为连铸降耗铺好路

　目前，随着国内高效连铸技术的不断普及，滑动水口的使用寿命也在不断延长，钢包滑板的寿命已经由原来的1次~2次延长至3次~8次，较好地满足了连铸生产的需要。但是上水口的热修更换仍需要较长的时间，在钢厂操作环境恶劣的的情况下，操作工劳动强度较大。因此，延长上水口的使用寿命，减少上水口更换次数，缩短上水口的更换时间，可以有效提高钢包的周转效率，节省炼钢吨钢耐材成本，进而达到节省吨钢成本的目的。

　　根据现场上水口使用情况，上水口在清理过程中的损耗明显大于耐材自身的侵蚀情况。根据此种情况，尽量避免上水口在清理过程中的损耗，可以有效延长上水口的使用寿命。因此生产一种易于清理、用量均一、存放时间足够长的新型火泥制品势在必行。

　　目前现有的上滑板和上水口的接缝火泥多以磷酸盐、水或水玻璃结合的刚玉-碳质、刚玉-铬质或高铝质火泥和卤水结合的纯镁质或镁碳质火泥。这些类型的火泥在使用过程中普遍存在着以下几种缺点：一是抗侵蚀性能差，使用过程中易发生夹钢情况。二是每批次的使用过程调整火泥塑性和黏稠度存在着不稳定性。

　　在加入结合剂环节，加入量的多少大多依赖于操作工的经验，并且随着存放时间的长短，火泥的状态也存在着较大差别，完全凭经验判断。同时，在火泥的使用量上，用量也没有一定的参照标准。然而，如果火泥使用量较少，可能会导致穿钢事故；用量过多，则会造成多余的火泥进入机构模腔，造成滑板面压失衡，进而出现滑板断裂或滑板面之间夹钢或穿钢事故。三是烧结性过强，造成用后黏接上水口不易清理，清理过程中导致上水口机械损坏严重；由于收缩较大，易造成滑板和上水口之间出现夹钢和穿钢事故。

　　根据以上火泥在现场使用中发生的情况，有研究人员通过试验，对火泥垫制品的优化进行了研究。

　　对比试验

　　火泥垫分析。研究人员将市场上火泥垫取样分析发现，火泥垫外观颜色均为黑色，本身有着较强的黏结性和塑性，受力后容易出现变形，但是变形后，基本无裂纹现象出现。可能是为防止在包装过程中出现黏连情况，每片需要使用塑料纸进行包装，存放时间可以达到4～6个月保湿不干且不出现开裂现象。针对市场上A、B两个公司火泥垫的化学分析数据。可以看出，火泥垫的主要化学成分为氧化铝、二氧化硅和碳，三者占到98%以上。

　　借助于XRD（X射线衍射）和SEM（扫描电子显微镜）分析，研究人员进一步发现火泥垫的主要成分均以刚玉或莫来石等原料为主，辅助用料分别有氧化铝微粉、黏土细粉、碳化硅、石英、三石原料（硅线石、蓝晶石或红柱石）、铝硅抗氧化剂和石墨粉等等。

　　试验用原料。主要采用电熔白刚玉（其粒度分为0.5mm~0mm、180目、320目）、氧化铝微粉、广西白泥、石墨、碳黑以及抗氧化剂和结合剂等。

　　结合剂选择。在火泥垫的设计中，最主要的一个因素为结合剂的选择，它要求可以长期存放且不变硬不开裂，保存时间不能短于3个月。因此在结合剂的选择上，研究人员分别试验了蒽油、热固酚醛树脂、引流砂专用树脂以及两种专用结合剂，最终选择专用结合剂，不仅解决了搅拌问题，同时解决了存放时间短的问题，存放时间达到了4~6个月。

　　塑性的调节。为了使配方原料塑性达到最好，首先，研究人员对颗粒粒度级配进行了试验。为了较明显地对比出塑性的好坏，暂时使用水作为结合剂进行试验，其中分别对比了180目、320目电熔白刚玉细粉以及两种复合加入的情况，最后通过颗粒级配公式计算和试验实际相结合，选出最佳的粒度级配。将粒度级配调整前生产的火泥垫放置2周后折叠，可见折叠后火泥垫表面粗糙空隙多且开裂现象严重。将粒度级配调整后生产的火泥垫存放时间2周后折叠，可见折叠后火泥垫表面光滑且没有裂纹现象出现。由此可见，粒度级配调整后，火泥垫的塑性得到明显改善，开裂的现象得到有效控制。 

　　其次，研究人员对比了不同白泥加入量对塑性的影响情况，加入量分别为0%、5%、10%、15%，发现白泥加入量超过10%以后，泥料的，塑性明显变差，折叠时直接出现断裂的情况；不加白泥时，泥料料性虽然较软，但是塑性不够。因此较理想的白泥加入量在5%~10%之间。确定好白泥加入量后，加入结合剂进行进一步的对比实验，发现白泥加入量在5%和10%时，泥料初始性质没有太大的区别。但是成型后自然放置一两天后，加入5%的火泥垫出现裂纹。由此确定，火泥垫中白泥的合理加入量为10%。

　　改进生产以方便应用

　　在火泥垫的生产工艺中，研究人员首先使用了专用结合剂A在搅拌机进行直接搅拌，搅拌结束后，立刻进行成型压片，发现成型后，放置一天，火泥垫出现裂纹，裂纹比例在60%以上。

　　为此，研究人员对搅拌好的泥料进行困料，困料时间大于24小时，再进行成型压片，成型后放置一天，发现出现裂纹的比例明显减少，裂纹比例在20%左右。因此在火泥垫的生产工艺中，困料工艺必不可少，它可以使结合剂得到充分的分散，使料性更加均匀，有效抑制裂纹产生。此外，研究人员还改变搅拌方式，使用带有碾砣的搅拌机，在其他条件完全相同的情况下，对比了不困料和困料24小时后成型的垫片，发现出现裂纹所占比例基本相同，都在20%左右。由此看出，在生产过程中不同的生产设备和生产工艺都将对火泥垫的实际生产，产生较大影响。

　　在使用专用结合剂A时，虽然对搅拌方式和困料工艺进行控制，但是放置一段时间后，总是有部分火泥垫出现裂纹，和火泥垫设计要求仍存在一定差距。

　　最后，研究人员使用专用结合剂B后，成功地解决了裂纹问题。专用结合剂B之所以可以很好的解决裂纹问题，其原因可能是：一方面，在结合剂中尽可能去除了水分，使得在结合过程中避免了水分造成的不浸润现象出现；另一方面，黏度的提高可以很好地起到黏接的作用，在这两方面的作用下，很好地解决了火泥垫的开裂问题。

　　将按照上述工艺配方生产的火泥垫在南方某钢厂80吨钢包（滑板使用1次）进行了大批量使用和山西某钢厂120吨钢包（滑板使用2次）进行了大批量应用。两个钢厂通过火泥垫的应用，有效地减少了清理上水口和上滑板接缝处火泥造成的不必要的机械损毁，使得两钢厂上水口使用寿命分别由10次~12次延长至15次~18次和由13次~15次延长至20次~22次，同时大大降低了工人的劳动强度，在降低了火泥的消耗量同时，还提高了现场的安全操作系数。