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| 问： |
防止水口结瘤的对策措施有哪些？ |
| [答]： |
（1）钢水精炼，确保钢水的纯净度；
（2）对脱氧产物进行变性处理；
（3）加强钢包的使用温度，保证钢包烘烤温度，减少出钢温降；
（4）中间包和水口的预热；
（5）水口安装，保证水口的垂直度并减少水口的粗糙度，使水口的入口处呈圆滑状态无棱角，防止出现散流，避免夹杂物在水口处凝聚结瘤。
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| 问： |
水口结瘤的机理是什么？ |
| [答]： |
（1）在炼钢过程中，钢水中实际氧含量要高于平衡氧含量，过程氧主要通过脱氧合金化去除，脱氧产物一部分进入渣中，另一部分滞留在钢中成为夹杂。Al作脱氧剂，其脱氧产物主要是Al2O3，它的熔点高达2050℃，Al2O3与钢水润湿角为0，钢水与Al2O3的界面张力较大，Al2O3有相互聚群倾向，两个10μm Al2O3夹杂黏结只需要0.03s，黏附力很大且黏附后有足够的强度，因此，影响钢水的纯净度，在浇注过程中使钢水流动性变差，并与二次氧化生成FeO形成FeO•Al2O3，附着在水口壁，造成水口结瘤。
（2）钢液中存在着悬浮的固体脱氧产物Al2O3，水口内壁存在着由少量的SiO2、MnO、Al2O3、Fe2O3等组分黏度较大的熔融玻璃体，钢水从中间包流经浸入式水口时，钢液产生收缩，由于流动的惯性作用，钢流在水口内会继续收缩形成收缩断面，然后注流逐渐扩大到全断面。因此，在水口上部、两侧区域产生了流动分离现象，在紊流作用下，靠近水口内壁附近流速很低，促进了Al2O3在水口内表面的沉积。
（3）由于钢液与水口材料反应等原因，使水口内壁在浇注过程中不可能保持原来的光滑程度，因而使二者接触界面减少，接近水口内壁钢液中的Al2O3质点就附着在表面上，在边界层涡流作用下，细小的Al2O3发生碰撞、烧结、长大，在水口内壁沉积过饱和而析出。
（4）在出钢过程中向钢包内加入FeMn和FeSi合金，进行脱氧合金化，其脱氧产物分别是MnO和SiO2。当Mn/Si为1.5～1.9时，其脱氧产物主要是小尺寸熔点达1700℃的SiO2，它弥散在钢水中必然恶化钢水的流动性，导致水口结瘤。
（5）从结瘤物中看到的MgO-Al2O3和MgO-Fe2O3类尖晶石夹杂，则是由炉衬、钢包、中间包和水口用耐火材料造成的外来夹杂。
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| 问： |
水口结瘤物来源于何处? |
| [答]： |
结瘤物中组元Al2O3夹杂的来源如下：
（1）水口耐火材料孔隙中吸附氧或由于浇注下落运行造成的负压，把空气吸入水口内与钢液中的Al反应生成Al2O3。水口烘烤温度过高时会出现这种情况，由于烘烤时水口表面成分被耐材中的C还原形成凝聚物，增加了耐材透气性，空气中的氧穿过耐材氧化钢水中的Al生成Al2O3。
（2）钢液与水口表面润湿，借助于钢流的脉动，把Al传送到水口表面材料中的SiO2发生反应也生成Al2O3。
（3）钢液流经水口时，因温度降低，使Al-O平衡发生移动析出的［O］与钢中［Al］反应生成Al2O3。
（4）钢水中悬浮的Al2O3夹杂。 |
| 问： |
超低碳不锈钢连铸对耐材及“三大件”的要求是什么？ |
| [答]： |
连铸用耐火材料的主要技术要求是：耐1600~1650℃以上高温；耐热震性好；高温抗折强度和耐压强度高；热膨胀和收缩变化小；具有良好的抗渣蚀能力；抗钢水冲击能力高；施工方便，成本低。对于不锈钢而言，由于该钢种要求碳含量尽可能低，因此要求耐火材料不容易导致钢水增碳，也不会给钢水带来夹杂物。
为了满足特种钢连铸用耐火材料的要求，经过几年的努力，我国初步建立了特钢连铸用耐火材料体系，它们的配置是：钢包至中间包之间的钢流保护，使用含A12O3为40%左右的烘烤型的A12O3-C质长水口(保护管)；中间包使用含A12O3为50%左右的A12O3-C质整体塞棒；中间包至结晶器之间的钢水保护，使用组合式和整体式的含A12O3为40%～50%的A12O3-C质浸入式水口；中间罐衬为镁质绝热板；熔融石英质制品也得到使用。目前，不锈钢连铸存在着水口堵塞问题、塞棒吹氩控制问题和耐火材料的抗侵蚀性及对钢水的污染问题。
连铸“三大件”是指大包至中包之间长水口（亦称钢包保护套管）、塞棒以及中包至结晶器之间的浸入式水口。长水口和浸入式水口的作用是导流、防止钢水飞溅和氧化，调节钢水流动状态等。长水口的碗部与钢包滑动水口的下水口相连接。由于钢水的快速流动，在该处产生负压而吸入空气，使钢水受到二次氧化形成夹杂污染钢水。为了防止钢包至中间罐之间钢水的二次氧化，必须采取氩封措施，包括钢包滑动水口系统的氩气密封和钢包至中间罐长水口的氩气密封。目前应用了铝碳质长水口，其中A12O3为50%～55%，C含量为28%~31%。浸入式水口将中包内钢水导入结晶器内，由于与钢水和渣接触，含有氧化物和石墨的耐火材料最初被覆盖上渣薄膜，它润湿了氧化物，在有利于石墨的情况下使之熔解，并在表面产生一层富石墨层。钢水在有利于氧化物的情况下润湿和熔解石墨，导致石墨层的消失，耐火材料表面又被覆盖上渣薄膜，这一过程重复进行。换句话说，氧化物受到渣的侵蚀，而石墨受到钢水的侵蚀。对不锈钢连铸而言，长水口和浸入式水口的耐材要求具有优良的耐热震性和抗渣蚀能力、高的抗钢水冲刷能力以及大的高温强度等。
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| 问： |
为提高控制精度，对塞棒、水口等形状及材质有何要求？ |
| [答]： |
对于整体塞棒而言，其形状和尺寸主要取决于：中间包容量、钢液面高度和中间包水口的喇叭口形状和孔径大小。目前整体塞棒的形状主要有：头部为实心、头部带有吹氩孔以及头部带有透气塞这三种。对整体塞棒的材质要求是：（1）耐钢水和熔渣的侵蚀和冲刷；（2）具有良好的抗剥落性，在使用中不掉片不崩裂；（3）具有良好的抗热震性；（4）具有足够的热机械强度，便于安装和使用操作。目前整体塞棒的材质主要是铝碳质。
对于浸入式水口的形状，一般要求是：（1）保证正常拉速时的钢水流通量；（2）尽可能使结晶器内、铸坯断面的热流密度均匀；（3）有利于保护渣的熔化以及夹杂物的上浮；（5）避免结晶器内钢液面剧烈翻动，不卷渣；（6）安装方便。目前浸入式水口的主要形状有：直筒形和带有侧孔形。对于浸入式水口材质的要求是：（1）耐钢水和熔渣的侵蚀和冲刷；（2）具有良好的耐热震性；（3）具有较高的机械强度；（4）不易与钢水反应生成堵塞物。目前主要的材质有熔融石英质和铝碳质。
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| 问： |
塞棒控制和滑板控制各有哪些优缺点？ |
| [答]： |
塞棒控制是通过监视结晶器内钢液面的情况，用塞棒来控制从中间包内流入结晶器的钢水量。操纵机构灵活可靠，可有效控制钢流；其投资和操作费用较低，准备工作简单；但对钢水的微量控制有难度，操作较复杂。
滑板控制是通过液压缸改变活动滑板的位置，调节水口的开启度来控制中间包钢水的流量。其主要特点是减少了工作件与钢水的接触面，极大地改善了用以控制钢流的耐火材料的使用条件，因而它工作安全可靠，不易发生漏钢事故，更适于中间包长时间的连续浇注，能精确调节流量，并能实现远距离操作和自动控制。但装配较难，准备工作复杂，投资和操作费用较高。
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| 问： |
如何延长整体式水口寿命？ |
| [答]： |
如果采用内置式整体水口，由于更换不方便，因此就必须考虑延长其寿命来提高整体连浇炉数。在实践中，利用中间罐车升降功能来保证锁定其任意高度位置，不断变换水口渣线以延长其寿命。
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| 问： |
SEN快速更换装置有什么特点？ |
| [答]： |
(1)装置的结构。 SEN快速更换装置为三层滑板式。在滑阀(slide valve)下部，设置了可将SEN与板坯连铸结晶器长边平行移动的导轨(guide rail)。用此导轨可更换SEN，即通过反应灵活的液压缸（cylinder），可将用过并不宜继续浇钢的SEN更换成新的SEN。当SEN被承载于导轨上时，液压缸开始动作；更换结束后，液压缸再回归原位。
浇钢中的水口各接合面可能产生的吸气主要受到滑板支持结构和下滑板保持结构的影响。SEN快速更换装置的(施)加载(荷)结构大致分为两种方式：第一种是对滑板和SEN分别加载；第二种是以支持SEN的力对滑板加载。
在以相同的载荷支持SEN和滑板的第二种方式中，须考虑SEN的头部可能损坏而设定了支持力，若对滑板加载不足，除了滑板接合面可能漏气之外，还可能穿钢。而在对SEN和滑板分别进行加载的第一种方式中，却很少吸气和穿钢，这是因为在不损坏SEN的前提下，对滑板的加载力足够大之故；然而，即便是此种加载机构，如果不能将载荷力施加在下滑板流钢孔四周的整个砖面上，也易吸气或穿钢。
SEN快速更换装置具有能分别对滑板和SEN加载的结构，且能稳定地将载荷力施加在滑板流钢孔四周的整个砖面上，故较之原来的更换装置，更不易吸气和穿钢。
原来的更换装置是在压紧接合面的状态下更换SEN的。而采用SEN快速更换装置，必须保护好在新SEN接合面涂敷(后述)的密封材料。为此，应将SEN插入与上部接合面的间隙中。
另外，还在导轨上安装了支持SEN的操作杆(arm)。通过所设置弹簧(coil spring)的伸缩，操纵杆A侧朝下、B侧朝上，能以足够的力压紧SEN座圈；也可将操纵杆A侧朝上而B侧朝下，以解除SEN座圈上的压力。无论是加压或释压，均可在瞬间自动完成。
(2)SEN快速更换装置的动作流程。用单一按钮所进行的控制即可自动完成从关闭滑阀到重新浇钢的一系列动作。如更换SEN时，从滑阀关闭至重新开始仅需3s，从关闭自动浇钢系统到重新启动之间的手动浇钢仅为60s，整个更换过程平稳、安全、顺畅。
(3)SEN接合面密封材料。在滑阀装置的SEN接合面上，一般都使用由耐火材料制作的软质陶瓷材料进行密封，以防止吸气或穿钢。但在滑动接合面进行的快速更换装置上，却无法使用此材料。因此，易从SEN接合面吸气和穿钢。
在SEN快速更换装置的开发中，除要求减少从滑板间的漏气外，还须减少从SEN接合部的吸气，故研制了能取代软陶瓷材料的新型密封材料，再以喷吹方式在接合面上均匀喷涂一层0.5mm厚度、性能独特的密封材料。
为了确认此材料的密封效果而进行了实验室试验：将SEN与下水口接合部完全密封，加热到700℃后抽真空，测定了相对于过程时间的真空度变化。结果表明，所开发的新型材料密封效果极好。
(4)SEN的形状比较。原快速更换装置的SEN与方形钢套配合时，须用灰泥(mortar)固定，这会增加费用。而在SEN快速更换装置上，为了确保足够的压紧力而使用了强度充分的夹持器(holder)，可将通常圆筒形SEN固定在高强度夹持器上，避免采用高强度灰泥。因夹持器可多次重复使用，故减少了费用。
(5)SEN的操纵装置。SEN快速更换装置是在不能移动、升降中间包的条件下更换沉重的SEN系统(SEN system)。为了改善劳动条件，在开发SEN快速更换装置时，还开发了SEN操纵器。
吊挂在中包小车上的操纵器，可沿导轨进行与结晶器长边平行的随意移动；并且，由于采用压缩空气气缸的上、下移动操纵装置和保持SEN，从而可远距离、安全地通过切换阀门来进行操作。
用手动控制操作可将被夹持的SEN随意在多个方向自由转动，操纵装置可轻易翻转或与结晶器长边平行移动。当SEN预热箱高度与SEN向结晶器的插入高度位置不同时，须预先设定操纵器高度。因采用空压气缸的上、下移动机构，故从预热箱中取出SEN及向结晶器内插入SEN时，都无需考虑操纵器的位置。
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| 问： |
连铸浸入式水口快速更换装置是怎样产生和发展的？ |
| [答]： |
炼钢厂都要求连铸机能长时间连续浇铸，以提高产量和质量并降低生产成本。然而，浇钢用浸入式水口渣线受结晶器保护渣的侵蚀，以及钢液中的氧化铝(Al2O3)等夹杂对水口通道的堵塞，使此目标受到了限制。虽然改善水口耐火材料质量，改善水口形状和结构以及向其内壁吹入Ar等能一定程度上延长其使用寿命，但效果还是有限的。为此，一种可以快速更换浸入式水口的装置应运而生，它可以使中间罐的寿命不受浸入式水口状况的限制。但是，一般的浸入式水口快换装置存在着容易吸入空气而恶化钢质的缺陷。其原因在于一般快换装置的定滑板和动滑板之间(between plates and through plate)以及动滑板与SEN的接合面上容易吸入空气。
青岛正望耐火材料有限公司开发了不中断浇注的快速更换浸入式水口（SEN）的技术，该技术还包括能有效压紧滑板的加载结构，从而能有效地防止空气从上述接合面中吸入。因此，在国内外获得推广应用。
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| 问： |
煤气燃烧方式和抽风方式，哪种更好？ |
| [答]： |
为了提高浸入式水口的抗热冲击能力，防止水口在浇钢过程中出现断裂，一般需要在使用前对水口进行充分预热。目前，浸入式水口常采用两种预热烘烤方式，即煤气燃烧式和抽风式。采用大型有限元分析软件ANSYS可对浸入式水口的预热温度场进行了分析研究，从而选择出更为合理的水口预热烘烤方式。运用ANSYS的CFD模块对浸入式水口两种预热方式下的瞬态传热过程进行计算，得到了水口烘烤预热后的温度场分布和水口升温曲线。研究表明，在燃烧式预热烘烤方式下，水口沿轴线方向的温度变化梯度较大，水口颈部预热后的温度较低是导致水口颈部频繁断裂和较易出现竹节裂纹的主要原因。
为了提高水口的使用寿命，需要提高水口颈部预热后的温度，同时，应使水口的温度场沿轴线方向的梯度变化尽量平缓一些。从水口颈部外壁温度检测点的升温曲线看出，在预热烘烤前25min内，两种烘烤方式下水口颈部外壁的升温速度基本相同；预热25min后，抽风式烘烤方式下水口颈部外壁的升温速度高于燃烧式烘烤方式的升温速度。实测与有限元分析表明，同样预热90min，采用抽风式烘烤方式的水口颈部外壁温度比采用燃烧式同部位的温度高110℃左右。研究结果表明，与燃烧式相比，抽风式预热烘烤方式下水口的预热温度场更合理，水口颈部预热后的温度得到大幅度的提高，是一种更为有效的水口预热烘烤方式。
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