在鋼的連續(xù)澆鑄過程中，作為連接鋼包和中間包的功能性耐火材料水口，在大多數(shù)情況下或是使用長水口，或是使用浸入式水口。最常使用的是長水口，它具有密封性好的特點，但缺點是在中間包內(nèi)鋼水容易發(fā)生紊流，大夾雜物容易卷入結(jié)晶器內(nèi)，且在更換鋼包時鋼包渣容易流入中間包內(nèi)。為解決這些問題，控制中間包內(nèi)鋼水的流動，連鑄技術(shù)人員做了許多努力，如在中間包內(nèi)加擋渣墻等。
1.實驗內(nèi)容
對三種浸入式水口結(jié)構(gòu)進行了實驗比較。A型水口為Ar氣從浸入式水口上部吹入，B型水口為通過浸入式水口內(nèi)的管子將Ar氣直接吹入水口內(nèi)的鋼水面，C型水口為在浸入式水口的耐火材料中開一道縫隙，把Ar氣從水口壁吹入鋼水面。由于C型水口能在水口壁的任意位置上開一個Ar氣吹入口，因此進行實驗時，將其分為把Ar氣吹入口浸漬在鋼水中的浸入式水口和沒有將水口浸漬在鋼水中而直接將Ar氣吹入口置于鋼水面上方的非浸入式水口。
2.結(jié)果和研究
為評價穩(wěn)定澆鑄時浸入式水口內(nèi)Ar氣的密封效果，因此根據(jù)保護氣氛分析結(jié)果求出了各種類型浸入式水口內(nèi)的N2分壓PN2(以下簡稱PN2)和Ar氣流量(以下稱QAr)的關(guān)系。由此可知，不論采用何種浸入式水口，隨著QAr的增大，PN2會減小，但采用C型浸入式水口時，PN2的減小與QAr減小無關(guān)，能確保良好的密封性。另外，對相同Ar氣流量時浸入式水口Ar氣吹入口的位置進行比較可知，從浸入式水口的吹入口到氣體取樣位置距離短時，PN2大。之所以盡管Ar氣濃度高，吹入口靠近鋼水面，但PN2仍然大，這是由于浸入式水口內(nèi)Ar氣和空氣混合所致。也就是說，不論在何種情況下，浸入式水口內(nèi)的空氣一部分會被卷入澆鑄的鋼水流中，與被吹入浸入式水口內(nèi)的Ar氣一起被帶入中間包內(nèi)，但大部分會從設(shè)置在浸入式水口上端的中間環(huán)形孔和鋼包縫隙排出浸入式水口。使用A型水口時，由于Ar氣從浸入式水口上部吹入澆鑄鋼水流的周圍，因此被吹入的Ar氣受澆鑄鋼水流的作用使向下流的速度增大，在浸入式水口內(nèi)的空氣和Ar氣充分攪拌混合后，空氣就變得不容易排出。另一方面，使用C型水口時，由于Ar氣從浸入式水口內(nèi)的鋼水面附近被吹入，因此Ar氣和空氣不易受澆鑄鋼水流的影響而攪拌混合，使空氣能更加有效地從浸入式水口排出。
根據(jù)更換鋼包時結(jié)晶器內(nèi)鋼水中T-[O]的變化可知，與A型浸入式水口相比，使用C型(浸入式)水口時幾乎看不到有吸T-[O]。另外，根據(jù)各種浸入式水口在穩(wěn)定澆鑄時和更換鋼包時結(jié)晶器內(nèi)鋼水的T-[O]和[N]的分析值，對更換鋼包時的吸收量進行了整理，結(jié)果可知，不論是T-[O]還是[N]都在1.0以下，這是鋼水不會被空氣而污染的區(qū)域。與使用A型和B型浸入式水口相比，使用C型浸入式水口時能抑制更換鋼包時鋼水被污染。
如前所述可知，浸入式水口內(nèi)Ar氣的密封效果通過改變Ar氣的吹入位置有了很大的好轉(zhuǎn)，但對影響產(chǎn)品質(zhì)量的板坯內(nèi)夾雜物進行評價是最重要的。因此，對相當于穩(wěn)定澆鑄部位和更換鋼包澆鑄部位的板坯的夾雜物，尤其是對有危害性的120靘以上的大夾雜物的數(shù)量進行了調(diào)查。結(jié)果可知，與A型水口相比，使用C型水口時120靘以上的大夾雜物的數(shù)量在穩(wěn)定澆鑄部位可減少大約50%，在更換鋼包澆鑄的部位可減少大約40%。
3.結(jié)束語
為優(yōu)化連接鋼包和中間包的浸入式水口內(nèi)Ar氣的密封性能，在實機上對各種浸入式水口進行了實驗，得出如下結(jié)論：
?。?）在穩(wěn)定澆鑄條件下浸入式水口內(nèi)的Ar氣密封性能可以用TAr進行調(diào)整，Ar氣吹入位置和浸入式水口內(nèi)鋼水面之間的距離越小，則TAr越小。結(jié)果可知，通過減小TAr，即使在QAr小的條件下也能獲得充分的密封效果。
?。?）更換鋼包時浸入式水口內(nèi)的PN2可以由(4)式求出，能采用同一指標對不同的浸入式水口進行評價。
?。?）使用在浸入式水口內(nèi)耐火材料中開一條縫隙，從浸漬部的內(nèi)壁面吹入Ar氣的C型(浸入式)水口時，板坯中120靘以上的大夾雜物的數(shù)量在穩(wěn)定澆鑄部位的可減少大約50%，在更換鋼包澆鑄部位的可減少40%。
?。?）使用C型浸入式水口時，阻礙多爐連鑄和飛濺金屬粘附在水口壁面影響浸入式水口壽命的情況比使用普通方式的A型水口減少大約三分之二，水口完全能夠重復使用。