000℃左右。 (4)知识点 中间包塞棒的上下运动是通过塞棒升降机构来控制的,以达到开闭水口、调节钢水流量的目的。 塞棒升降机构的开浇成功率较高,能抑制浇注后期钢流旋涡的产生,但钢流控制精度较低,塞棒使用寿命较短。 塞棒机构的结构主要由操纵手柄、扇形齿轮、升降滑杆、滑座底板、横梁、塞棒等零部件组成。操纵手柄与扇形齿轮联成一体,通过环形齿条、拨动升降滑杆上升和下降,带动横梁和塞棒芯杆,驱动塞棒做升降运动。