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薄板坯连铸浸入式水口SEN国产化及技术改进薄板坯连铸结晶器的薄规格限制只能使用薄壁水口，因此提高中间包水口(SEN)寿命是提高中间包连浇炉数的关键环节。
热试初期使用维苏威生产的水口，到2023年下半年，随着连浇炉数的增加，水口穿孔、断裂现象频繁，严峻影响薄板坯连铸机的正常生产。
于是我们分别和鞍山巨业集团、洛阳耐火材科讨论院、R黑崎、青岛正望、河南西保、无锡南方等国内外知名的水口生产厂家及讨论机构合作，进行长寿命水口的技术讨论工作。
A浸入式水口损坏缘由唐钢薄板坯连铸机浸入式水口存在的问题主要表现在以下三个方面：(1)浸入式水口外形简单，很难保证应力匀称分布。
而且浸入式水口的烘烤温度不高，致使浸入式水口在使用过程中常常发生由于抗热震性能不佳而消失纵裂现象，尤其是浸入式水口的渣线部位，维苏威采纳了单层材料，锆环本身虽然抗侵蚀性强，但热震稳定性差，简单发生纵裂现象，严峻时消失渣线部位局部断裂。
(2)本体与渣线的接合部位在使用过程中消失横裂或穿孔现象。
(3)发生粘结拉速回零时，由于结晶器内钢水快速凝固，致使坯壳与浸入式水口下部局部粘连。
当连铸机恢复浇注时，由于浸入式水口下部本体高温强度不够，造成浸入式水口被拉断。
B技术方案唐钢FTSC薄板坯连铸用浸入式水口外形扁平、不规章，采纳射吸式烘烤炉烘烤，烘烤效果不如CSP薄板坯连铸使用烧嘴的烘烤效果，对产品的热震稳定性提出了苛刻的要求。
通常，提高含碳耐火材料热震稳定性的常规方案有：(1)转变材料配比，增加石英、石墨等热传导率高的材料的含量，使之在其他条件不变的状况下，材料本身具有较优良的热震稳定性。
但高的碳含量及石英含量会使材料本身的高温强度、抗氯化性等性能降低，影响浸入式水口的使用。
(2)改善浸入式水口使用前的烘烤条件，使浸入式水口的初始温度尽可能高，减缓开浇时热冲击的温度差。
但现有的烘烤工艺条件不会有大的转变，应从浸入式水口制作方面多做工作。
C有关热震稳定性的理论分析浸入式水口在使用过程中的受热忱况可分为三个阶段：(1)开浇初期钢水热流瞬间冲击浸入式水口内表面，这期间最易使浸入式水口产生热震断裂和损伤。
浅析连铸工艺对浸入式水口材质性能的要求---鲁加彬随着炼钢多样化的发展，铸坯形状也越来越多样化，各种连铸机对浸入式水口的形状和材质参数的要求各不相同，但从提高连铸炉数和提高浸入式水口的使用寿命来说，都必须要求浸入式水口的材质具有足够的机械强度和抗热震性、高抗渣性、和防止氧化铝堵塞水口等性能是相同的，下面结合笔者所了解的浸入式水口使用过程中出现的情况浅谈一下自己的看法。
一具有足够的机械强度和抗热震性浸入式水口特别是内装和快换式浸入式水口一般情况下重量和形状较大，在安装和搬运过程中受到的外部作用力较多，尤其是快换浸入式水口安装时受到液压制动系统的瞬间推动力，此作用力时间短、力量大，如果没有足够的机械强度和高温抗折强度，就会出现变径处横断的现象。
浸入式水口中含有较多的CaO稳定的ZrO2，生产过程中CaO与锆英石Si02反应生成单斜锆和含钙玻璃，锆一钙立方型固溶体失去CaO后，Zr02的晶格也由立方转为单斜。
单斜锆在1170℃转变为四方锆，伴随较大的体积变化，这一变化多发生在开浇初期，此时水口温度处于急剧上升过程，体积变化过速、过大则导致水口自身不能吸收钢水热冲击带来的张应力，热震作用就会使浸入式水口产生断裂。
浸入式水口在配料、成型和烧成过程中，制品内部有可能产生内裂，如不经过无损探伤，则易导致纵裂。
浸入式水口颈部横断浸入式水口纵裂二浸入式水口渣线必须具有高抗渣性一般情况下，浸入水口使用寿命的长短取决于水口渣线部位的使用时间，渣线部位由于下列因素导致渣线穿孔熔损：1）ZrO2与渣中的氧化物、氟化物反应，生成单斜锆；2)保护渣粘度；3)配料均匀性,渣线CaO脱溶。
而含碳量为15%左右的ZrO2-C材料具有较好的综合抗侵蚀性能。
根据ZrO2-C材料的侵蚀机理，降低碳含量可以提高浸入式水口渣线的抗渣性，然而碳含量的减少势必降低浸入式水口的抗热震稳定性。
因此，采用渣线部位结构为复合式的浸入式水口。
外部采用ZrO2-C材质保证浸入式水口最初与钢水接触时材料具有足够的热震稳定性。
解决连铸工艺难题提高产品质量连铸用耐火材料的技术进步对连铸比的快速提高起到了推动作用。
长水口、整体塞棒、浸入式水口作为连铸用三种关键功能耐火材料,其质量好坏直接关系到连铸工艺的顺行和产品质量。
浸入式水口的影响尤为明显。
浸入式水口是钢水从中间包流入结晶器的导流管,使用浸入式水口可防止钢水二次氧化,控制钢水的流动状态和注入速度,促进夹杂物上浮,防止保护渣和非金属夹杂物卷入钢水等。
随着连铸工艺的改进和浸入式水口用耐火材料的开发,浸入式水口的使用寿命有所延长,但是在浇铸过程中时而发生的水口结瘤或堵塞现象一直是困扰连铸工序的一个难题。
水口结瘤或堵塞不仅降低了连铸机的生产效率,而且也是引起钢铁产品产生缺陷的主要原因之一。
因此,解决水口的结瘤或堵塞问题具有十分重要的意义。
防止浸入式水口堵塞的新技术水口本体内加装芯板。
新日铁研究发现,开浇时水口内壁黏附的薄层金属是Al2O3黏附的起点,原因是开浇时水口内壁温度低,最初与水口内壁接触的钢水温度急剧下降,甚至凝固,给Al2O3黏附提供了条件。
因此,防止水口内壁温度过低,不但可避免Al2O3黏附造成的水口内孔狭窄或堵塞,而且还可以防止浸入式水口热震断裂。
办法是在绝缘材料制成的浸入式水口本体内加装芯板。
新日铁分别进行了加装不同芯板(芯板A、芯板B、芯板X和芯板Y等)的试验。
芯板A是先将碳质量分数为99%的天然鳞片状石墨进行酸处理,然后在1000℃以上进行膨化处理,最后轧制成厚度分别为0.1mm、 0.5mm和2.0mm的芯板。
芯板B是碳质量分数为20%的石墨和氧化铝复合板。
先在石墨内混入40%氧化铝颗粒(粒径为100m)和40%氧化铝纤维(直径为50m,长度为5mm) ,然后在1000℃以上进行膨化处理,最后轧制成厚度分别为0.1mm、0.5mm和2.0mm的芯板。
将芯板A和B用高耐热绝缘陶瓷板包裹后,分别装入浸入式水口本体内。
浇铸之前,将芯板A或B通电加热,提高水口内壁温度,从而避免因钢水接触水口内壁,温度急剧下降而凝固,引起Al2O3黏附的现象,还可以防止浇铸初期的水口热震断裂。
浸入式水口王德伟随着炼钢连铸技术的发展，浸入式水口也取得了很大的发展。
浸入式水口结构和材质不断完善，在增产和提高钢质量中起着决定性作用。
浸入式水口在连铸工艺中位于中间包与结晶器之间，是钢水从中间包流向结晶器的导流管，其作用是：防止钢水二次氧化；控制钢水的流动状态和注入速度；促进夹杂物上浮，防止保护渣非金属夹杂物卷入钢水中。
它是连铸过程中最重要的功能耐火材料之一，其使用寿命决定了多炉连浇的炉数。
浸入式水口的结构分为常用结构（单层式）和特殊结构，常用结构根据安装的方式不同又分为内装式和外装式。
随着对钢材质量要求的提高以及对结瘤问题而采取的措施，浸入式水口的结构发展成了许多特殊的形式，根据浸入式水口不同部位对材质的不同要求有双层结构和多层结构。
随着钢铁连铸工业几十年的发展历史，作为连铸三大件的重要组成部分浸入式水口经历了几代产品的更新。
最初使用的是石英质水口，但这种材质的水口耐侵蚀性较差。
后来发展了铝碳质水口，铝碳水口在抗侵蚀、抗热震性上等性能上有了很大的提高，但是随着连铸技术的发展，浇铸速度的加快，保护渣的粘度降低，使渣线蚀损加剧，铝碳质水口已不能满足要求，于是发展铝碳-锆碳质复合浸入式水口。
（1）熔融石英质水口熔融石英质浸入式水口是连铸技术“三大件”上最早使用的材质。
从上个世纪六十年代钢铁工业引进连铸技术开始到七十年代中期，这一时期主要以熔融石英质浸入式水口。
1973年我国研制成熔融石英质浸入式水口，使当时的连铸水平大大向一前跨了一步。
熔融石英制品具备良好的性能：热膨胀系数小，热震稳定性好，耐化学侵蚀（特别是酸和氯），耐冲刷，高温时粘度大，强度高，导热性低，电导率低；由于在烧成时收缩小，可以制得尺寸精确的制品。
缺点是在1100℃以上长期使用时，会发生向方石英的转变（即高温析晶），促使制品产生裂纹和剥落，不能浇铸含锰较高的特殊钢种，只能浇铸普碳钢和低锰钢。
（2）铝碳质浸入式水口由于炼钢连铸技术的发展，熔融石英质浸入式水口的使用受到限制，尤其是在浇铸锰钢等特殊钢种时，石英质水口的耐蚀性较差，不能满足生产的需要从上世纪七十年代末至八十年代，这个时期基本以发展成熟的Al2O3-C质浸入式水口为主。
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浸入式水口
浸入式水口（submerged nozzle）是连续铸钢设备中安装在中间罐底部并插入结晶器钢液面以下的浇注用耐火套管。
浸入式水口的主要功能是防止中间罐注流的二次氧化和钢水飞溅。
浸入式水口的主要功能是防止中间罐注流的二次氧化和钢水飞溅；避免结晶器保护渣卷入钢液；改善注流在结晶器内的流动状态和热流分布。
并从而促使结晶器内坯壳的均匀生长，有利于钢中气体和夹杂物的排除。
由于浸入式水口对提高铸坯质量、改善劳动条件、稳定连铸操作、防止铸坯表面缺陷等方面，都有显著成效，因而在世界各国的板坯连铸和大方坯连铸都采用这种水口进行浇铸。
可以说，浸入式水口的出现，如同结晶器振动装置的发明一样，为连铸技术的发展带来了划时代的进步。
从1965年法国东方优质钢公司（SAFE）和联邦德国曼纳斯曼公司（Mannesman）首次采用浸入式水口以来，围绕水口材质、结构形状等方面，进行了大量的研究工作，出现了许多新的研究成果，从而使浸入式水口的应用效果更为显著。
浸入式水口材质对工艺质量影响的探讨
1 前 言
连铸保护浇铸足改善铸坏质量的一项重要措施。
用于连铸耐火材料的“四大件”，即浸入式水口、长水口、整体塞棒及滑板、定径水口，起到了输送钢水、隔断气体和控制钢流的作用。
特别足浸入式水口在连铸中用于中间包与结晶器之间，使钢流得到保护，防止钢水二次执化，促进夹杂物上浮，防止敞开浇铸时钢水对结晶器液面的冲击，减少钢水卷渣。
其材质主要有融熔石英质和铝碳质两大类，在生产中正确选用浸入式水口，对确保铸坏质量十分关键。
2 浸入式水口的主要理化指标
2.1 熔融石英质
熔融石英质以Si02为主，SiO2≥99%，常温耐压强度40MPa，显气孔率≤18%，体积密度约1.84g/cm 左右。
2.2 铝碳质
铝碳质本体部位以Al2O3为主，C及Si02为辅，Al2O3占35% , C占20%，渣线部位C占20% , Zr02占70%，常温耐扭强度23.34MPa，显气孔率≤16%，体积密度2.5g/cm左右。
3 浸入式水口的性能要求
3.1 对于小方坏连铸，一般采用直通式喇叭形水口，钢流沿若结晶器中心线向下流动，冲击力较人。
加之从上、下水口连接处的缝隙中吸入大量空气，造成流股在水口内极不稳定。
这样的流股进入结晶器后，使结晶器上部液面产生激烈的搅动，对渣线的侵蚀严重。
为此，浸入式水口应具备以下性能：
(1) 热震稳定性好；
(2) 耐钢水和熔渣的侵蚀和冲刷要强；
(3) 不易与钢水和脱执产物反应而发生堵水口现象，适宜多炉连浇等。
3.2 熔融石英浸入式水口抗热震性较好，但长时间使用存在稳定性差问题，并易形成硅酸盐夹杂，尤其足浇注高锰钢时，产生熔损大。
铝碳质浸入式水口含碳量20%~40%，但来源于脱执剂的Al2O3附在水口内壁而造成堵塞，导致偏流，致使附着物卷入，造成夹杂大型化的缺陷，添加到结晶器中的保护渣侵蚀产生的熔损大。
单一的铝碳质浸入式水口尚不能满足日益发展的连铸生产要求，需在材质、结构方面有新的改进。
3.3 在刚玉质耐火材料中外加6%的ZrO2，通过ZrO2晶粒周围微裂纹的增韧作用，可有效提高抗热震性，通过Zr02的补强作用，提高抗抑强度和耐扭强度。
3.4 为了提高铝碳质浸入式水口渣线部位的抗侵蚀性，延长水口的使用寿命，在水口渣线部位复合一层ZrO2-C层。
Zr02材料对高合金钢液有较强的抗侵蚀能力和抗冲刷能力，从而提高浸入式水口的使用寿命。
3.5 浸入式水口在结构上的改进，主要足在水口内部设置一层透气层，通过在水口内部的夹缝向透气层吹氩，可在水口内壁四周形成均匀气膜，防堵塞效果好。
铝碳质浸入式水口在浇铸铝镇静钢和含钦及稀土元素的钢种时，会发生堵塞水口现象。
经分析表明，粘附在水口内壁的聚集物，主要足Al2O3，Fe2O3和其它高熔点的执化物的混合物。
狭缝型浸入式水口能够有效抑制堵塞水口现象。
其常用的材质结构为：水口渣线部位为错碳质、水口本体为铝碳质，水口内壁为具有透气性的铝碳层，狄缝长度可达600mm，宽度1~2mm。
4 不同材质特性比较
4.1 热震稳定性
熔融石英的热膨胀率小，如含SiO299%的石英玻璃1000℃的热膨胀率为。
0.O5%~0.056%，而高铝质材料在1000℃是的热膨胀率为。
0.55%。
由于熔融石英的热膨胀率小，当温度急剧变化时产生的热应力就小，在使用前不需烘烤，铝碳质浸入式水口必须经过高温烘烤，否则易开裂。
熔融石英质较铝碳质的热震稳定性好。
4.2 洁净钢水性能
随若钢中Mn含量的增加，熔融石英质的熔速是直线上升，如图1所示。
渣线部位的融损足由于脱碳反应与熔渣作用，即钢中的Mn与Si02发生反应，并形成熔点为1250℃的低熔物，从而降低了水口中表面层粘度，引起剧烈的熔损，残熔物混杂到钢水中，易形成非金属夹杂。
因此，当钢中的Mn含量超过。
0.6%以上，铝碳质优于熔融石英质对钢水的洁净作用，使用熔融石英质浸入式水口足不适宜的。
生产实践表明，用熔融石英质浸入式水口浇Q345，水口侵蚀速度达
6~10mm/h，浇铸普碳钢则为1~1.5mm/h。
4.3 保护渣的作用
对于酸性保护渣，在高温钢水中，熔融石英质水口表面形成高粘度的玻璃层，并逐渐变成方石英，保护渣在一定的粘度和温度下不易渗入，熔融石英质比铝碳质对酸性保护渣的抗侵蚀性较强，如图2。
但保护渣中碱金属执化物越多，对水口的熔损量越人，熔融石英质水口受保护渣融损影响显著高于铝碳质水口。
5 浸入式水口的应用
5.1 浸入式水口使用寿命及效果的影响因素
5.1.1定径水口或快换水口的安装足否垂直，若不垂直，从定径水口下到浸入式水口的钢流直接冲击水口壁，使局部冲刷而降低使用寿命。
5.1.2定径水口足否对中，对中误差大，钢流在结晶器中的回流不均衡，既影响洁睁不平衡，又使浸入式水口熔损不均匀。
5.1.3钢水温度对浸入式水口影响极大，温度低，易堵塞水口；温度高，对结晶器及浸入式水口的熔损严重。
5.1.4钢水成分对浸入式水口熔损影响最大，钢水中[S]增多，熔损量大；[0]增多，熔损量增大，尤其足Al2O3高于[O]含量时，ZrO2熔损严重；低于[O]含量时，SiO2熔损严重；[Mn]对熔融石英质水口的熔损量极大，随着[Mn]的增多，熔损量急剧提高。
5.2 浸入式水口对工艺质量的影响
5.2.1浸入式水口的插入深度对结晶器液面的波动值有一定程度的影响。
随着插入深度的增大，结晶器上部钢液滞留程度增大，抑制夹杂物的充分上浮。
优良的结晶器浸入式水口应使结晶器液面平均波高值小，波动值稳定且最大波高值较小。
一般的浸入式水口的插入深度对于板坯侧孔上檐到液面h=100mm；对于方坏h=50mm。
5.2.2浸入式水口的形状在很大程度上支配着钢水在结晶器内的流动状况，也对非金属夹杂物上浮分离和凝固壳厚度的形成有重大影响。
因此，它足影响铸坏内夹杂物分布及铸坯表面缺陷等质量状况的非常重要因素。
对浸入式水口的通钢量要求一定的中孔流速，侧孔形状从水模试验及相关资料表明，矩形或椭圆效果好，且S侧孔×2/S中孔=3为宜。
5.3 铝碳质浸入式水口的堵塞原因及措施
5.3.1 原因
(1)水口中的SiO2与钢水中的Al、Ti生成网络状的Al2O3沉淀。
(2)耐材中的Al2O3被铝碳质中的C还原为Al，与钢中[O]反应生成Al2O3沉积。
(3)石墨良好的导热性使水口内壁及钢水界面温度降低，导致Al2O3沉积。
(4)铝碳中石果先期脱碳，造成水口壁凹凸不平，利于钢水中的Al2O3沉积。
5.3.2 防止水口堵塞措施
(1)采取在界面上形成低熔点物质的水口材质，可以有效控制水口附着Al2O3，如采ZrO2-CaO-C
质，由于CaO、ZrO2分解生成了CaO、ZrO2、Al2O3低熔物相，并随钢水的流动而消失，故有效地抑制Al2O3的附若生长。
(2)句浸入式水口内吹氢气，减少脱执产物附若频率。
(3)在中间包控制温度下降，使用带狭缝的绝热水口，减少脱执产物的附若频率。
(4)优化水口的几何形状，并使水口壁光滑，不易被钢水润湿等。
6 浸入式水口的工艺效果
浸入式水口对钢水质量的影响有正反两方面，一方面浸入式水口对钢流的保护作用，防止钢水的二次执化而洁睁钢水；另一方面同钢水发生化学反应并侵蚀而污染钢水。
浸入式水口的材质对钢中人型夹杂物的影响见表1。
出口角度减小，夹杂物个数少，Al2O3-C 质夹杂物大大小于石英质。
有关数据表明：Al2O3质造成的夹杂物尺寸仅为石英质夹杂物尺寸的一半。
表1 水口不同材质及出口角度对杂质的影响
材质浸入式水口出口角度°夹杂物个数（个/100cm2）
熔融石英质43 1.01
熔融石英质150.21
铝碳质30.05
7 结 论
7.1不同材质水口的热稳定性、耐腐蚀性、使用寿命等有所不同，其材质影响钢水的清洁度。
7.2石英质浸入式水口适用于浇注一般钢种，铝碳质浸入式水口适用于浇注优质钢种。
铝碳质浸入式水口对钢种的适应性强于石英质浸入式水口。
