中间包定径水口夹钢，除了耐材因素还有这些

连铸中包的稳定是保证生产稳定和良好铸坯质量的前提。长寿命中包可以减少更换中包的次数，这样不但降低了工人的劳动强度，而且还可以降低生产事故的发生。因此，提高中包包龄也就成了生产和质量追求的方向。

在实际生产过程中制约中包包龄的因素很多，其中中包定径水口夹钢现象就时有发生，而且已经成为了制约中包包龄的常见因素。首先，夹钢的定径水口不能更换从而降低了中包包龄，增加了生产成本。其次，定径水口夹钢严重时还会造成定径水口钻钢事故。因此，解决中包定径水口夹钢问题，无论从成本上考虑，还是从安全角度考虑都是非常有必要的。

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定径水口的结构与夹钢状况

⑴连铸中包定径水口分为“快换式”和“摆把式”两种。

“快换式”机构部分由机件底座、固定滑道、弹簧压紧的活动滑道、下定径水口托架、弹簧护板等组成。耐材部分由上水口座砖、上水口、上定径水口、下定径水口组成的。

“摆把式”的机构部分由机件底座和换向扇形板组成。耐材部分由上水口座砖、上水口、上定径水口、下定径水口和过渡块等组成。

定径水口的结构不同其工作原理和影响因素也是略有区别的。

⑵定径水口夹钢的根本原因和状态。

定径水口夹钢的根本原因就是在板间产生缝隙过大，(一般定径水口间缝隙要求≤0.3mm)或是定径 水口“窝损”侵蚀严重，如图1所示。从现场定径水口的侵蚀和夹钢状态分析，定径水口的“窝损”现象正是定径水口侵蚀夹钢的起源。

图1 锆芯外侧严重“窝损”现象

例如:定径水口在使用过程中上下对中的偏差、人为控流浇铸或是上水口扩径侵蚀严重等因素，都会出现上下定径水口错位，加剧下水口内壁的冲刷侵蚀，在内径板缝间形成“窝损”现象。此时进行更换水口操作，就会使定径水口“窝损”内携带的钢水，在滑动或摆动高速运动的情况下，将钢水压入定径水口缝隙当中，而造成定径水口夹钢现象。

一般情况产生定径水口夹钢的钢片厚度≤1mm，面积大小不定，最大的可以布满定径水口锆芯外径边缘，如图2所示。生产过程中一旦发现定径水口夹钢现象，就要立即停止更换定径水口操作，以防“穿包”(中包漏钢)事故的发生。

图2 中包下定径水口夹钢的钢片

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影响因素与实践原因分析

3.1 耐材因素

连铸使用的定径水口一般为铝碳质耐材，内部镶嵌锆芯增加耐蚀性，其锆芯的主要成分为ZrO2，加入少量的稳定剂(CaO、MgO等)制做而成。

定径水口在使用的过程中，和钢水中的杂质元素(MnO2、SiO2、MgO、Al2O3等)发生反应生成多元低熔点氧化物，并随着钢水而流失，这样就造成定径水口的侵蚀扩径。除此之外，定径水口在烧氧引流或是钢水截流进行烧氧时，都会对定径水口造成严重的烧损侵蚀扩径。

定径水口的生产和设计的合理性也是影响水口使用的重要因素。常见的定径水口工艺流程:配料→预混→混料→成型→干燥→烧成→拣选→粘结装配→表面涂抹滑板油。严格执行每个工艺环节标准从而保证能够生产出合格的产品。

定径水口的尺寸设计，一般上端为喇叭口流线型的，在使用过程中将钢水引入下端定径段，其主要是为了减少钢水的阻力，减小钢水在定径水口中的搅动作用，改善产品的耐冲刷性能。从而减少定径水口缝隙产生夹钢的机率。

定径水口的尺寸设计中，定径水口直径的确定是一个非常重要的因素。定径水口内径D设计的经验公式如⑴所示:

式中:D-中包定径水口的直径，mm;

a、b-结晶器横断面的宽度、厚度，mm;

v-连铸拉速，m/min;

c-系数，c=λβ;

g-重力加速度，m/s ² ;

h-中包钢水液面的高度，mm。

除了定径水口尺寸设计外，实际生产因素对耐材影响也很大，因为在使用过程中要承受钢水的温度很高，使用初期水口升温很快，从而使水口内部受热不均匀，而承受钢水剧烈的热冲击，这就使水口产生热应力集中，而这些热应力集中的地方，也就是耐材产生裂纹和熔损的源头。

3.2 机构因素

“快换式”机构滑道、定径水口托架和机构底板一定要保持平整。首先，要确保整体机构没有变形现象。其次，要保证定径水口缝隙满足要求(定径水口间缝隙≤0.3mm)。

其上下定径水口主要是依靠活动滑道弹簧系统进行压紧，因此对于弹簧的维护标准要高，必须保证其自由高度一致，来确保活动滑道受力均衡。

根据经验公式⑵可知:

式中:P-定径水口机构提供给定径水口的面压;

N-面压弹簧的个数;

μ-面压弹簧的弹簧系数;

ΔX-工作时弹簧的压缩量;

如果加载面压弹簧不能产生足够的面压，就可能会导致定径水口间隙增大而产生夹钢现象。

另外，在更换定径水口时，通过液压缸将备用的定径水口打到使用位置，因此定径水口托架尺寸和液压缸的行程精度，就是保证上下定径水口对中，以防造成非正常侵蚀的重要控制因素。更换定径水口的整个过程中，如果滑道不平或是活动滑道的受力不均，就会使定径水口产生缝隙，从而出现夹钢现象。

摆把式机构是通过调整顶丝压紧摆槽来实现上下定径水口压紧，在更换定径水口摆动过程中，扇形板摆槽和机构底板要保持平行，不得有变形现象，确保摆动过程中定径水口不会产生缝隙，从而避免定径水口夹钢现象。

3.3 生产工艺因素

生产过程中因钢水温度过高，钢水套眼等因素，造成频繁地更换定径水口，这样就会对定径水口的寿命有很大的影响。还有就是钢水的脱氧工艺处理方式的影响，文献[4]中指出钙处理工艺钢水对定径水口就存在一定的熔损，就这点而言只能从定径水口的材质上考虑解决了。

除了钢水因素影响之外，连铸更换定径水口过程还存在人为操作问题。比如:在连铸中包开浇烧氧引流时，由于人为操作的偏差造成定径水口烧损严重，增加定径水口夹钢的机率。在更换定径水口过程中，“快换式”定径水口的滑道存在异物未能清理干净;“摆把儿”式定径水口摆动过程用力不均匀等等，这些都是人为因素使定径水口产生缝隙，造成定径水口夹钢的现象。

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预防中包定径水口夹钢的措施

⑴机件安装前，将机件底板杂物清理干净，特别是冷钢的清理，验看机件和底板无误后进行安装。

安装定径水口前，检查板面平整无裂纹和破损现象，装上定径水口后，调整压紧装置，保证定径水口缝隙达标(定径水口间缝隙≤0.3mm)。

整体机构安装完成，进行更换操作验看，检验更换过程是否顺畅，精确测量定径水口滑动的行程，确保上下定径水口的对中。

⑵转炉为连铸提供合格的钢水，减少连铸更换定径水口的次数，提高连铸更换定径水口技巧，减少人为操作造成的定径水口异常侵蚀，生产过程中特别要注意，滑道和摆槽上的异物要清理干净。

这些都是生产过程中避免定径水口夹钢现象的有效措施。

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结 语

⑴保证连铸定径水口滑动机构无变形现象，定径水口滑动行程上无异物，定径水口间缝隙≤0.3mm。

⑵定径水口尺寸设计合理，使用前无破损和裂纹现象，板面平整无凹凸不平现象。

⑶生产节奏稳定，钢水质量合格，无高低温和钢水截流现象。

⑷更换定径水口人员技术纯熟，不能有因人为因素造成的意外烧损或扩径现象。

总而言之，深入地了解连铸中包定径水口不同机构的工作原理，再根据不同的影响因素确定相应的措施，是可以杜绝连铸中包定径水口夹钢问题的。

作者：刘海龙， 韩小强

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