连铸三大件的浸入式水口

在连铸技术中,为提高铸坯质量,在中间包与结晶器之间设有浸入式水口,其主要作用是:(1)防止钢水二次氧化氮化和钢水的飞溅;(2)调节钢水流动状态和注入速度;(3)防止保护渣非金属夹杂物卷入钢水中,对促进钢水中夹杂物的上浮起重要作用;(4)对边铸拉坯成材率和铸坯质量有决定性影响。
浸入式水口安装在中间包底部，并插入结晶器中。其主要形式有：
A 整体型浸入式水口：这种水口不需用中间包水口，其外形较长，一般在700mm以上。有两种形式，一种是内装式水口，即由中间包内向外安装，水口为整体结构，密封性好；另一种是外装型水口，安装方式由中间包底向内安装，目前国内尚未使用。
B 外挂式浸入式水口：该形式水口与中间包上水口配合使用，在使用中浸入式水口的上端通过托圈或机械臂外挂在中包包底并与上水口头部形成配合相连，其下端插入结晶器中。
C 快换式浸入式水口：这种浸入式水口相当于滑动水口的下水口，主要应用于板坯、宽厚板坯连铸需求，使用时与快换中包上水口配合使用，这种形式是今后的发展方向。
D 薄板坯浸入式水口：该形式浸入式水口特别为薄板坯连铸需求定制开发而来，其显著特点是具有扁平状出钢口，厚度处在60-80mm之间。
浸入式水口具有一定的气孔率，同样具有透气性，外界空气在钢水流动产生的负压作用下渗透到水口内部，与钢水接触使其氧化。因此在长水口和浸入式水口的外表面必须涂一层防氧化釉层。无论何种材质和结构的浸入式水口都必须满足以下条件：
(1)保证正常拉速时的钢水流通量;
(2)尽可能使结晶器内,铸坯断面的热流分布均匀;
(3)有利于保护渣的迅速熔化;
(4)有利于夹杂物上浮,不卷渣;
(5)避免结晶器内钢液面剧烈翻动;
(6)安装方便。 在连铸初期,采用热稳定性好,纯度高的熔融石英浸入式水口,可以满足普通碳素钢、低锰钢、铝镇静钢等钢种的浇注。但其在高锰钢及高碱度熔渣的条件下，侵蚀非常严重。此时铝碳质浸入式水口被广泛采用。铝碳质浸入式水口原料采用特级矾土、电熔刚玉或烧结刚玉等，添加石墨及防氧化剂，产品具有抗侵蚀、耐热震等优点。其性能见表9。
为解决浸入式水口渣线部位被严重侵蚀,以及防止氧化铝附着造成水口的堵塞,在铝碳质的基础上开发了一系列新型的浸入式水口。
A Al2O3-C/ZrO2-C复合水口
随着连铸技术不断发展，钢种增多，拉速加大，要求进一步提高渣线部位的耐侵蚀性，在渣线处用锆碳材质做复合层。由于ZrO2具有优良的化学稳定性难以被CaO-Al2O3-SiO2系保护渣侵蚀，高温下熔入渣中的ZrO2增加了渣的粘度，而未被熔解的ZrO2颗粒又增加了渣的表观粘度，从而降低了渣对ZrO2-C层的侵蚀，提高了水口的耐用性。ZrO2含量越高抗侵蚀能力越强。复合式浸入式水口性能见表10。
B （MgO-C）-(Al2O3-C)-(ZrO2-C)复合水口
为提高浸入式水口的耐用性，钢水流出部位采用MgO-C质，以延长使用寿命和改善浇铸速度的控制，在渣线部位采用ZrO2质或BN以提高耐侵蚀性。本体部位采用Al2O3-C质。
C ZrB2-C保护套
浸入式水口渣线部位保护套，要求材质具有良好的耐剥落性。ZrC、ZrN的高温稳定性欠佳，因而选择Zr的硼化物。采用ZrB-C材质，添加适量金属Al提高抗侵蚀性，减小ZrB2的临界粒度，防止耐剥落性下降。
D 添加AZT、AZTS材料的浸入式水口
用烧结和电熔法合成的Al2O3-ZrO2-TiO2(AZT)和Al2O3-ZrO2-TiO2-SiO2(AZTS)材料，具有膨胀系数低，耐侵蚀，还原气氛下稳定性好等特点。采用AZT和AZTS两种原料，按一定的颗粒配比加入一定量的熔融石英（FS），用树脂作结合剂，以等静压成型的浸入式水口，性能优良，具有机械强度高、耐侵蚀和抗热震性能好的特点，满足多炉连浇的需要。制品中加入AZT和AZTS后，水口具有良好的抗热震性，其中以加入AZTS的浸入式水口抗热震性最佳。
E 长时间多炉连铸的浸入式水口
在解决了水口内腔产生堵塞及防氧化涂料等难点后,开发了保温型吹氩浸入式水口,由于减少了温差,防止了因应力产生的裂纹,不同程度地减少了内腔持渣。在宝钢大型板坯连铸机上实现多炉连浇。
F 薄壁铝碳－锆碳质浸入式水口
薄壁浸入式水口由上段铝碳质和下段锆碳质复合，制成壁厚仅12.5mm的薄壁型水口。其抗热震性好，抗侵蚀性强，在使用中不掉片、不开裂、侵蚀轻微，可提高连浇炉数，降低耐材消耗，提高铸坯质量。