連鑄用長(zhǎng)水口、整體塞棒、浸入式水口(以下簡(jiǎn)稱(chēng)連鑄三大件)是連鑄工藝中非常重要的功能耐火材料。它們的作用是將鋼包、中間包、結(jié)晶器三位一體地連接起來(lái)，控流和導(dǎo)流鋼液，防止鋼水二次氧化，實(shí)現(xiàn)連續(xù)鑄造工藝。長(zhǎng)水口又稱(chēng)保護(hù)套管，安裝于盛鋼桶下方與滑動(dòng)水口裝置的下水口相接，連接鋼包和中間包，起著導(dǎo)流、防止鋼水氧化和飛濺的作用；整體塞棒在連鑄工藝中之作用是起著控制鋼水從中間包到結(jié)晶器流量；浸入式水口是連鑄過(guò)程的最關(guān)鍵的耐火功能部件，它安裝在中間包和結(jié)晶器之間，是鋼水從中間包輸送到結(jié)晶器的通道，即要保護(hù)鋼水不發(fā)生二次氧化，防止氮溶入或渣混入鋼水及防止鋼水飛濺，又要保證鋼液在結(jié)晶器內(nèi)有一合理的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布。根據(jù)它們所承受的使用條件和需要滿足的使用要求，長(zhǎng)水口、整體塞棒、浸入式水口采用抗熱震性?xún)?yōu)異的含碳耐火材料，在關(guān)鍵工作部位，如渣線、塞棒棒頭等處采用高抗侵蝕性的含碳材料。連鑄三大件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸依連鑄機(jī)不同而有所區(qū)別。

連鑄三大件雖然功能不同，但有著相同或相似的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用條件、性能要求等，因而在生產(chǎn)中采用幾乎完全相同的工藝。這3種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及高性能特點(diǎn)決定了它們從生產(chǎn)工藝到所用原料不同于其他耐火材料。除少量浸入式水口為熔融石英質(zhì)外，絕大多數(shù)為鋁炭質(zhì)：形狀之細(xì)長(zhǎng)需采用等靜壓成型，高石墨含量配料采用樹(shù)脂結(jié)合劑形成碳結(jié)合，保護(hù)氣氛熱處理。具體制造工藝過(guò)程包括以下主要工序：

原料一坯料制備一等靜壓成型一熱處理～機(jī)加工、探傷、檢選、表面防氧化涂層、包裝等。

連鑄三大件是一類(lèi)技術(shù)含量高的耐火材料產(chǎn)品，對(duì)工藝過(guò)程、工藝參數(shù)的選擇控制，對(duì)工藝裝備的水平都有較嚴(yán)格的要求，以保證產(chǎn)品質(zhì)量高度穩(wěn)定。

1)原料。連鑄三大件所用原料可分為如下幾類(lèi)：主體耐火原料，石墨原料，功能添加劑和有機(jī)結(jié)合劑等。原料的選擇對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)、使用效果有很大的影響。因此生產(chǎn)三大件產(chǎn)品對(duì)原料的純度、粒度、乃至結(jié)構(gòu)都有較嚴(yán)格的要求。

1)主體耐火原料。涉及多種高檔氧化物原料，如各種類(lèi)型的剛玉原料、電熔氧化鎂、尖晶石、電熔氧化鋯、熔融石英，電熔鋯莫來(lái)石等，依產(chǎn)品之不同和部位之不同而選擇不同原料為主體耐火原料。三大件產(chǎn)品本體用剛玉原料或高鋁原料，渣線采用部分穩(wěn)定的電熔氧化鋯原料，塞棒棒頭、水口碗部處依澆注鋼種不同而選用剛玉、電熔氧化鎂、尖晶石等材質(zhì)。熔融石英，鋯莫來(lái)石常作為改善抗熱震性原料部分引入。主體原料的種類(lèi)、品質(zhì)、粒度配比與產(chǎn)品抗熱震性、抗侵蝕性、抗沖刷性密切相關(guān)。一般骨料粒度不大于1mm，產(chǎn)品關(guān)鍵部位選用高純度電熔原料。

2)石墨原料。連鑄三大件產(chǎn)品中均大量采用天然鱗片石墨，石墨組分對(duì)產(chǎn)品的最重要貢獻(xiàn)是賦予其高抗熱震性以適應(yīng)使用時(shí)高溫鋼液的強(qiáng)烈熱沖擊。但其致命缺點(diǎn)是氧化問(wèn)題，石墨的氧化和連鑄操作條件、石墨的品位、粒度大小等都有關(guān)系。多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為石墨的純度越高，抗侵蝕性和抗氧化性越好，有些廠家對(duì)石墨原料還進(jìn)行精制處理以進(jìn)一步減少雜質(zhì)含量。

3)功能添加劑。為有針對(duì)性地改善連鑄三大件產(chǎn)品的使用性能，常在配料中加入一定量的起改性作用的添加劑，如防氧化添加劑抑制或減緩石墨在使用過(guò)程中的氧化，低熔點(diǎn)、低膨脹系數(shù)添加劑緩沖熱應(yīng)力提高抗熱沖擊性等。目前所應(yīng)用的功能耐火材料多數(shù)是碳結(jié)合的含碳耐火材料，防氧化問(wèn)題是在產(chǎn)品組成設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問(wèn)題。添加防氧化劑和表面防氧化涂層是在生產(chǎn)連鑄用含碳耐火材料時(shí)慣用的措施，常用的防氧化添加劑有金屬鋁粉、硅粉、碳化硅、碳化硼、AI-Si、從Mg合金粉等等。這些添加劑或者在熱處理過(guò)程中生成非氧化物如SiC、S3In4、SiMon、A1N等增強(qiáng)材料，或者在使用過(guò)程中它們可先于石墨與氧反應(yīng)，能將CO(g)還原成C，抑制制品中C的消耗速度；生成C和氧化物，提高耐火材料的致密度、形成保護(hù)層、促進(jìn)石墨結(jié)晶、提高高溫強(qiáng)度等。

4)結(jié)合劑。連鑄三大件幾乎無(wú)例外地采用酚醛樹(shù)脂作為結(jié)合劑，連鑄三大件的熱處理實(shí)際上就是控制樹(shù)脂碳化，形成碳結(jié)合，賦予制品有足夠的使用強(qiáng)度。所用樹(shù)脂的基本要求是性能穩(wěn)定、殘?zhí)几?、黏度合適。樹(shù)脂的特點(diǎn)是碳化時(shí)會(huì)排放和分解出大量氣體，對(duì)制品強(qiáng)度和氣孔率都有較大或決定性影響，進(jìn)而影響到了制品的使用性能，選擇一種合適的樹(shù)脂是生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)。樹(shù)脂的加入量因材料的不同、石墨含量的不同而有所區(qū)別，一般在總量的6％～12％之間。

(2)坯料制備。連鑄三大件坯料質(zhì)量是影響到后續(xù)工藝和最終產(chǎn)品性能好壞的非常關(guān)鍵的因素，是保證產(chǎn)品具有均勻一致組織結(jié)構(gòu)和性能的前提條件。對(duì)坯料的要求是：合適的樹(shù)脂加入量，各組分分布均勻，有造粒效果，流動(dòng)性好，成型性好。坯料制備設(shè)備和工藝參數(shù)的選擇對(duì)此有重要影響。常用混料設(shè)備為高速混練機(jī)，混料過(guò)程為按合理的加料順序加入骨料、預(yù)混合粉料、石墨、樹(shù)脂等，混練，兼具造粒作用。烘干設(shè)備可采用耐火材料常規(guī)干燥設(shè)備，也可采用流化干燥床，操作中要嚴(yán)格控制干燥溫度和坯料的干燥程度，以保障有良好的成型性能和坯體強(qiáng)度，一般干燥溫度不超過(guò)80℃。

(3)成型。根據(jù)連鑄三大件的外型細(xì)長(zhǎng)、中間有流鋼通道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用時(shí)高可靠性、高重現(xiàn)性的要求，生產(chǎn)中采用冷等靜壓應(yīng)是當(dāng)前最合適的成型方式，能保證細(xì)長(zhǎng)中空結(jié)構(gòu)的水口在整個(gè)長(zhǎng)度方向上具有相同的品質(zhì)。所用設(shè)備為冷等靜壓機(jī)，液體介質(zhì)，橡膠模套，鋼制模芯。較合適的工藝參數(shù)是壓力取120~200 MPa，一定的升壓、保壓和卸壓曲線。

(4)熱處理。熱處理作用在于使樹(shù)脂分解碳化，形成碳結(jié)合，賦予制品以合適的強(qiáng)度和性能。在熱處理工藝中，為防止石墨氧化，控制熱處理氣氛為惰性或還原氣氛，熱處理制度的制定參照樹(shù)脂在加熱過(guò)程中的揮發(fā)分的排出和分解反應(yīng)溫度而制定，熱處理溫度常取900～1250℃，熱處理設(shè)備多為梭式窯。

(5)無(wú)損探傷。連鑄三大件在使用上的不可重復(fù)性要求產(chǎn)品杜絕任何內(nèi)部損傷，產(chǎn)品檢測(cè)需采用無(wú)損探傷，所用儀器為X光探傷儀。

(6)加工和表面涂層。等靜壓成型品的外型尺寸，特別是配合尺寸尚達(dá)不到要求精度，三大件產(chǎn)品局部或全部外型尺寸需進(jìn)行加工。同時(shí)，為防止在現(xiàn)場(chǎng)烘烤和使用時(shí)免遭氧化，產(chǎn)品表面要涂以保護(hù)涂料。所配制的涂料在較低溫度下(600～750℃)能熔化成釉，并能在產(chǎn)品表面良好鋪展和能在較寬的溫度范圍內(nèi)維持黏度無(wú)大的變化，起到保護(hù)石墨不氧化作用。

雖然連鑄三大件在原材料選用，生產(chǎn)工藝，性能要求等方面有諸多相同之處，但由于使用位置不同，使用條件不同，所起的功能不完全相同，在最終產(chǎn)品的要求上有所不同，在材質(zhì)，結(jié)構(gòu)等方面還有各自的特點(diǎn)。