新型连铸水口密封元件的制备及应用

论文摘要

在连铸过程中采用保护浇注技术,可以洁净钢液,提高铸坯质量,减少水口堵塞及结晶器表面结壳现象。钢流保护浇注技术的核心就是避免或减小钢流与空气的接触。目前,在钢包和中间包之间通常采用长水口来实现保护浇注。在使用时,长水口上口端(碗部)与下水口相连接,下口端插入中间包钢液中。当钢液从钢包经由长水口流入中间包时,由于钢液的快速流动,在长水口碗部附近会形成负压,这将导致水口外部的空气通过水口壁进入钢液,从而降低保护浇注的效果,对铸坯质量产生重要的影响。因此有必要研究开发一种新型水口密封元件,使水口接缝完全密封,消除漏气,从而达到最佳的保护浇注效果。本课题以刚玉和炭黑为主原料,配以增塑材料、抗氧化剂和高温增强剂等辅助材料,以酚醛树脂作为结合剂,开发制备了一种高温条件下硬化速度慢、长时间可产生微膨胀的新型连铸水口密封元件。考察了不同结合剂成分及添加量对新型水口密封材料的显气孔率、体积密度、常温硬化速率、高温硬化时间等性能的影响,并研究了不同原料配比对新型水口密封材料抗氧化性能的影响,制备的新型连铸水口密封元件在钢厂进行了实际应用,效果良好。通过实验和分析得出以下结论：(1)结合剂的成分和添加量均对新型水口密封材料的理化性能有影响。结合剂中试剂a的含量越高,密封材料的体积密度越小,显气孔率越大。结合剂的添加量越多,密封材料在1000℃埋碳加热后发生的收缩越明显。(2)当结合剂成分为80%酚醛树脂、20%试剂a时,新型水口密封材料在高温下的硬化时间最长,而且试剂a的加入可有效地延缓密封材料常温下的硬化速率。(3)新型水口密封材料具有良好的抗氧化性能,且在水口接缝处的工作温度范围内,密封材料的抗氧化性能随温度的升高逐渐提高。在密封材料现有成分配比的基础上继续添加抗氧化剂对密封材料的抗氧化性能无明显影响。(4)新型水口密封元件具有非常良好的气密性,在浇注过程中明显地降低了钢中增N率,增N率仅为使用一般水口密封元件时的14.38%。(5)新型水口密封元件安装和拆卸方便,不影响正常浇注作业,浇钢完成后,易于与水口分离,而且该水口密封元件容易保存,可塑性保持时间长。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的及意义
• 1.3 研究内容
• 第2章 文献综述
• 2.1 保护浇注
• 2.2 连铸用长水口密封结构评述
• 2.3 连铸钢流二次氧化机理
• 2.4 长水口接缝吸气量和抽力的计算
• 2.5 水口接缝处温度分布
• 2.6 水口接缝保护方法及其效果
• 2.6.1 氩气保护法
• 2.6.2 水口接缝密封材料的使用
• 第3章 实验方法
• 3.1 前言
• 3.2 实验
• 3.2.1 主要实验设备
• 3.2.2 实验原料
• 3.2.3 试样制备
• 3.3 性能检测
• 3.3.1 显气孔率及体积密度的测定
• 3.3.2 试样尺寸变化的测定
• 3.3.3 常温耐压强度的测定
• 3.3.4 常温硬化速率的测定
• 3.3.5 高温硬化时间的测定
• 3.3.6 热态失重率的测定
• 3.3.7 抗氧化性能的测定
• 第4章 实验结果及讨论
• 4.1 显气孔率及体积密度
• 4.2 试样尺寸变化
• 4.3 常温耐压强度
• 4.4 常温硬化速率
• 4.5 高温硬化时间
• 4.6 热态失重率
• 4.7 抗氧化性能
• 4.8 本章小结
• 第5章 密封元件的制备及现场应用
• 5.1 前言
• 5.2 新型连铸水口密封元件应具备的特性
• 5.3 新型连铸水口密封元件的制备
• 5.4 新型连铸水口密封元件的现场应用
• 5.4.1 使用新型水口密封元件时钢中N含量的变化
• 5.4.2 使用一般水口密封元件时钢中N含量的变化
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 论文包含图表公式及文献