CN103008588A - 耐水口渣线侵蚀装置及用其保护浇注的方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐水口渣线侵蚀装置及用其保护浇注的方法，属于连铸用水口的制造应用领域。该装置的垂直升降架与水平夹持器相连，通过垂直升降架来调整水平夹持器的高度；水平夹持器由水平支撑杆和活动圈组成，一端与升降架相连，另一端与活动圈连接，活动圈套装环抱在耐蚀护筒外，用螺栓锁紧固；耐蚀护筒是两个密合的对称半圆筒，半圆筒内的上部设有半圈通气内环道，通气内环道上设有吹氩气的出气孔，半圆筒外部设有角形凸台。用其保护浇注的步骤:悬挂、对中、抱合、氩封、定位、换位。本发明操作工艺简单实用，解决了水口渣线侵蚀严重的问题，降低了连铸耐材的经济成本，提高了铸坯质量。尤其适用于钢铁厂连铸水口保护耐侵蚀技术措施升级和改造。
Description
技术领域
本发明属于连铸用水口的制造应用领域，特别是涉及一种
耐水口渣线侵蚀装置及用其保护浇注的方法，适用于钢铁厂连铸水口的耐蚀保护。
背景技术
高效连铸的核心是在高连浇率、高拉速下生产高质量的无缺陷铸坯，但高连浇率、高拉速需要高质量的水口来保证浇铸的顺行。目前各厂水口（长水口或浸入式水口）渣线部位侵蚀严重，需及时更换。连铸过程中，水口渣线部位与保护渣熔渣层直接接触，在高温条件下，保护渣与水口耐火材料发生化学反应，同时在一定的液面波动冲刷作用下，比水口其他部位的侵蚀大得多。
在降低水口耐材侵蚀，提高水口寿命方面，已经提出了很多方法，包括：1）改善水口材质是常用的减缓水口渣线侵蚀的方法，ZrO2在硅酸盐熔体中的溶解比一般氧化物材料如Al2O3等要小得多，因此渣线部位采用含有ZrO2材料有较好的抗渣性能。氧化锆的化学和物理的稳定性较好，是良好的渣线原料，但它的膨胀率较高，含量太高容易炸裂；石墨难被钢水浸润，化学稳定性良好，热膨胀系数低，缺点是易被氧化，二者合理配比可制作出较好的耐蚀材料。许多人还从粒度配比、添加剂、结合剂、超微粉的使用等方面作了大量工作，如添加剂使用硅粉、碳化硅、碳化硼和氮化硼等，但至今未见特别优良的耐渣线侵蚀的耐火材料。2）保护渣的化学成分与硅酸盐熔体接近除，含少量的碳外，还有Na2O、CaF2等添加剂。尤其是炉渣中含氟，对水口侵蚀严重。宝钢保护渣侵蚀浸入式水口的生产实践表明，原始直径为90mm的水口，侵蚀后量取的直径分别为70mm（无氟渣）和78mm（含氟渣），保护渣无氟化后对水口渣线部位的侵蚀速率由22%降至13%左右，对提高水口的使用寿命有一定效果，但仍有10mm左右的侵蚀。3）有人在浸入式水口外表面粘贴一层保温棉，也有人对浸入式水口外壁喷涂高温耐蚀涂料来提高使用寿命，但两者材料性质、水口加工等许多方面存在困难，成本较高，且耐渣线侵蚀效果不明显。4）也有人通过增加水口壁厚来延长水口使用寿命，但成本增加，且未从根源上解决渣线侵蚀的问题。5）有人提出一种电动式动态调整渣线系统，根据水口侵蚀情况，通过中间包升降机提高小车高度，提高浸入式水口位置，延长水口寿命，但这种较大的调整对结晶器内钢水凝固产生影响，可能会导致结晶器内速度场和温度场产生较大的变化，影响浇铸的顺行和铸坯的质量。
从上述分析可知，目前连铸水口渣线部位存在严重的侵蚀问题，水口需定时更换，操作工艺麻烦。尤其是浸入式水口在连铸用耐耐火材料费用上占有较大比重，耐材的侵蚀使连铸成本增高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术连铸水口渣线部位存在严重的侵蚀问题，水口需定时更换，操作工艺麻烦。尤其是浸入式水口在连铸用耐耐火材料费用上占有较大比重，耐材的侵蚀使连铸成本增高等诸多不足，一是提供一种耐水口渣线侵蚀的装置，二是提供一种实现“零换水口”用耐水口渣线侵蚀的装置进行浇注的方法，该装置和方法，保护措施简单、方便，水口使用寿命。
实现上述目的采用以下技术方案：
一种耐水口渣线侵蚀装置，其特征在于，所述装置主要由垂直升降架、水平夹持器、氩气管路、耐蚀护筒组成，
a.所述的垂直升降架与水平夹持器相连，通过垂直升降架来调整水平夹持器的高度；
b.所述的水平夹持器由水平支撑杆和活动圈组成，水平支撑杆一端与升降架相连，另一端与活动圈连接，活动圈套装环抱在耐蚀护筒外，用螺栓锁紧固；
c.所述的耐蚀护筒是两个密合的对称半圆筒，半圆筒内的上部设有半圈通气内环道，通气内环道上设有吹氩气的出气孔，半圆筒外部设有角形凸台；
d.所述的氩气管路由供气管路、三通阀构成，三通阀一端接在外部氩气管道上，另一端的两个出口分别插入耐蚀护筒的两个半圆筒的通气内环道中。
作为优选方案，所述的垂直升降架与水平夹持器滑动连接。
作为优选方案，所述的活动圈由两条半圆环组成。
作为优选方案，所述的水平夹持器的水平支撑杆的另一端装有叉形活动柄，叉形活动柄的两条臂端分别装有活动轴，两条活动轴分别连接半圆环，两条半圆环的尾端对应开有安装螺栓锁用的锁孔，锁孔内配有由螺栓和螺母构成的螺栓锁。
作为优选方案，所述耐蚀护筒下部的形状与钢坯水口的形状匹配，为圆筒形或方形或椭圆形或者组合形状。
作为优选方案，所述的钢坯水口包括长水口和浸入式水口。
作为优选方案，所述的通气内环道上设有6~10个向内吹氩气的出气孔。
一种用耐水口渣线侵蚀装置保护浇注的方法，其特征在于，保护浇注的步骤包括：
步骤1：悬挂，中间包开浇前，打开水平夹持器的螺栓锁，将耐蚀护筒的两个半圆筒悬挂于水平夹持器的两个活动圈上，调整氩气管路三通阀的位置，三通阀两个出口分别与耐蚀护筒的通气内环道紧密接通；
步骤2：对中，将垂直升降架置于水口旁，调整水平夹持器水平长度，使耐蚀护筒张开的两个半圆筒正对水口中心；
步骤3：抱合，将耐蚀护筒两个半圆筒合在一起，圈住水口，上紧螺栓锁，使水平夹持器的活动圈紧紧抱住耐蚀护筒；
步骤4：氩封，打开氩气管路，使氩气流经三通阀和耐蚀护筒的通气内环道，从出气孔吹出，形成稳定的氩气环，阻断空气沿缝隙渗入，起到密封作用；
步骤5：定位，根据水口渣线位置，调整垂直升降架，将耐蚀护筒插入中间包或结晶器，使耐蚀护筒的下端低于渣线下限，淹没于钢水中；中间包开浇后，根据保护渣熔化后形成的渣线，微调耐蚀护筒的高度；
步骤6：换位，随着浇注的进行，耐蚀护筒被侵蚀，通过垂直升降架提升耐蚀护筒的位置，调整保护渣侵蚀的位置，继续浇注钢水。
作为优选方案，所述的耐蚀护筒用ZrO2-C材质制作，该耐蚀护筒的技术指标为：显气孔率15%，体积密度3.55g/cm3，耐压强度25MPa，抗折强度8MPa。
作为优选方案，所述通入氩气管路的氩气温度为1300℃，氩气的通气流量为1.2L/min。
作为优选方案，浇注钢水5-6小时后，通过垂直升降架提升耐蚀护筒，调整耐蚀护筒的侵蚀位置。
采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的显著优点在于：
1）减少了水口使用数量。耐蚀装置的侵蚀取代了水口的侵蚀，一根耐蚀护筒可连续使用，相当于多根水口的渣线段，大大节约了水口的使用，降低了耐材成本；
2）节省了水口更换时间。使用新型耐蚀装置后，节约了多次在线更换水口的时间，并且耐蚀装置调节方便、快捷，有利于连铸的顺浇；
3）稳定了水口耐材温度。一方面耐蚀护筒的包裹阻止了水口热量的散失，另一方面向夹层中吹入的热氩气加热了水口外壁，从而稳定了水口温度，对防止水口内部结瘤非常有益；
4）提高了铸坯凝固质量。采用耐蚀装置后可以“零换水口”，使得中间包或结晶器内流场稳定性提高，降低了自由液面的波动，提高了铸坯凝固质量。
本发明提出不仅操作工艺简单实用，解决了水口渣线侵蚀严重的问题，并且降低了连铸耐材的经济成本，提高了铸坯质量。尤其适用于现有钢铁厂连铸水口保护耐侵蚀技术措施升级和改造。
附图说明
图1为本发明的正视结构示意图。
图2为本发明的侧视结构示意图。
图3为本发明氩封管路示意图，也是图2的局部放大图。
图4为本发明中间包长水口保护浇注示意图。
图5为本发明结晶器浸入式水口保护浇注示意图。
图6为本发明的组装结构示意图。
图中，垂直升降架1，水平夹持器2，氩气管3，螺栓锁4，耐蚀护筒5，氩气入口6，三通阀7，通气内环道8，出气孔9，叉形柄10，活动轴11，半圆环12，长水口13，保护渣14，钢水15，中间包16，浸入式水口17，结晶器18。
具体实施方式
本发明公开的是一种耐水口渣线侵蚀装置及用其保护浇注
钢水的方法，具体实施例如下：
耐水口渣线侵蚀装置实施例
实施例1
见图1-图6，耐水口渣线侵蚀装置，由电机驱动的垂直升降架1、水平夹持器2、氩气管路3、耐蚀护筒5等组成，垂直升降架1的架体为管状结构，底端与架托焊接，直立于地面上，垂直升降架1的上端安装有齿轮升降系统，通过齿轮升降系统调节垂直升降架1的升降。水平夹持器2由水平支撑杆和活动圈组成，水平支撑杆一端与垂直升降架1通过齿轮滑动连接，水平支撑杆的另一端装有叉形活动柄10，叉形活动柄10的两条臂端分别装有活动轴11，两条活动轴11分别连接半圆环12；两个半圆环12的另一端对应开有安装螺栓锁4用的锁孔，螺栓锁4由螺栓和螺母组成。两个半圆环环抱在耐蚀护筒5外，用螺栓锁4紧固。通过垂直升降架1的齿轮升降系统来调整水平夹持器2的高度。
耐蚀护筒5由两个可密合的对称半圆筒组成，套装环保在水口上，半圆筒内的上部耐火材料中设有半圈通气内环道8，内环道8上设有6~10个向内吹氩气的出气孔9，半圆筒外部设有角形凸台；耐蚀护筒5用致密ZrO2材质制成，半圆筒下部的形状与水口的形状匹配，为圆筒形或方形或椭圆形及其组合形状。
氩气管路由供气管路6、三通阀7构成，三通阀7一端接在外部氩气管道6上，另一端的两个出口分别插入耐蚀护筒5的两个半圆筒的通气内环道8中。
用本实施例的耐水口渣线侵蚀装置保护浇注钢水的方法
见图6，将耐水口渣线侵蚀装置分别架装在长水口13和浸入式水口17 的外部，浸入式水口10的底部插入结晶器13内，浸入式水口17的上部 与中间包14相通，长水口15的底部插入中间包16内。
具体操作步骤如下：
悬挂。中间包16开浇前，打开水平夹持器2的螺栓锁4，将两个半圆形护筒悬挂于水平夹持器2的两个半圆环上；调整氩气管路3三通阀7的位置，三通阀7两个出口分别与耐蚀护筒5的通气内环道8紧密接通。
对中。将垂直升降架1置于浸入式水口17旁，调整水平夹持器2的长度，使张开的两个半圆形护筒正对浸入式水口17的中心。
抱合。对中浸入式水口17后，将两个半圆形耐蚀护筒合在一起，圈住浸入式水口17，上紧螺栓锁4，使水平夹持器2的活动圈紧紧抱住耐蚀护筒5.
氩封。打开氩气管路3，通入1300℃的热氩气，热氩气以1.2L/min流量，流经三通阀7和耐蚀护筒5的通气内环道8，从出气孔9吹出；形成稳定的氩气环，阻断空气沿缝隙渗入，起到密封作用。
定位。根据水口渣线位置，调整垂直升降架1，将耐蚀护筒5插入中间包16和结晶器18内，使耐蚀护筒5的下端低于渣线下限，淹没于钢水15中；浇注6小时后，耐蚀护筒5侵蚀较深，则通过调整垂直升降架1提高耐蚀护筒5高度35mm，更换侵蚀位置，继续浇注钢水15，中间包16开浇后，根据保护渣14熔化后形成的渣线，微调耐蚀护筒5的高度.
换位。浇注一定时间后，耐蚀护筒5侵蚀到一定程度，则通过垂直升降架1提升耐蚀护筒5一段距离，调整保护渣14侵蚀的位置，继续浇注钢水15；耐蚀护筒5侵蚀到一定程度后，再次提升一段距离，如此反复进行。
实施例1
见图4，制作了适用于中间包内长水口的耐蚀护筒5，耐蚀护筒5的上部和下部均为圆柱形，圆筒内径90mm，壁厚12mm，长230mm，材质为ZrO2-C质，ZrO2含量70～80%，C含量12～17%，其余为少量酚醛树脂、碳化硅、碳化硼等，技术指标为显气孔率17%，体积密度3.62g/cm3，耐压强度24MPa，抗折强度7MPa。
钢包开浇前，打开水平夹持器2的螺栓锁4，将两个半圆形护筒悬挂于水平夹持器2的两个板圆环上；将垂直升降架1置于长水口13旁，调整水平夹持器2长度，对中长水口13后，将两个半圆形护筒合在一起，上紧螺栓锁4；打开氩气管路3，1300℃的热氩气，以1.2L/min流量，流经三通阀7和通气内环道8，从出气孔9吹出；根据长水口保护渣14的位置，将耐蚀护筒5插入中间包16内；浇注5小时后，耐蚀护筒5侵蚀较深，则通过垂直升降架1提高耐蚀护筒高度36mm，更换侵蚀位置，继续浇注钢水15，中间包长水口寿命大大提高。
实施例2
见图5，制作了适用于方坯连铸的浸入式水口17的耐蚀护筒5，上部和下部均为圆柱形，圆筒内径90mm，壁厚12mm，长200mm，材质为ZrO2-C质，ZrO2含量70～80%，C含量12～17%，其余为少量酚醛树脂、碳化硅、碳化硼等，技术指标为显气孔率15%，体积密度3.55g/cm3，耐压强度25MPa，抗折强度8MPa。
中间包16开浇前，打开水平夹持器2的螺栓锁4，将两个半圆形护筒悬挂于水平夹持器2的两个半圆环上；将垂直升降架1置于浸入式水口17旁，调整水平夹持器2长度，对中浸入式水口17后，将两个半圆形护筒合在一起，上紧螺栓锁4；打开氩气管路3，1300℃的热氩气，以1.2L/min流量从氩气入口6流经三通阀7和通气内环道8，从出气孔9吹出；根据水口渣线14位置，将耐蚀护筒5插入结晶器18内；浇注6小时后，耐蚀护筒5侵蚀较深，则通过垂直升降架1提高耐蚀护筒5高度35mm，更换侵蚀位置，继续浇注钢水15，浸入式水口17寿命大大提高。
实施例3
制作适用于矩形坯浸入式水口的耐蚀护筒，上部为圆柱形，下部为扁圆形，圆筒上部内径72mm，壁厚12mm，长130mm，下部弧形内径85mm，扁平宽度60mm，壁厚12mm，长170mm，材质为ZrO2-C质，ZrO2含量70～80%，C含量12～17%，其余为少量酚醛树脂、碳化硅、碳化硼等，技术指标为显气孔率17%，体积密度3.62g/cm3，耐压强度24MPa，抗折强度7MPa。
中间包16开浇前，打开水平夹持器2的螺栓锁4，将两个半圆形护筒悬挂于水平夹持器2的两个半圆环上；将垂直升降架1置于浸入式水口17旁，调整水平夹持器2长度，对中浸入式水口17后，将两个半圆形护筒合在一起，上紧螺栓锁4；打开氩气管路3，1300℃的热氩气，以1.2L/min流量由氩气入口6流经三通阀7和通气内环道8，从出气孔9吹出；根据水口渣线14位置，将耐蚀护筒5插入结晶器18内；浇注5.5小时后，耐蚀护筒5侵蚀较深，则通过垂直升降架1提高耐蚀护筒高度40mm，更换侵蚀位置，继续浇注钢水15，浸入式水口寿命大大提高。
Claims (11)
1.一种耐水口渣线侵蚀装置，其特征在于，所述装置主要由垂直升降架、水平夹持器、氩气管路、耐蚀护筒组成，
a.所述的垂直升降架与水平夹持器相连，通过垂直升降架来调整水平夹持器的高度；
b.所述的水平夹持器由水平支撑杆和活动圈组成，水平支撑杆一端与升降架相连，另一端与活动圈连接，活动圈套装环抱在耐蚀护筒外，用螺栓锁紧固；
c.所述的耐蚀护筒由是两个对称密合的半圆筒组成，半圆筒内的上部设有半圈通气内环道，通气内环道上设有吹氩气的出气孔，半圆筒外部设有角形凸台；
d.所述的氩气管路由供气管路、三通阀构成，三通阀一端接在外部氩气管道上，另一端的两个出口分别插入耐蚀护筒的两个半圆筒的通气内环道中。
2.根据利要求1所述的耐水口渣线侵蚀装置，其特征在于，所述的垂直升降架与水平夹持器滑动连接。
3.根据利要求1所述的耐水口渣线侵蚀装置，其特征在于，所述的活动圈由两条半圆环组成。
4.根据利要求1所述的耐水口渣线侵蚀装置，其特征在于，所述的水平夹持器的水平支撑杆的另一端装有叉形活动柄，叉形活动柄的两条臂端分别装有活动轴，两条活动轴分别连接半圆环，两条半圆环的尾端对应开有安装螺栓锁用的锁孔，锁孔内配有由螺栓和螺母构成的螺栓锁。
5.根据利要求1所述的耐水口渣线侵蚀装置，其特征在于，所述耐蚀护筒下部的形状与钢坯水口的形状匹配，为圆筒形或方形或椭圆形或者组合形状。
6.根据利要求1或4所述的耐水口渣线侵蚀装置，其特征在于，所述的钢坯水口包括长水口和浸入式水口。
7.根据利要求1所述的耐水口渣线侵蚀装置，其特征在于，所述的通气内环道上设有6~10个向内吹氩气的出气孔。
8.一种用耐水口渣线侵蚀装置保护浇注的方法，其特征在于，保护浇注的步骤包括：
步骤1：悬挂，中间包开浇前，打开水平夹持器的螺栓锁，将耐蚀护筒的两个半圆筒悬挂于水平夹持器的两个半圆环上，调整氩气管路三通阀的位置，三通阀两个出口分别与耐蚀护筒的通气内环道紧密接通；
步骤2：对中，将垂直升降架置于水口旁，调整水平夹持器水平长度，使耐蚀护筒张开的两个半圆筒正对水口中心；
步骤3：抱合，将耐蚀护筒两个半圆筒合在一起，圈住水口，上紧螺栓锁，使水平夹持器的活动圈紧紧抱住耐蚀护筒；
步骤4：氩封，打开氩气管路，使氩气流经三通阀和耐蚀护筒的通气内环道，从出气孔吹出，形成稳定的氩气环，阻断空气沿缝隙渗入，起到密封作用；
步骤5：定位，根据水口渣线位置，调整垂直升降架，将耐蚀护筒插入中间包或结晶器，使耐蚀护筒的下端低于渣线下限，淹没于钢水中；中间包开浇后，根据保护渣熔化后形成的渣线，微调耐蚀护筒的高度；
步骤6：换位，随着浇注的进行，耐蚀护筒被侵蚀，通过垂直升降架提升耐蚀护筒的位置，调整保护渣侵蚀的位置，继续浇注钢水。
9.根据权利要求8所述的用耐水口渣线侵蚀装置保护浇注的方法，其特征在于，所述的耐蚀护筒用ZrO2-C材质制作，该耐蚀护筒的技术指标为：显气孔率15%，体积密度3.55g/cm3，耐压强度25MPa，抗折强度8MPa。
10.根据权利要求8所述的用耐水口渣线侵蚀装置保护浇注的方法，其特征在于，所述通入氩气管路的氩气温度为1300℃，氩气的通气流量为1.2L/min。
11.根据权利要求8所述的用耐水口渣线侵蚀装置保护浇注的方法，其特征在于，浇注钢水5-6小时后，通过垂直升降架提升耐蚀护筒，调整耐蚀护筒的侵蚀位置。
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