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高效连铸中间包耐火材料的应用（四）

2025-07-25

4，双节上水口的应用

4.1 上水口扩径、炸裂、结瘤原因
中间包上水口侵蚀扩径和炸裂有两种形式:是残钢表面出现点状钢瘤;二是锆芯出现纵向裂纹，并从钢柱中溢出钢水，夹出钢片。中间包上水口锆范扩径、炸裂，与水口锆芯质量稳定性有关。上水口锆芯主要成分是Zr0,，同时添加少量的MgO、三氧化二钇(Y,0、)等稀土稳定剂，结合剂一般为聚乙稀醇氧化锆在温度发生变化时，会产生单斜晶系、四方晶系和立方晶系的相结构转变，此过程中有体积变化，因此，氧化锆的抗热震性很差。为改善锆芯抗热震性采用了部分稳定的方式生产锆芯，成品锆芯是部分稳定的氧化锆材料，稳定化率一般为30%。在中间包使用后期水口稳定化率降低，表现为水口锆芯抗侵蚀性、抗热震性下降，造成上水口侵蚀、炸裂-。采用传统H160上水口，存在较大的安全风险。连铸拉速越快，上水口锆芯通道比较短的情况下，钢水流场越紊乱，直接冲刷上水口的锆芯，水口扩径较快，对连铸安全生产带来较大风险。
4.2 双节上水口设计
双节上水口如图5所示，此双节上水口由上节水口和上上节水口组成。这样增加上水口高度，提高上水口使用寿命。双节上水口通道更长，在高拉速的情况下，钢水流场会比H160更稳定。钢水会直接冲刷上上水口，经过上上水口流进上水口，对水口的冲刷程度将会降低，水口的扩径将会得到较大的缓解，大大提高了水口使用寿命。设计采用双节上水口增加上水口高度，通过优化水口流场，降低钢水对水口锆芯的侵蚀，解决上水口母体与锆芯之间渗钢、锆芯上部扩径侵蚀的问题。

4.3 调整锆芯成分
针对水口扩径、炸裂情况，对水口锆芯的材质进行优化。选用优质Zr02，将锆芯Zr0,含量提高到95%以上，对体积密度、显气孔率等物理性能进行改善。同时，调整MgO和Y203复合稳定剂的加入量,由2.95%提高到2.99%,优化锆芯的稳定化率提高水口抗侵蚀性能。调整前后理化性能列于表2