浸入式水口（submerged nozzle）是連續鑄鋼設備中安裝在中間罐底部並插入結晶器鋼液面以下的澆注用耐火套管。浸入式水口的主要功能是防止中間罐注流的二次氧化和鋼水飛濺。
基本介紹
- 中文名：浸入式水口
- 外文名：submerged entry nozzle
- 功能：防止中間罐注流的二次氧化
- 採用時間：1965年
- 材質：熔融石英
- 影響因素：釉層的抗氧化因素
介紹,生產工藝流程,材質要求,結構類型,構造要求,側孔斷裂因素,
介紹
浸入式水口的主要功能是防止中間罐注流的二次氧化和鋼水飛濺；避免結晶器保護渣捲入鋼液；改善注流在結晶器內的流動狀態和熱流分布。並從而促使結晶器內坯殼的均勻生長，有利於鋼中氣體和夾雜物的排除。由於浸入式水口對提高鑄坯質量、改善勞動條件、穩定連鑄操作、防止鑄坯表面缺陷等方面，都有顯著成效，因而在世界各國的板坯連鑄和大方坯連鑄都採用這種水口進行澆鑄。可以說，浸入式水口的出現，如同結晶器振動裝置的發明一樣，為連鑄技術的發展帶來了劃時代的進步。
從1965年法國東方優質鋼公司（SAFE）和聯邦德國曼納斯曼公司（Mannesman）首次採用浸入式水口以來，圍繞水口材質、結構形狀等方面，進行了大量的研究工作，出現了許多新的研究成果，從而使浸入式水口的套用效果更為顯著。
生產工藝流程
浸入式水口製作工藝流程為：各種原材料經過混煉，成為混合均勻的複合粉體，經等靜壓成型，成為所要求形狀的生坯,經高溫燒結製成具有一定強度的製品，再經整形，加工成所需尺寸。最後經探傷檢查後，包裝出廠。
材質要求
浸入式水口材質基本要求是，耐鋼水溶損性能好，抗渣侵蝕能力強及良好的抗熱震性。常用的材質是熔融石英和Al2O3一C質兩種。
熔融石英質浸入式水口
以熔融石英為原料，採用泥漿澆鑄成型，高溫燒結。這種水口具有導熱係數小（1000℃時為2W/m·K），熱穩定性好，熱膨脹率低（如含99%SiO2的石英在1000℃時膨脹率為0.05%~0.06%）及不易結瘤等優點。使用前可不經預熱。因此套用較為廣泛。這種材質的缺點是不宜澆注含錳量超過0.5%的鋼種。因為Mn同水口中的SiO2反應，生成熔點僅1300℃的MnO·SiO2玻璃，從而大大降低了水口表面玻璃層的黏度，加速水口的熔損。
Al2O3一C質浸入式水口
以剛玉和石墨為基本原料，添加金屬矽、碳化矽等，在等靜壓機中成型，然後經保護燒結而成。這種水口結構均勻、與鋼水的浸潤性低、耐沖蝕性強。因此它適用於大多數鋼種的澆注。Al2O3一C質水口必須預熱後使用，否則，水口有開裂的浸m危險。在預熱過程中，會出現石墨燒損(脫碳)，使水口表面層的氣孔率增加，降低其抗侵蝕性。在澆鑄鋁鎮靜鋼時，脫氧產物α—Al2O3容易在水口內壁沉積，導致水口堵塞，影響連鑄生產的正常進行。該水口的另一缺點是抗渣性差，導熱性好，因而渣線部位侵蝕嚴重和水口內壁容易凝鋼，故需採取有效措施予以保護：如水口外加耐火纖維保護套，表面塗抹防氧化層，渣線部位用複合ZrO2—C質材料提高抗渣侵蝕性以及向水口內壁多孔耐火材料層通入氬氣等。
結構類型
浸入式水口的類型，按其外形和內部結構來分，基本上可以分為下列兒種，如下圖所示。
浸入式水口的結構類型如圖所示，a型帶有側孔的浸入式水口，側孔為兩個孔或四孔；b型為直通型浸入式水口；c型碗口為半球形的浸入式水口，為組合式水口，與中間包水口配合使用；d型外形為異形薄壁的浸入式水口，一般為薄板坯連鑄用水口；e型端面為平面的浸入式水口，通常為快速更換水口；f型內部鑲嵌有鋯質內芯的浸入式水口，為小方坯連鑄所採用。
構造要求
浸入式水口結構形狀要滿足如下要求：
1、注流運動應能緩和而均勻地沖洗凝固前沿；
2、儘量減低注流的衝擊深度而不引起結晶器液面的強烈翻動；
3、始終保持結晶器液面的高溫；
4、澆注過程不得吸入空氣。
5、應根據結晶器斷面尺寸、鋼種及拉坯速度作出適當的選擇。注流在結晶器內的流動狀態，一般採用水力學模擬實驗加以觀察。並據此確定水口結構及相關尺寸。
側孔斷裂因素
製作因素
浸入式水口側孔的製作方式有兩種：一種是用鋼模芯直接成型製得；另一種是採用銑刀加工.獲得。前者可能在成型和燒成過程中造成應力集中，產生隱形的毛裂紋，在連鑄澆注過程中產生開裂或斷裂;後者可能在機加工過程中產生振動造成水口側孔內裂，在使用中出現問題。但採用機加工水口側孔的優點是，水口側孔的尺寸和角度精確，只要採用好的工具機加I,可以克服加工產生振動的問題，最大程度地降低加工過程中對水口側孔造成的內傷。
釉層的抗氧化因素
浸入式水口在烘烤過程中，因水口表面的釉層厚薄不均勻或局部黏附不好，都有可能出現氣化斑點，造成水口側孔氧化脫碳，強度下降，造成水口在使用中損毀。
生產過程中的物流因素
浸入式水口的外形特點是：在有碗口部分的一端，比較粗，比較重；而在有側孔部分的一段，比較輕，外形細而長。因此，在成型、乾燥、燒成、機加工、噴釉、探傷和運輸工序中，要經過多次的搬動，都有可能造成水口側孔內傷，留下事故隱患。
鋼廠作業因素
在鋼廠因調度或其他原因，水口側孔部分的預熱時間過長，使該部分氧化脫碳，造成其組織結構疏鬆，性能下降，抗鋼水衝擊和擾動的能力降低，在使用中極易斷裂。有些鋼廠，在連鑄澆注過程感到鋼水流動不暢的情況下，疑似水口側孔內有堵寨物，習慣用鋼棒捅側孔清理，如果用力不當，很容易傷害到水口側孔，使水口在鋼水的作用下斷裂。在鋼廠，浸入式水口從庫房到安裝現場，也要經過多次運輸、搬運和檢查，受到外力的作用，特別是在浸入式水口烘烤好後，在檢查清理水口側孔時，比較容易遭到損傷，造成事故隱患。
