耐火材料工艺不定型耐火材料浇注施工工艺 本文关键词：耐火材料，浇注，定型，施工工艺，工艺
耐火材料工艺不定型耐火材料浇注施工工艺 本文简介：不定型耐火材料浇注施工工艺第二版不定型耐火材料浇注施工工艺1、范围本工艺适用于公司衬里热风阀、进风装置及其他需浇注耐火衬里的产品不定型耐火材料的浇注施工。2、浇注材料的准备2.1、浇注材料应按要求购买，应购买经过论证的合格供方产品。购进公司的材料应有产品合格证、质检报告或质保证书、使用说明书，各种标
耐火材料工艺不定型耐火材料浇注施工工艺 本文内容：
不定型耐火材料浇注施工工艺
第二版
不定型耐火材料浇注施工工艺
1、范围
本工艺适用于公司衬里热风阀、进风装置及其他需浇注耐火衬里的产品不定型耐火材料的浇注施工。
2、浇注材料的准备
2.1、浇注材料应按要求购买，应购买经过论证的合格供方产品。购进公司的材料应有产品合格证、质检报告或质保证书、使用说明书，各种标志齐全，有效期和生产日期标注清晰。
2.2、浇注材料进厂后，质检部门应进行复检，合格后方可入库。
2.3、浇注材料存放应保持干燥，防止受潮和混放，注意其有效期，超过有效期或受潮结块的材料必须处理，不能再用。
2.4、耐火材料浇注料在领用前应按配方、按用量由专人配制，严格按配方的计量单位准确称量，禁止随意按估计大致混合。
3、浇注前准备
3.1、先检查需浇注浇耐火材料的金属基体各部位的骨架（抓钉），应焊牢，无松动、脱落现象，高度必须低于浇注料表面5～10mm。
3.2、模板外表面应予先涂油或贴牛皮纸或者塑料薄膜。
3.3、需浇注衬里的部分，如有油、锈、油漆或其他污物应先彻底去除，并清理干净。
3.4、模板支好后，应将膨胀缝正确地予埋在设计位置（塑料板或其他易燃物、应与图纸中要求膨胀缝厚度相同板料）。
4、通用配方浇注施工工艺（1#配方）
4.1、配制工艺
常规产品（w,%），（通用配方，特殊要求配方另行通知）
高铝水泥
20
钒土熟料粉
4
钒土骨料74（3～5mm
28
;
1～3mm
28;
0～1mm
18）
生粘土
2
外加水10～14%（总量）
外加剂0.3%(总量)
4.2、浇注施工要点
4.2.1、先将配好的料倒入强制搅料机内干混1分钟，再按配方计算加入水溶液的2/3，继续搅拌；搅拌均匀后再加入其余的1/3，搅拌直至完全均匀为止，总的时间约为3-5分钟。如极零星的用料采用人工搅拌，为了保证质量必须充分搅拌，直至完全均匀。为了防止水和外加剂损失太大，搅拌应在钢板上进行。
4.2.2、将搅拌均匀的浇注料注入有关部位（根据各部位不同情况应分别分部位施工）。无论采用浇注或涂抹都必须捣固紧实（通过振床或振动棒）。表面要提出浆，然后再抹平，防止出现蜂窝、麻面等缺陷。热风阀阀体进风和出风口阀圈处断面较小，必须分层加料，分层捣固紧实，直至翻浆再继续加料捣实。捣固后的浇注层表面（热风阀阀板、阀体、阀盖和进风装置的法兰面）均应略低于金属表面2～3mm，所有骨架绝不应露出浇注料表面。
4.2.3、每次浇注时间不得超过半小时，即搅拌好的料，必须在半小时内用完。发现未浇注完的浇注料干硬，就不能再用。因此，要求各项准备工作做好后，再按需要量配料搅拌，不可将搅拌好的料长时间等待使用。
4.2.4、模板的脱模时间一般在浇注完后的两小时左右，早了易粘模，晚了难脱膜。
4.2.5、一般静养6～8小时后，浇注料基本硬化，可翻转（但此时强度差，不应有太大振动，以免浇注料脱落）。一般静养2～3天为益，如工期紧迫或气温太低，可采用30～50℃低温加热措施（自控加热器），2～4小时即可拆模（翻转）。热风阀阀板一面浇注后静养12-24小时，然后再翻面，进行另一面施工。总的静养时间不得少于24小时，一般以2-3天为宜。
4.2.6、烘烤：养护后的阀板和阀体或进风装置零件，用自控加热器低温烘烤，慢速升温。使浇注料内部水份能缓慢排出。烘烤温度及时间参数。
常温或60℃
恒温1小时
60-100℃
恒温2小时
100-150℃
恒温4-8小时
阀体总烘烤时间不低于8小时，阀板烘烤时间可为6-8小时，可视为硬化良好。目的是使内部水分挥发，增加浇注料强度。
5、微水节能热风阀耐火材料浇注施工工艺
5.1、浇注前的准备按3。
5.2、基体表面刷涂反射节能涂料，粘贴δ5mm陶瓷纤维毡。
5.3、浇注耐火纤维浇注料，厚度按图纸要求。
5.3.1、将配制好的干料加到搅拌机内，启动电机，在搅拌机运转过程中徐徐加入复合硬化剂，干混3～5分钟。
5.3.2、干混均匀后，加入规定量清水（干料与清水的重量比100：80～100：90），继续搅拌3～5分钟出料使用。
5.3.3、耐火纤维浇注料搅拌后应在20分钟内用完，防止因间隔时间过长材料发生硬结影响工程质量。浇注后用抹子分层压实。
5.3.4、浇注后烘干，温度0～100℃，时间1～2小时。温度100～200℃，时间3～4小时。
5.4、浇注重质耐火材料，按4.2.1混匀搅拌（加入3～5％不锈钢短纤维），浇注厚度按图纸要求。
5.5、干燥后，热风通道部位涂红反射节能涂料，厚度1～2mm。
5.6、阀盖、阀体距长法兰100毫米内浇注1#配方耐火材料，其余按图纸要求浇注耐火纤维浇注料和重质耐火材料。
6、进风装置梯度捣打浇注耐火材料浇注施工工艺
6.1、轻质耐火材料浇注
6.1.1、按配方将干粉料搅拌（入搅拌机）进行均匀搅拌，然后加水搅拌至要求时间，其搅拌施工工艺基本参照第4.2.1。搅拌机转速为n=60-70转/分。
6.1.2、将已搅拌好的浇注料加入放在振床上的直吹管、弯管、直管等中，边浇注边振动，直至表面出浆为止，停15-20分钟左右，取模。
6.1.3、将已浇注好的直吹管、弯管、直管等进行自然养护2-3天。
6.1.4、在100-150℃下，低温烘烤耐火材料24小时
6.2、将已烘烤过的直吹管、弯管、直管等仍放在振床上，进行二次浇注（即重质料浇注）。其施工工艺基本参照第4.2.1—4.2.5，只是搅拌机的转速为：n=120-130转/分。
6.3、浇注后，要在低温烘烤炉内进行保温烘烤，烘烤工艺另行制定。
7、浇注后的质量检验
7.1、耐火材料浇注施工结束，应按标准规定进行严格的检验。检验项目有：外观、尺寸和性能（强度）。强度检验采用回弹仪进行，每个部位测量三个点，并做检验记录存档。
7.2、检验标准
Q/LSL
001-2004《高炉热风阀》
Q/LSL
021-2004《高炉进风装置》
8、耐火材料配方
按产品设计要求分：
1#配方：通用配方（一般要求，用于常规衬里热风阀和进风装置等）
2#配方：大规格衬里热风阀用重质浇注料
（洛耐院配方，特殊要求）
3#配方：微水节能热风阀用耐火纤维浇注料（轻质隔热料，特殊要求）
4#配方：
进风装置用铝酸钙浇注料（特殊要求）
5#配方：进风装置用重质浇注料（刚玉浇注料，特殊要求）
6#配方：进风装置用重质浇注料（莫来石浇注料，特殊要求）
7#配方：进风装置用轻质浇注料（轻质隔热料，特殊要求）
8#配方：无水节能热风阀用重质浇注料（特殊要求）
5
篇2：中钢集团洛阳耐火材料厂毕业实习报告
中钢集团洛阳耐火材料厂毕业实习报告 本文关键词：中钢，洛阳，耐火，材料厂，实习报告
中钢集团洛阳耐火材料厂毕业实习报告 本文简介：目录前言1一、实习目的1二、实习内容：11.实习单位简介22.1.镁质分厂简介22.2.镁质耐火材料33.1制品的使用质量要求及标准53.2镁铝砖的生产：63.3提高产品质量的途径83.4直接结合93.5生产方法的选择9三．设备及原理133.1破粉碎车间主要设备的构造及工作原理133.2成型车间主要
中钢集团洛阳耐火材料厂毕业实习报告 本文内容：
目
录
前言1
一、实习目的1
二、实习内容：1
1.实习单位简介2
2.1.镁质分厂简介2
2.2.镁质耐火材料3
3.1制品的使用质量要求及标准5
3.2镁铝砖的生产：6
3.3
提高产品质量的途径8
3.4
直接结合9
3.5
生产方法的选择9
三．设备及原理13
3.1破粉碎车间主要设备的构造及工作原理13
3.2成型车间主要设备的构造及工作原理17
3.3隧道窑的构造及工作原理18
四．实习感受19
参考文献：20
前言
在大四毕业之际，我们来到了中钢集团耐火材料厂进行我们的毕业实习。这里有完善的设备和健全管理体制，让我们在步入社会之前对自己本专业的知识有了系统和深入的了解。使我们更好的掌握所学的专业知识并能够将这些知识融会贯通于实际工作中。
一、实习目的
(1)学习耐火材料的生产工艺流程，对生产车间，管理体制等进行全面的了解和学习，让自己的理论知识和实际操作进行整合，让自己更好的认识自己的专业知识,同时也为毕业设计打好基础，采集毕业设计所需要的数据和设计来作为参考。可以将中钢已经成熟的生产工艺和自己的毕业设计做对比，取长补短，让自己的毕业设计更加成熟。
(2)了解目前国内耐火材料的发展前景和市场价值。
(3)让自己更早一步的认识本专业的实际工作，锻炼自己分析问题和解决问题的能力。让自己从实际操作中总结出自己的理论，更好的发现自己所存在的问题。。为后续的毕业设计以及今后的工作打下良好的基础。
(4)通过毕业实习，密切接触工人师傅和工程技术人员，学习他们的优秀品质和献身社会主义建设事业的精神，使学生进一步培养自己的专业素质，明确自己的责任和时代赋予我们的使命。
二、实习内容：
1.实习单位简介
中国耐火材料行业协会的会长单位--中钢集团耐火材料有限公司，是国内规模最大、品种最全的国有耐火材料生产厂家；是入选中国520家重点企业的唯一耐火材料企业；是国家统计局最新排定的中国大型企业之一；河南省高新技术企业。中钢集团耐火材料有限公司主要生产各种定型和不定型耐火材料，产品有
10
大系列、126个标准、350个牌号、4万多个型号。现主导产品有氧化物及非氧化物复合陶瓷耐火材料，优质高铝质、硅质制品，高档碱性制品，铝碳、铝镁碳连铸制品，轻质隔热制品，不烧制品，陶瓷窑具制品，不定型耐火材料制品等，许多产品填补了国内空白，达到并超过了国外同类产品质量。
2.1.镁质分厂简介
中钢集团耐火材料有限公司镁质分厂（原九分公司）是国家“八五”重点工程一优质镁铬生产线，1993年5月建成投产。2003年5月改制为中钢集团耐火材料有限公司控股子公司。该生产线采用先进的烧结和熔融合成原料系统、微机配料、高压成型，超高温（1850℃）隧道窑烧成，通过切、磨、钻、预砌、粘结等精加工组合。装备先进，技术水平居同行业前茅。产品有直接结合镁铬砖、半再结合镁铬砖、电熔再结合镁铬砖、镁铝尖晶石砖、镁铝铬尖晶石砖、镁（钙）锆砖、电熔（高纯）镁砖、刚玉铬砖等，年产高档镁质碱性耐火材料3万余吨，产品广泛用于大型干法水泥回转窑、玻璃窑蓄热室、重有色冶金炉，石灰窑，洁净钢精炼炉等领域。镁质分厂是国家高新技术企业并通过
IS09001
:
2000
国际质量体系认证，拥有国家高检局认可试验室，自行研制生产的大型干法水泥窑用直接结合镁铬砖、镁铝尖晶石砖、重有色冶炼用电熔再结合镁铬砖、半再结合镁铬砖、
RH
炉用镁铬砖属国家高新技术产品。
2.2.镁质耐火材料
镁质耐火材料多为碱性耐火材料，它含氧化镁80％～85％以上，以方镁石为主晶相。生产镁砖的主要原料有菱镁矿、海水镁砂由海水中提取的氢氧化镁经高温煅烧而成）等。对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性。纯氧化镁的熔点高达2800℃,因此,镁砖的耐火度较粘土砖和硅砖都高。20世纪50年代中期以来，由于采用了吹氧转炉炼钢和采用碱性平炉炉顶，碱性耐火材料的产量逐渐增加，粘土砖和硅砖的生产则在减少。
其产品可分为冶金镁砂和镁质制品两大类。依化学组成及用途可分为冶金镁砂、镁砖、镁硅砖、镁铝砖、镁钙砖、镁碳砖及其他品种等。其性能受CaO/SiO2比和杂质的影响很大。高纯镁砖的荷重软化点和耐热震性都远较一般镁砖为好。耐火度高，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性，是一种重要的高级耐火材料。镁质制品多用烧结法生产，烧成温度一般在1500～1800℃之间，另外，也可以加化学结合剂，制成不烧砖和不定形耐火材料。主要用于平炉、电炉、氧化转炉、有色金属冶炼炉、水泥窑和碱性耐火材料的煅烧窑等。
镁砖：一般可分为烧结镁砖（又称烧成镁砖）和化学结合镁砖（又称不烧镁砖）两大类。纯度和烧成温度高的镁砖，由于方镁石晶粒直接接触，称为直接结合镁砖；用电熔镁砂为原料制成的砖称为电熔再结合镁砖。
镁砖有较高的耐火度，很好的耐碱性渣性能，荷重软化开始温度高，但抗热震性能差。烧结镁砖以制砖镁砖为原料，经粉碎、配料、混练、成型后，在1550～1600℃的高温下烧成，高纯制品的烧成温度在1750℃以上。不浇镁砖是在镁砂中加入适当的化学结合剂，经混炼、成型、干燥而制成。
主要用于炼钢碱性平炉、电炉炉底和炉墙，氧气转炉的永久衬，有色金属冶炼炉，高温隧道窑，煅烧镁砖和水泥回转窑内衬，加热炉的炉底和炉墙，玻璃窑蓄热室格子砖等
镁铬砖：以氧化镁(MgO)和三氧化二铬
(Cr2O3)为主要成分，方镁石和尖晶石为主要矿物组分的耐火材料制品。这类砖耐火度高,高温强度大,抗碱性渣侵蚀性强，热稳定性优良，对酸性渣也有一定的适应性。制造镁铬砖的主要原料是烧结镁砂和铬铁矿。镁砂原料的纯度要尽可能高，铬铁矿化学成分的要求为：Cr2O330～45％，CaO不大于1.0～1.5％。
烧制镁铬砖的生产工艺与镁质砖大体相仿。为了消除砖在烧成过程中由于MgO和Cr2O3、Al2O3或铁的氧化物反应生成尖晶石时的膨胀而引起的松散效应，也可采用合成的共同烧结料制成镁铬砖。此外，还有不烧镁铬砖，例如，用无机镁盐溶液结合的不烧镁铬砖。不烧镁铬砖生产工艺简单，成本低，热稳定性也好，但高温强度远不及烧成砖。50年代末，发展出一种所谓“直接结合”镁铬砖。这种砖的特点是原料纯,烧成温度高,方镁石、尖晶石等高温相之间直接结合，硅酸盐等低熔相为孤岛状分布,因此,显著地提高了砖的高温强度和抗渣性。
用铬矿－镁砂共磨压坯煅烧后制作的细粉，与镁砂粗颗粒配合制砖的方法,是消除松散效应的有效措施。用这种方法制成的镁铬砖，同普通镁铬砖相比，砖的气孔率低，耐压强度、荷重软化温度和抗折强度均较高。用铬矿-菱镁矿粉压坯,经高温煅烧的合成镁铬砂制成的镁铬砖，抗渣性和高温强度均比其他镁铬砖好。
此外，还有用电孤炉熔融镁铬料直接浇铸而得的熔铸镁铬砖，用电熔镁铬料按制砖工艺生产的熔粒再结合镁铬砖等。
镁铬砖主要用于冶金工业，如构筑平炉炉顶、电炉炉顶、炉外精炼炉以及各种有色金属冶炼炉。超高功率电炉炉壁的高温部位采用熔铸镁铬砖，炉外精炼炉高侵蚀区采用合成料制成的镁铬砖，有色金属闪速熔炼炉高侵蚀区采用熔铸镁铬砖、合成料制成的镁铬砖。此外，镁铬砖还用在水泥回转窑烧成带和玻璃窑的蓄热室等部位。
镁质耐火材料因其性能较好，原料较丰富，越来越多的被研究和应用。随着科学技术的进步与发展镁质耐火材料也会得到越来越高的推广和应用。
3.1制品的使用质量要求及标准
耐火材料在使用过程中受到高温下发生的物理化学变化，机械冲刷等作用，使材料容易熔融、腐蚀或崩裂损坏等现象。因此要求耐火材料有良好的高温性能和抗侵蚀性，要求如下：
3.1.1要求有足够的耐火度
耐火度是指耐火材料抵抗高温作用而不损坏的指标。镁质制品因MgO的熔点高达2800℃。因此有较高的耐火度。
3.1.2.有较高的荷重软化点：
尽管镁质制品有较高的耐火度，但荷重软化点却不高。主要原因是普通镁砖中主晶相方镁石为形成网路骨架，作为结合剂的一般是熔点较低的钙镁橄榄石或镁蔷薇石。且其液相的镁铝砖、镁铬砖则可大大的提高荷重软化点
3.1.3.有良好的高温体积稳定性：
一般制品体积变化小于1%。
3.1.4.有良好的热震稳定性：
镁砖的热震稳定性差。
镁铝砖具有较好的热震稳定性。
3.2镁铝砖的生产：
镁铝砖以镁铝尖晶石为主要的结合相，其含量对其性质有重要的影响，加入量在3-10%其工艺特点如下：
表3-1
生产镁铝砖的原料质量要求：
原料名称
灼减
MgO%
SiO2%
CaO%
Al2O3%
密度
一级轻烧镁砂
≤0.3%
≥90.5%
≤4.5
≤1.6
≥3.54
生矾土
＜3
Fe2O3＜1.3%
＜78
≥3.54
矾土熟料
75-78
≥3.54
a.当然Al2O3存在时，CaO是很强的熔剂，应严格控制原料的CaO和SiO2含量。
b.严格控制配料中Al2O3的含量（通常我为5-10%）生产中将矾土烧结物，镁砂在磨机中共同混合磨碎，要求＜0.088mm的粉料≥92%。
c.为提高热震稳定性，镁铝砖临界粒度较普通的镁砖打一些，一般采用3mm。
d.为提高高铝坯体密度，镁铝砖应尽可能高压成型，砖坯的密度≥3g/cm3。
e.其烧成温度较普通的镁砖高约10℃，其余的热工制度与普通的镁砖一致。
表3-2
镁砖理化指标：
项目
指标
MZ-91
MZ-89
MZ-87
MGZ-82
MgO,%
不小于
91
90
87
82
SiO2,%
-
-
-
5-10
CaO,%
不大于
3
3
3
2.5
0.2
MPa荷重软化开始温度，℃
不低于
1550
1550
1520
1550
显气孔率,%
不大于
18
20
20
20
表3-3
镁铝砖理化指标：
项目
指标
MgO,%
不低于
84
Al2O3+Cr2O3,%
不低于
6-8
显气孔率,%
不大于
17
常温耐压强度
MPa
不低于
45
0.2
MPa荷重软化开始温度，℃
不低于
1630
热震稳定性，次，不低于
4
表3-4
镁铬砖理化：
项目
指标
MGr-20
MGr-16
MGr-12
MGr-8
MgO,%
不低于
40
45
55
60
Cr2O3,%
不低于
20
16
12
8
0.2
MPa荷重软化开始温度，℃
不低于
1550
1550
1550
1530
显气孔率,%
不大于
23
23
23
24
常温耐压强度
MPa
不低于
24.5
24.5
24.5
24.5
3.3
提高产品质量的途径
改善耐火材料质量的途径是提高制品的纯度，减少低融物的数量。提高制品的密度和高温强度，高密度镁质耐火材料和高纯度直接结合镁质耐火材料是近几年镁质耐火材料的主要趋势和方向，改进的措施如下：
1.高纯度原料，高压成型，高温烧成
原料是生产的前提，MgO的含量越高，镁砂的质量越好，制品的结合和抗渣性越强。则制品的质量越好。镁质耐火材料是瘠性料，无结合剂，且不会出现过压现象，因此压力越高，制品的强度越好，进而提高了产品的质量，高温烧成是高纯原料的基础为达到充分的烧结而采取的措施。这可以在液相很少的条件下在砖中形成直接结合的晶体结构。
2.控制C/S：
CaO/SiO2
的比值越小，镁质耐火材料中主晶相方镁石并存的次晶相主要以钙镁橄榄石和蔷薇石等低熔点物相存在。C/S增大，则有C2S和C3S高熔点物相，因此除方镁石以外的次晶相对砖的高温强度有很大的影响。镁质耐火材料的C/S比应控制在获得强度最大值的最佳范围内，C/S比值增大，对镁砖初期的抗侵蚀也有提高。
3.调整制品的矿物组成，提高产生液相的温度，减少液相量
若在镁砂中加入适量的镁铝共磨粉，则可很好的改善砖的性质，其原因是加入的高铝熟料Al2O3与MgO反应生成镁铝尖晶石，次晶相把主晶相的方镁石结合起来，使结合相中镁铝尖晶石增多，CMS和M2S则减少，实践证明，镁铝砖性质许多方面优于镁砖，如热稳定性，荷重软化点以及抗渣性等。
4.控制耐火材料的结构
所谓控制耐火材料结构，即控制其物相的分布，普通的镁砖是全晶相结构，但是由于处于次晶相的起结合作用的CMS等晶相连续分布，而作为主晶体的方镁石则孤主分布，导致镁砖高温性能下降。若采用以方镁石主晶相结合的物相分布则可大大提高镁砖的性质，直接结合砖就是利用这一点。
3.4
直接结合
直接结合砖是从高纯度镁砂，镁质白云石合成砂以及低硅铬矿等优质原料，在高于一般烧成硅的成型压力和烧成温度下制成的镁质，镁铝质或镁白云石质的高级碱性耐火制品。其主要矿物为相为方镁石或方镁石与铬尖晶石之间的晶体直接结合，形成高温下稳定且坚固的组织结构，改变了一般烧成砖主要矿物相之间以低熔点硅酸盐熔体在高温下易熔融失去强度而降低制品的高温性能的缺点，具有高温强度大，而气孔率低，高温下体积稳定性好，荷重变形小，抗渗透性能好的特点。
为了促进砖坯在烧成时矿物相得直接结合，直接结合砖应采用高压成型，高温烧结烧成。成型压力要求1200-1500公斤/平方厘米以上，烧成温度一般在1700℃以上。
3.5
生产方法的选择
确定生产工艺的一般原则：
生产工艺应根据生产规模，产品方案，产品质量要求，技术装备水平，原料及工业试验报告，以及生产实践等因素所确定。
确定生产工艺时，应能满足高级制品须：精料，精配，高温高压的要求。保证生产优质产品；还应考虑资源的合理利用，尽管回收和利用生产过程中产生的废料及废热；应遵循环境保护的有关规定，采取相应的防护措施。确保个人在良好的劳动条件下从事生产及防止厂区环境污染。
1
原料及原料的贮存：
由于镁质耐火材料易水化，故应防潮因此采用封闭式机械化原料仓库，擦办公库内应用桥式抓斗起重机搬运物料。
2
原料的加工
1）粗碎：在原料仓库内进行，减小粉碎工段的振动和噪音，粗碎设备应选用颚式破碎机。
2）粉碎筛分流程的确定。
用于制砖生产的原料，由于配料粒度组成要求严格，一般采用短头圆锥破碎机，其粒度组成较稳定。粉碎后的物料中间颗粒较少，有利于控制砖坯和制品的体积密度和强度。根据镁质制品的配料要求，镁铝砖料一般需双层筛分，为简化生产并保证镁铝砖配料要求，一般设置双层振动筛。
3）磨碎：
根据镁质制品性质及要求，镁砖，镁铝砖，镁铬砖配料用的烧结镁砂不单独磨碎成细粉；为满足基质中成分形成镁铝尖晶石的要求，镁铝砖的生产采用烧结镁砂和高铝熟料混合磨碎。混合粉中的Al2O3含量一般控制在16%—20%。
细磨粉的细度一般控制在小于0.088mm的大于90%，采用的磨碎设备为管磨机。混合磨碎时，供料槽应不少于3个，以保证烧结镁砂，废砖，高铝熟料三种料的需要。
4）配料：
a.镁铝炉顶砖和热稳定性镁铬砖应质量要求严格，一般采用间断粒度多级配料，本次设计采用多级配料。
镁砖三级配料
粗颗粒：中颗粒：细颗粒=70:10:20
镁铝砖三级配料
粗颗粒：中颗粒：细颗粒=50:10:40
镁铬砖三级配料
粗颗粒：中颗粒：细颗粒=45:25:30
粗颗粒
3—0.5mm；中颗粒
0.5—0mm；细粉
＜0.088mm
三级配料应符合“两头大，中间小”的原则，尽量减少中间颗粒。
b.结合剂采用亚硫酸纸浆废液（浓度
1.2g/cm3以上）
c.配料中可加入一部分废砖，但加入过多会影响制品的体密度和高温性能，加入量一般控制在10%—20%。
d．为使配料精确，采用重量配料。
配料槽成排分布，料槽数量应满足品种和储存量的要求。并留有1—3个机动料槽。配料料槽的形状及加料口的位置应有利于减轻颗粒料的偏析。考虑到颗粒料偏析对配料的影响，每个配料槽的储量应按实际贮量的60%—70%计。
配料的设备用微机控制的配料车。配料灵活，精确度高。混合设备不受配料槽位置的限制，可适用多品种，多混合设备的加料。
5）混合：
a.镁质原料属于瘠性料，故其泥料须强化混连。混合时间一般为15—30分钟。镁铝砖应质量要求严格。混合时间多取上限。
b.加料顺序：先加颗粒料待干混均匀后加入部分纸浆废液润湿其表面，然后加入细粉混合并加入剩余的纸浆废液或水至混合均匀。这样可以使细磨粉均匀地包裹在颗粒表面，有助于保证混合的均匀性及减少细粉的结球。
c.混合设备
由于湿碾机的转动和压力对泥料具有碾柔，压实，预先排气和预先密实的作用，使泥料混合均匀，但其产量低，且对颗粒有再粉碎作用破坏原来的颗粒组成，故在采用时应考虑这些因素。
6）成型
因镁质原料是瘠性料。成型较困难，且坯料的水分含量较少，一般不会出现因空气被压缩而产生过压现象，故可采用高压成型设备，使坯体的密度高达2,95g/cm3以上，有利于改善制品的性能。可采用300T
400T
630T或1000T的摩擦压砖机或液压机。
7）砖坯的干燥
镁质砖坯成型水分较少，允许快速干燥。可直接入隧道干燥器干燥。镁质砖坯的干燥过程主要是水分的蒸发及部分MgO水化的过程。随干燥温度的升高而加快。但温度Q加快了MgO的水化，使坯体开裂。在生产实践中干燥介质的入口温度一般为80—120℃。废气的出口温度一般在40—60℃。为了保证坯体干燥后具有一定的强度坯体，干燥后仍保持0.6%左右的水分。为控制MgO在干燥过程中的水化程度，应主要以下几点：
a.
成型后的砖坯应及时干燥。
b.
干燥时宜采用低温大风量方式。
c.
干燥后的砖坯应立即入窑烧成，以免吸潮粉化。
8）烧成
Ⅰ
砖窑：镁质制品在高温下由于强度降低较多，易产生变形。因此装砖高度一般控制在0.7—1.0m以下，且采取平装。
Ⅱ
烧成制度的确定
1
温度制度
镁质制品烧成时，在不同温度阶段应控制不同的升温速度：
a.
小于400℃阶段，砖坯中水分蒸发并伴随有MgO的水化，使砖坯强度降低应设慢升温速度。
b.
400—800℃阶段水化物分解排除结构水，有机物燃烧，可快速升温。
c.
800—1200℃阶段出现液相并伴有固相反应发生，砖坯强度有所下降@@升温速度。
d.
1200℃到烧成阶段，随温度升高液相量增高。固相反应速度加快，砖坯强度降低较多，为防止制品开裂及变型应缓慢升温。
镁砖的烧成温度一般为1550—1600℃；镁铝砖，镁铬砖的烧成温度一般为1600—1640℃。
2
压力制度和窑内气氛
为防止生成的FeO-MgO固溶体。使氧化铁生成MF，又能促进制品的烧结，又不显著降低耐火性能，故一般采用若氧化气氛烧成，压力制度为微正压。
三．设备及原理
3.1破粉碎车间主要设备的构造及工作原理
（1）振动式喂料机
振动式喂料机的激振方式一般为电磁振动，所以又称电磁振动喂料机。电磁振动喂料机由斜槽、电磁激振器、减震器和电器控制箱组成。
工作原理：电磁振动喂料机是属于双质点定向强迫振动机械。由槽体、连接叉、衔铁、工作弹簧的一部分以及约占斜槽容积10%~20%的物料等组成工作质量m1；由激振器壳体、铁芯、线圈及工作弹簧的另一部分等组成对衡质量m2。质量m1和m2之间用激振器主弹簧连接起来，形成一个双质点定向强迫振动的弹性系统。激振器电磁线圈的电流一般是经过单相半波整流。电磁振动喂料机的供电，目前广泛使用可控硅调节的电流通过，在衔铁和铁芯之间便产生相互吸引的脉冲电磁力，使槽体向后运动，激振器的主弹簧发生变形而贮存了一定势能。在负半周内线圈中无电流通过，电磁力消失，借助弹簧贮存的势能使衔铁和铁芯朝相反方向离开，斜槽就向前运动。这样电磁喂料机就以交流电源的频率作3000次/min的往复振动。由于激振力作用线与槽底成一定角度，激振力在任一瞬间可分解为垂直分力和水平分力。前者使物料颗粒以大于重力加速度的加速度向上抛弃，而后者使物料颗粒在上抛期间作水平运动，综合效应就使物料间歇向前作抛物线式的跳跃运动。
（2）颚式破碎机
颚式破碎机是由固定颚（又是机架的前壁），悬挂在轴上的可动颚板，偏心轴，垂直连杆，肘板，传动飞轮。两颚板上的衬板，带有弹簧的拉杆，肘板座，调节块构成。
工作原理：电动机通过皮带使偏心轴旋转时，垂直连杆即向上向下运动，当垂直连杆向上时，带动两块肘板逐渐伸平，肘板迫使可动颚板向固定颚板推进，破碎腔（即由固定颚板和动颚组成的空间）中的矿石受到挤压、劈裂、折屈作用而破碎。垂直连杆向下运动，肘板和可动颚板借弹簧和拉杆之力向后退，此时排矿口增大，被破碎的矿石由此排出。可见颚式破碎机是间断破碎矿石的。偏心轴每转一转只有半个周期用于破碎，其后半个周期用于排矿，两颚板靠近时物料即被破碎，当两颚板离开时小于排料口的料块由底部排出。它的破碎动作是间歇进行的。
（3）圆锥破碎机
中细碎圆锥破碎机主要部件是定锥（又称外锥）和动锥（又称内锥）。定锥主要由调整套和定锥衬板组成；动锥主要由动锥驱体、主轴、动锥衬板和分配盘组成。工作原理：圆锥破碎机中，破碎物料的部件是两个截锥体，动锥固定在主轴上，定锥是机架的一部分，是静置的。主轴的中心线与定锥的中心线成一定角度。主轴悬挂在它们的焦点上，轴的下方活动地插在偏心衬套中。衬套以一定偏心距绕定锥中心轴旋转，是动锥沿定锥的内表面作偏旋运动。当靠近定锥时，物料受到动锥挤压和弯曲作用而被破碎；在偏离定锥处，已破碎的物料由于重力的作用从锥底落下。因为偏心衬套连续转动，动锥也就连续旋转，故破碎过程和卸料过程沿着定锥的内表面连续依次进行。
（4）振动筛
振动筛的筛面振动方向与筛面成一定角度，振动筛工作时，物料在筛面上主要是作相对滑动。振动筛的运动特性有助于筛面上的物料分层，减少筛孔堵塞现象，强化筛分过程。筛体以小振幅（振幅一般为0.5~5mm），高频率（振动为600~3000次/min）作强烈振动，消除物料堵塞现象，使筛机具有较高的筛分效率和处理能力；动力消耗小，构造简单，维修方便；使用范围广，不仅可以用于细筛，也可用于中、粗筛分。并且还可用于脱水和脱泥分力作业。
振动筛因其结构不和筛框运动轨迹不同，大致分为下列类型：
单轴惯性振动筛：偏心振动筛、自定中心振动筛、圆形空间旋转筛。
工作原理：由于激振器的偏心质量作回转运动，它所产生的离心惯性力（称激振力）传递给筛箱，激起筛箱的振动，筛上物料受筛面运动的作用力而连续的作抛掷运动，即物料被抛起前进一段距离后再落至筛面上，这样实现了物料颗粒垂直于筛面的运动，从而提高了筛分效率和处理能力。
双轴惯性振动筛：双轴强制式机械同步振动筛、双电机自同步振动筛、电磁筛、概率筛。
工作原理：双轴惯性振动筛筛箱的振动是由双激振器来实现的。激振器的两个主轴分别装有相同质量和偏心距的重块，两轴之间用一对速比为1的齿轮连接和一台电机驱动，因两轴回转方向相反，转速相等，故两偏心重块产生的离心惯性力在平行于筛面方向相互抵消，在垂直于筛面方向合成。
（5）球磨机
球磨机主要由筒体、衬板、隔仓板、主轴承、进料卸料装置构成。
工作原理：球磨机一般为卧式筒形旋转装置，外沿齿轮传动，两仓，格子型球磨机。物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓，该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装不同规格钢球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨作用。物料在第一仓达到粗磨后，经单层隔仓板进入第二仓，该仓内镶有平衬板，内有钢球，将物料进一步研磨。粉状物通过卸料箅板排出，完成粉磨作业。
（6）斗式提升机
斗式提升机主要由牵引构件、料斗、传动装置、张紧装置、机壳构成。
工作原理：被输送的物料由进料口喂入后，连续被料斗舀起、提升，由机头出料口卸出。
（7）胶带输送机
胶带输送机是工业生产过程中最为普遍的一种连续输送机械，可用于水平方向和坡度不大的倾斜方向对粉体或成件物料的输送。它主要由输送带、托辊、驱动装置、改向装置、拉紧装置、装料及卸料装置、清理装置、制动装置构成。
3.2成型车间主要设备的构造及工作原理
（1）湿碾机
轮碾机通常用于粉碎中等硬度物料，也可作为混合物料之用。主要由碾轮和碾盘组成。为能将物料充分混合均匀，加料时应遵循“先粗后细”“先干后湿”的原则。
工作原理：物料是在碾盘平面与碾轮圆柱形表面之间受到挤压和研磨作用而被粉碎，被粉碎后的物料由固定刮板刮到筛板上，能够通过筛孔的物料
在斜槽中由活动刮板送至卸料口卸出。用作破碎时，产品的平均尺寸3～8mm；粉磨时为0.3～0.5mm。
（2）摩擦压砖机
主要由主动轮（左右对称的一组）、从动轮、传动螺杆、控制手柄、成型模具组成。
工作原理：主动轮一直旋转着，有一组控制手臂能够控制其在水平方向移动。当一个主动轮靠在从动轮时，由于摩擦力的存在，从动轮转动，带动传动螺杆转动，完成在垂直方向的上（或下）移动。当另一个主动轮靠在从动轮上时，则向相反的方向转动，进而完成在垂直方向的反向移动。操作人员将混合好的物料装入模具中，由于砖坯（标准件）的四角和八条楞容易破坏，装料时要遵循“四角扒料”原则，压成时也要遵循“先轻后重”的原则，即第一次轻压。
3.3隧道窑的构造及工作原理
隧道窑一般是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨道上运行着窑车。燃烧设备设在隧道窑的中部两侧，构成了固定的高温带--烧成带，燃烧产生的高温烟气在隧道窑前端烟囱或引风机的作用下，沿着隧道向窑头方向流动，同时逐步地预热进入窑内的制品，这一段构成了隧道窑的预热带。在隧道窑的窑尾鼓入冷风，冷却隧道窑内后一段的制品，鼓入的冷风流经制品而被加热后，再抽出送入干燥器作为干燥生坯的热源，这一段便构成了隧道窑的冷却带。在台车上放置装入陶瓷制品的匣钵，连续地由预热带的入口慢慢地推入（常用机械推入），而载有烧成品的台车，就由冷却带的出口渐次被推出来（约1小时左右，推出一车）。
耐火材料用隧道窑按使用温度可分为三类：
1）低温隧道窑－烧成温度约1000℃，主要用于焙烧滑板砖和其它一些有特殊工艺要求的制品。
2）中温隧道窑：烧成温度1300℃～1650℃，主要用于烧成普通碱性砖、粘土砖、高铝砖、滑板砖、水口砖、硅砖等制品。
3）高温隧道窑：烧成温度大于1700℃，一般介于1800℃～1900℃，主要用于烧成中档镁砖、高纯镁砖、直接结合镁铬砖、镁铝质及刚玉质等制品。硅砖隧道窑一般长150m～180m，车台面至窑顶的高度为1.6m～1.9m；碱性砖隧道窑一般长80m～100m，车台面至窑顶的高度～1m等。
四．实习感受
做为大学的最后一次实习，三周的时间里，中钢集团洛阳耐火材料厂使我们收益良多，我们完整和系统的学习了耐火材料的整个生产流程，从原料的进厂和成品的出厂，我们看到了仿佛魔术一般神奇的变化，一堆堆不起眼的矿渣和泥土，在一转眼间就变成了充满经济效益的耐火材料，而这个神奇的过程，就是我们这门课程的意义所在。我们在这段毕业实习中，将所学的和所见的，有机结合起来。将冷僻的文字和活生生的生产流程贯穿起来，能充分了解到每一台机器，每一个流程的作用和意义。有了这段经历，我们对耐火材料的工艺有了深刻的认识，也为今后的实际工作打下了坚实的基础。在此，我再次感谢中钢集团给我们的这次实习机会，和带队导师给我们的指导。我必将用我所学来报答我们伟大的祖国，让我们的祖国更加繁荣昌盛。
参考文献：
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篇3：高效连铸用功能耐火材料发展和研究动向
高效连铸用功能耐火材料发展和研究动向 本文关键词：高效，耐火材料，用功，动向，连铸
高效连铸用功能耐火材料发展和研究动向 本文简介：高效连铸用功能耐火材料发展和研究动向李红霞刘国齐杨彬中钢集团洛阳耐火材料研究院洛阳471039摘要在高效连铸技术发展的推动下，连铸用功能耐火材料的主要进展是使用寿命上有明显提高，开发了复合结构水口解决水口堵塞和适应高侵蚀性钢种连铸，在水口结构上以数值模拟和水模拟结果为优化设计依据，保证流场稳定、连铸
高效连铸用功能耐火材料发展和研究动向 本文内容：
高效连铸用功能耐火材料发展和研究动向
李红霞
刘国齐
杨
彬
中钢集团洛阳耐火材料研究院
洛阳
471039
摘
要
在高效连铸技术发展的推动下，连铸用功能耐火材料的主要进展是使用寿命上有明显提高，开发了复合结构水口解决水口堵塞和适应高侵蚀性钢种连铸，在水口结构上以数值模拟和水模拟结果为优化设计依据，保证流场稳定、连铸工艺稳定和铸坯质量提高。
关键词
高效连铸、功能耐火材料、数值模拟、水模拟
在实现了高连铸比的发展后，连铸技术的主要发展内容是高效连铸、高品质钢连铸和近终形连铸以提高连铸机生产效率、发展中包冶金和优化结晶器流场减少非金属夹杂提高铸坯质量。
连铸用功能耐火材料(保护套管、整体塞棒、浸入式水口)是连铸技术的关键耐火材料，产品在使用中起着特定的功能作用，如控流作用、吹气搅动作用、防止二次氧化保护浇铸作用、决定钢液在结晶器内的流场分布等。高速连铸是在保证铸坯质量的前提下提高铸机产量和实现铸机与热轧生产率匹配的重要手段。拉速的提高，必然导致钢水流速和流量的提高，拉速提高造成结晶器内钢水较大的表面流速和液面波动、为控制钢水流动而采用的电磁制动以及为改善结晶器的传热与润滑而采用的高熔化速度、低熔点、低粘度的保护渣，这些变化都会加剧对功能耐火材料冲刷和侵蚀，要求功能耐火材料提高性能才能够保证高速连铸的高炉次连铸的顺利实现。同时，高速连铸时液面波动和不稳定性增大，增加了结晶器漏钢和卷渣的几率，增加了夹杂物上浮阻力，对水口防堵和稳流要求提高，高性能、功能化、合理结构的连铸“三大件”是高效连铸的顺利实施的重要保障条件。在连铸技术发展的推动下，连铸技术的关键耐火材料——功能耐火材料适应高效连铸的高可靠性、高寿命和结晶器流场稳定性要求、也有了很大的发展和进步。主要进展有：优化材料性能和材料选择明显提高使用寿命，发展材料功能，防堵塞、不污染钢液和减少增碳，应用计算机模拟和水模拟技术设计产品结构优化流场。
1高寿命连铸用功能耐火材料的发展
连铸用长水口(保护套管)、整体塞棒、浸人式水口使用条件苛刻，在性能指标、质量稳定性等方面都有着非常高的要求，材质特点是采用抗热震性优异的高档含碳耐火材料，使用特点是一次性使用和制品关键部位的使用效果决定其使用寿命。浸人式水口的使用寿命取决于渣线，长水口使用寿命取决于上端(颈部)、渣线和下端出钢口，整体塞棒使用寿命取决于棒头，连铸三大件使用寿命的提高主要是提高这些部位的抗渣液、钢液侵蚀性和抗冲刷性等性能。
1．1浸入式水口
1)浸入式水口渣线材料的发展
ZrO2-C材料是当前浸入式水口最通用的渣线材料，ZrO2具有优异的抗渣性，鳞片状石墨除抗渣润湿外主要作用是赋予ZrO2-C材料以优异的抗热震性。渣线材料的抗侵蚀性是决定水口使用寿命的关键因素，了解材料损毁过程机理是材料性能优化的依据。国内外对渣线材料的损毁过程机理已进行了大量的研究。多数研究认为ZrO2-C材料的侵蚀是石墨和ZrO2交替被侵蚀的过程，即与钢液接触时，ZrO2不被侵蚀，石墨溶解于钢液中或被氧化，使ZrO2颗粒暴露；与渣液接触时，石墨和渣液不浸润，ZrO2颗粒被溶蚀、分解，暴露出石墨，如此反复进行，造成渣线材料的蚀损。保护渣、钢液和ZrO2-C材料的显微结构对侵蚀速度都有重要影响。ZrO2-C材料的发展，主要还是在保证抗热震性前提下通过显微结构精细化设计来提高渣线材料抗侵蚀性，如优化电熔氧化锆原料和石墨的比例，粒度组成、采用特制的结合剂树脂等等。
兼顾抗热震性，ZrO2-C材料合适的ZrO2含量在10～15％之间。调整ZrO2粒度组成可使ZrO2-C材料的抗侵蚀性提高，表1给出了不同ZrO2粒度组成对ZrO2-C材料的抗侵蚀性影响［1］。气孔率和气孔分布对ZrO2-C材料的抗侵蚀性影响超过ZrO2含量影响，通过降低气孔率和使气孔微细化，对提高抗侵蚀性有明显作用［2］，、绎讨优化以及i车铸技术的提高，浸入式水口使用寿命满足了连铸炉次的提高。
2)近终型连铸用浸人式水口
近终型连铸是发展高效连铸的一个重要方向，薄板坯连铸是到目前为止发展最成功的近终型连铸技术。当前我国薄板坯连铸在全球钢铁界是发展最快、产能最大，技术水平已达到国际先进。薄板坯连铸用浸入式水口是其重要相关技术之一，对连铸炉次的高低起很关键的作用。与常规连铸相比，薄板坯连铸的特点是拉坯速度高(4．0～6．0米／min)，保护渣侵蚀性强，浸入式水口结构复杂，要求功能耐火材料有更高的性能和更长的使用寿命，以保证近终形连铸生产的稳定性和高效率。常规连铸用浸入式水口在材质上采用含碳耐火材料，保证了高抗热震性和使用的安全性及一定的使用寿命，但将之简单应用到薄板坯连铸存在如下的不适应：一是使用寿命上的与近终形连铸高效率的不适应，二是性能与强化了的使用条件不适应，二者需要有一提升，特别是渣线ZrO2-C材料的性能需进行优化。
由洛耐院开发的薄板坯连铸用异形浸人式水口，具有优良的抗热震性、渣线抗侵蚀性高、水口碗部及内腔耐冲蚀性优良等特点嘲，表3为开发生产的薄板坯连铸用浸入式水口性能指标，其渣线材料的特点是选用优质电熔ZrO2原料，较低的碳含量，较低的气孔率，使用寿命在12小时以上，达到国际先进水平，满足钢厂连铸牛产的需要。
3)高侵蚀性钢种和洁净钢连铸用浸人式水口
常规铝碳材质浸人式水口不适应洁净钢、高级钢，如汽车用超低碳钢板、电工钢等和一些高侵蚀性钢种如高氧钢、钙处理钢、高锰钢等连铸要求，存在对钢液增碳，内壁、特别是吐钢口异常蚀损造成钢品质降低、流场变化、卷渣可能增加、使用寿命明显下降等问题，需使用其他抗侵蚀性高的内衬材料。尖晶石膨胀系数和刚玉相同，低于MgO，耐硷性渣和FeO侵蚀性优于刚玉，表4给出了A12O3－C、尖晶石一C材料性能对比[4]。
日本品川公司[5]开发的尖晶石内衬和尖晶石一碳出钢口浸入式水口，用于浇铸高氧钢(C含量<40ppm，氧含量在100～600ppm＝使用寿命比铝碳材料提高了3倍。同样也适用于高锰钢(1～2
mass％Mn)、不锈钢、易切削钢(S
0．3％，O
100一150
ppm)、钙处理钢等。浇钢过程中，铝碳材料中的A12O3和Mn、Fe、O反应生成(Mn、Fe)O·A12O3，进而与钢液中夹杂MnO—FeO反应生成液相，导致蚀损和加快石墨氧化及向钢液中溶解。尖晶石和FeO、MnO不反应、而且能在表面形成一尖晶石为主的致密层，此致密层可抑制石墨向钢液中溶解，提高吐纲口抗蚀性，稳定流场，提高铸坯质量。
洛耐院开发的低碳尖晶石一碳内衬水口用于高侵蚀性钢(成分％：C≤0．09，Mn
1．15—1．5，P
0．04一0．09，S
0．04一0．09，Si≤0．03，Pb≤0．01)连铸，连铸炉次成倍增加。图1为连浇180min后水口碗部和流钢通道形貌照片，表面干净，几乎看不出有任何侵蚀。
1．2
长水口
长水口是进行保护浇注提高钢质量的重要功能耐火材料。在某种程度上来讲，长水口的抗热冲击性是连铸三大件中要求最高的。当前国内钢厂连铸用长水口已是不预热直接使用，浇钢开始冷态与高温钢液接触，水口内表面温度瞬间升至钢液温度，极其强烈的热冲击，极易产生裂纹，龟裂，裂开。因此，高抗热冲击性为首要保证性能，相应材料应具与此使用性能相关的低的热膨胀系数、低弹性模量、高热导率、高断裂功。初期保证长水口在热震上的可靠性所采用的措施是较高的石墨含量，并加入低膨胀系数材料一熔融石英，长石，锆莫来石等，降低材料的热膨胀率和弹性模量，但使用寿命较低。
长水口使用寿命和材料抗钢液侵蚀、冲刷的能力相关。长水口使用中不同部位蚀损速度和蚀损机理因工况不同而不同，几个蚀损严重的部位分别为：渣线一受中包覆盖剂侵蚀；钢液流出口的浸入钢液部位－受钢液强烈冲刷侵蚀氧化作用；颈部一钢液偏流冲刷及吹氧清扫；与滑动水口结合部一密封不严造成吸气氧化失碳，其中尤以浸入钢水中部分和颈部最为严重［6］。
采用层状结构是目前不预热长水口主要结构形式。内外采用不同的组成：直接接触高温钢液的内层低碳或无碳、高的气孔率，低的导热系数，降低了外层材料中的热应力，外层材料为低SiO2含量的铝碳材质，提高抗钢液侵蚀性。层状复合的方法既能保证铝碳材料的抗热震性，也能显著提高材料的抗侵蚀性，在不降低抗热震性的前提下提高了使用寿命。层状材料具有较高的整体强度和断裂韧性，是获得高可靠性和高使用性能的有效途径，结合减少熔融石英的含量、合理的组成、显微结构设计等措施开发的高性能不烘烤长水口，具有优异的抗热冲击性、抗渣性和抗钢水冲蚀性，和较高的使用寿命。
新发展的长水口还有按照水口各部位的损毁机理和损毁过程不同而在水口上下采用不同的材料组成、在水口形状上进行优化，即增加水口渣线以下部位厚度，下端采用锺罩型结构［7］。其上下材料组成如表5中所列，上部材料具有高的强度和优异的抗热冲击性，能承受下部重量增加的强度要求，下部材料具有良好的抗侵蚀性和抗钢液冲刷性，使用效果是寿命提高，中包流场改善。
同其他许多耐火材料相似，长水口使用效果的好坏与使用时操作条件的优化有很大关系。Hideaki［8］在其文章中指出近十年来日本长水口的使用寿命有了很大的发展，不少钢厂已达到能稳定在30一40浇次，主要措施有操作技术的改进，如良好的预热，合理的吹氧清扫程序；水口材料性能的提高改进，包括有提高力学性能指标，以承受水口振动应力；内衬采用低碳含量材质，减少了钢液冲刷；开发出先进的水口表面防氧化涂料和使用无SiO2材料，以保证产品质量的高度稳定和一致性。
在国内，实际生产中连浇炉次高、连铸时间长时，长水口的使用寿命还不能和浸人式水口和整体塞棒同步，主要问题是出钢口部位和碗部抗钢液侵蚀和冲刷性能不够。为适应提高长水口寿命的需要，开发有无硅铝碳长水口，性能指标如表6中所列，使用寿命有明显提高。
1．3
整体塞棒
塞棒安装于中间包，与内装式浸入式水口或中包上水口配合，在连铸工艺中控制钢水从中间包到结晶器流量，以保证钢水在结晶器中液面稳定和连铸工艺的稳定。在材质选择上，以保证安全使用为第一要素，一旦失控，由于塞棒的不可更换性将会造成连铸中断。通常棒身、棒头、渣线采用不同的配料组成。棒身无例外地选择A12O3-C材质，其主体耐火原料依现场使用条件而选用高档电熔刚玉原料或特级矾土熟料，渣线部位受中包覆盖剂和钢液作用，多数情况采用以高档电熔刚玉为原料的A12O3-C材质，在强侵蚀情况下也选用ZrO2-C材质。决定塞棒控流功能和使用寿命的关键部位是塞棒棒头，保证棒头材料的高性能就显得
十分重要。其常用材质有两种，A12O3-C材质棒头和MgO-C材质棒头，需视浇注钢种和耐火材料的反应选择。真空度较高时，MgO会与C反应，造成棒头侵蚀加快，钢液Ca含量高时，与A12O3反应，加快棒头冲蚀，不能长时间连铸。针对不同钢种，不同操作条件选择合适材质棒头，如A12O3-C棒头比MgO-C棒头更适合于A1镇静钢，而后者非常适合于钙处理钢，浇钢时棒头表面形成的含CaO-A12O3系化合物和MA、M2S之薄的渣膜能有效保护棒头不被钢水侵蚀。
塞棒的发展重点也在棒头材质的变化上。就目前正常应用的A12O3-C材质棒头和MgO-C材质棒头而言，有些情况下二者都不能完全满足使用寿命要求，需要设计更合适或有更高抗钢液侵蚀性的棒头材料。
韩国朝鲜耐火材料公司开发了适应高氧钢连铸的含A1N棒头材料，使用时表面AlN氧化形成A12O3致密层，提高寿命；尖晶石-MgO-C材质棒头材料，使用时表面形成尖晶石致密层，提高寿命，并且对A1镇静钢、钙处理钢都有适应性。表7为这两种棒头材料的性能指标［9，10］
2水口防堵功能进展
连铸过程中的水口结瘤或堵塞是一常常发生的现象，在上水口、滑动水口、浸入式水口都有发生，特别以在浸入式水口中的结瘤最为常见，水口结瘤或堵塞对钢液洁净度以及流场稳定有直接影响。钢种不同，浇钢条件不同，水口结瘤或堵塞的机理和堵塞物的种类也不完全相同。水口结瘤影响到正常的浇注过程并影响铸坯质量，严重时甚至水口堵死，成为限制连浇炉次、提高连铸效率的障碍。防止水口结瘤对高级钢、洁净钢连铸和高效连铸具有更重要的意义。
水口结瘤是一多因素作用结果，主要结瘤物是钢液中的夹杂物和脱氧产物，而结瘤过程则和耐火材料与钢液间的反应，钢液的温度，钢液在水口中的流态，钢液中的夹杂物或脱氧产物的类型，水口内衬成分及水口内表面的光滑程度等等因素有关［11，12］。可以近似地将水口堵塞过程分为两个阶段：第一阶段是水口内表面的粗糙化，即钢液及其内夹杂物与水口表面作用，产生反应层(脱碳层)或冷钢层，造成水口内表面粗糙不平，表面附近涡流增加，使表面附近钢液中夹杂物向水口表面迁移趋势增加，在表面沉积的几率增大，第二阶段为钢液中夹杂物在此反应层(脱碳层)或冷钢层上的沉积，而且第一阶段对是否发生堵塞起决定性的作用。浸人式水口最易堵塞的部位是碗部和吐钢口，此处钢液的流场由于截面和流向的突然变化，而产生了涡流或滞流层，钢液中夹杂物受指向耐火材料表面的力的作用，易于在水口内表面形成沉积，并进而形成表面反应层，导致更多的沉积；
在水口防堵方面，主要发展的是两种防堵形式，物理防堵和材质防堵。物理防堵主要通过采用带吹气结构水口，使用时吹氩来阻止钢液中夹杂物沉积，相对于吹气滑板、吹气浸入式水口，吹气中包上水口更有效。材质防堵是在水口内复合具有防堵功能的内衬，较早期应用的是ZrO2-CaO-C材质复合内衬，其防堵的原理是CaZrO3与钢中夹杂物、脱氧产物A12O3反应生成低熔点相被钢液冲走，减少沉积结瘤，但在使用中存在不耐冲蚀和在有些场合使用时防堵效果差的问题。目前应用最多的是无硅无碳的尖晶石复合内衬，可抑制耐火材料和钢液中A12O3的反应或附着，保持水口内表面光滑，起防止结瘤作用。通过采用无硅无碳内衬材质防A12O3结瘤，还有减轻了水口对钢液的碳污染和硅污染，降低由钢液冲蚀造成的水口内壁蚀损，提高水口使用寿命的作用，是浸人式水口的发展方向。
在防堵水口方面最新的发展是由LWB公司开发的白云石碳内衬水口［13］。与其他防堵材料相比，对非常容易产生A12O3沉积的钢种(如铝镇静钢等)白云石一碳材质显示了明显的优势。表8中列出了烧结白云石上水口和白云石一碳浸入式水口(内衬)的组成和性能指标。现场使用显示：以烧结白云石上水口取代中包吹气上水口可完全消除沉积，同时具有免吹气、增加连铸炉次，减少原吹气水口造成的结晶器液面波动和铸坯表面缺陷等效果。以白云石一碳为内衬的浸入式水口连铸350min铝镇静钢内壁无附着，同比铝碳质水口180min
A12O3附着15
mm。
总之，消除或防止水口结瘤具体采用措施要视堵塞过程不同而行，要结合实际造成堵塞的原因有针对性地设计和选择防堵内衬材料。
3计算机数值模拟和水模拟在连铸三大件结构设计上的应用
浸入式水口的结构对结晶器内钢液流场和温度场分布有重要影响，进而影响着连铸工艺的稳定性和铸坯质量。结晶器内钢液合理的流场分布有助于钢中夹杂物的上浮，防止卷渣现象的发生，有助于在各个方向形成均匀的坯壳，减少对己形成坯壳的热冲击力，同时流场必须补偿自由表面上热量的散失保证熔化保护渣，以使保护渣填充到坯壳和模型壁间隙，起润滑和热量传输重要作用。合理的流场减少或消除搭桥，冲刷坯壳，拉漏等事故。水模拟和计算机数值模拟研究已成为优化设计浸人式水口结构的重要手段。
高拉速是实现连铸高效率的一个重要手段，然而拉坯速度大时，单位时间内注人结晶器内的钢液量增大，结晶器内的钢液流速和弯月面湍动加剧，造成凝固坯壳不稳定，流股冲击深度加大，夹杂物难以上浮，同时还易造成卷渣和钢液面裸露，产生新的夹杂物，从而降低钢水的洁净度，更甚会引起漏钢等事故。因而原有流场不适应高拉速条件，优化高拉速条件下结晶器内的流场显得尤为重要。
浸入式水口结构参数如水口内径、出口导角、出口形状等对结晶器内流场有重要影响。水口出口面积比(水口出口与人口的面积比)增大，在同一流量下，水口出口处流速减小，冲击动能减小，冲击深度上移，对凝固坯壳冲击减弱，漏钢机会减小；但冲击点的上移会加大上回流区的流动，更容易影响到液面波动。水口出口导角对结晶器内的钢液流动形式影响较大，当出口导角增加后，向下流股冲击深度增加，向上流股减弱，液面平静，保护渣覆盖良好，但夹杂物上浮困难。洛阳耐火材料研究院利用自有的水模拟装置研究了水口出口面积比和和几种类型水口对CSP结晶器流场的影响。装置采用PIV速度测量系统和波高测试系统，图2为PIV速度测量原理图。
图3和图4分别是拉速4．2
m／min时不同出口面积比对结晶器流场和结晶器表面波动的影响，可以看出水口出口面积比改变后结晶器流场的基本特征没有较大程度的变化，呈一主流两回流的形式，射流冲击点位置及射流角度均没有明显的变化。随着水口出口面积比的变大，表面流速有降低的趋势，表面波动减小，说明水口出口面积比的变大有助于减缓结晶器弯月面湍动，降低卷渣的几率。
水口出钢口结构对流场的影响：
针对CSP结晶器出口为1300mm×90
mm时，对四种不同出钢口结构的水口(示意图见图5)在同一工况下进行了流场测试，结果见图6和图7。可以看出工型、Ⅱ型和Ⅲ型流场呈现一主流两回流的形式，冲击点位置和射流角度也有明显差别。其中Ⅲ型流场的上下回流较复杂，各有两涡心存在，I型、Ⅱ型流场上下回流各有一个涡心。Ⅳ型流场与前三者有明显差别，下回流有一个涡心存在，没有上回流生成，射流上部的流体大部分是下回流引起的，还有小部分是由水口上部出口贡献。水口类型不同，结晶器液面不同位置的波动也会有所不同。在弯月面处工型水口波动较小，水口一侧波动较小；Ⅱ和Ⅳ型水口在弯月面和水口处的波动较大，窄边和水口中间位置波动较小；Ⅲ型水口在弯月面处波动较小，而在水口附近波动较大。通过比较可以看出，Ⅱ型水口的表面波动相对较大。
浸入式水口中钢液偏流(biased
flow)在中包滑板控流的连铸过程中是一较普遍存在的现象，其直接影响为：钢液在结晶器中流动不平衡，造成保护渣厚度分布不均，液面易结冷钢，是漏钢的隐患；易造成液面卷渣，钢水温度不均，进而造成铸坯夹渣和表面裂纹，给生产安全，质量控制均带来较大的威胁，增加了高品质钢生产难度。
日本品川公司以水模拟研究为基础开发出了段差式(Annular
Step)浸入式水口和内壁有凸起结构(Mogul)水口，有效解决了偏流及其影响，铸坯质量得到了明显的改善，使组织高品质钢(如IF钢)生产得以实现，已在连铸生产中广泛应用［14，15］。
水模研究结果显示，常规水口(直通式内腔)出钢口处钢液偏流，只形成一个大涡流，左右两侧出钢口速度不平衡，出钢口上沿附近甚至有回流现象，易引起卷渣。段差式结构的浸入式水口内腔直径为分段变化的，流经水口钢液的流态在水口中发生变化，减小了涡流和水口内表面的钢液滞流层，稳定钢水在水口内的流动，消除钢液在水口出钢口处的回流和偏流现象，取得较理想和与实验室水模拟试验结果吻合的现场使用结果，水口出钢口速度有所均匀化，铸坯质量得到了明显的改善。段差式水口是消除偏流和提高铸坯质量的有效措施，已大量采用。采用段差式结构的浸人式水口同时还具有很好的防堵效用。
为获得结晶器内更理想的钢液流场以水模拟研究为基础又开发有效果更佳的Mogul结构水口。与常规内腔结构水口相比，mogul水口处形成了多个小涡流，出口钢液速度得到平衡，减小了结晶器宽面前后速度差、减小了钢流对结晶器窄边的冲击力，消除了出钢口上沿回流可能。
为改善钢坯质量，减少非金属夹杂，Foseco公司采用数值模拟(CFD)和水模拟(PIV测定流场速度分布)研究了水口出钢口结构对150x1000～1300板坯连铸结晶器流场影响，并依据水模、数模研究结果，设计了新结构水口［16］。与原结构水口相比，新结构水口弯月面钢流速度得到优化，最大值由0．32
m／s(150
x1000)降低到最大值0．18
m／s(150
xl000)和最大值0．24
m／s(150
x1300)，更趋于最佳值范围内(0．20—0．23
m／s。)；流场速度分布的非均匀性明显改善，出钢口处的钢流不平衡性、回流和死区等现象得到了有效减小。由于采用新设计的水口弯月面流速合理，流场分布均匀，结果连铸生产中铸坯质量提高，降级处理减少10％，非金属夹杂由1．56降到1．40，超声探伤缺陷由0．46降到0．10，连铸炉次增加20％。
诸多实践显示，采用水模拟和数值模拟研究优化水口结构和优化流场有显著的效果。
4
连铸用功能耐火材料的发展方向
高效和高品质是连铸技术发展的方向，对功能耐火材料的发展要求是在使用的安全可靠性、使用寿命、对钢种和新的连铸工艺技术的适应性上达到更高的标准。为此需要在功能耐火材料的发展上有新的思路，发展高性能、多功能、长寿命的新型功能耐火材料，适应连铸技术发展的需求。应加强的研究是：
1)加强功能耐火材料的数值模拟、水模拟研究，以根据功能耐火材料在服役时的温度场和应力场分布优化功能耐火材料的结构和优化钢液在结晶器内的流场分布。
2)依据连铸用功能耐火材料的结构特点和使用特点，发展结构复合和功能复合功能耐火材料：复合结构浸入式水口、复合结构塞棒、复合结构长水口，强化制品关键工作部位的使用性能，提高使用寿命，实现连铸“三大件”的寿命不再成为限制连铸炉次提高的瓶颈。
3)依据连铸用功能耐火材料的结构特点和使用特点，研究功能耐火材料关键部位使用性能在线服役原位提升新技术；
4)开发无硅无碳、具有防堵塞、不增碳、洁净钢液等多种作用的功能耐火材料，适应洁净钢及超洁净钢的高效连铸需求。