高效連鑄用功能耐火材料發(fā)展和研究動向

1、.高效連鑄用功能耐火材料發(fā)展和研究動向李紅霞 劉國齊 楊 彬中鋼集團洛陽耐火材料研究院 洛陽 471039摘 要 在高效連鑄技術發(fā)展的推動下，連鑄用功能耐火材料的主要進展是使用壽命上有明顯提高，開發(fā)了復合結構水口解決水口堵塞和適應高侵蝕性鋼種連鑄，在水口結構上以數(shù)值模擬和水模擬結果為優(yōu)化設計依據(jù)，保證流場穩(wěn)定、連鑄工藝穩(wěn)定和鑄坯質量提高。關鍵詞 高效連鑄、功能耐火材料、數(shù)值模擬、水模擬 在實現(xiàn)了高連鑄比的發(fā)展后，連鑄技術的主要發(fā)展內(nèi)容是高效連鑄、高品質鋼連鑄和近終形連鑄以提高連鑄機生產(chǎn)效率、發(fā)展中包冶金和優(yōu)化結晶器流場減少非金屬夾雜提高鑄坯質量。 連鑄用功能耐火材料(保護套管、整體塞棒、浸入式

2、水口)是連鑄技術的關鍵耐火材料，產(chǎn)品在使用中起著特定的功能作用，如控流作用、吹氣攪動作用、防止二次氧化保護澆鑄作用、決定鋼液在結晶器內(nèi)的流場分布等。高速連鑄是在保證鑄坯質量的前提下提高鑄機產(chǎn)量和實現(xiàn)鑄機與熱軋生產(chǎn)率匹配的重要手段。拉速的提高，必然導致鋼水流速和流量的提高，拉速提高造成結晶器內(nèi)鋼水較大的表面流速和液面波動、為控制鋼水流動而采用的電磁制動以及為改善結晶器的傳熱與潤滑而采用的高熔化速度、低熔點、低粘度的保護渣，這些變化都會加劇對功能耐火材料沖刷和侵蝕，要求功能耐火材料提高性能才能夠保證高速連鑄的高爐次連鑄的順利實現(xiàn)。同時，高速連鑄時液面波動和不穩(wěn)定性增大，增加了結晶器漏鋼和卷渣的幾率

3、，增加了夾雜物上浮阻力，對水口防堵和穩(wěn)流要求提高，高性能、功能化、合理結構的連鑄“三大件”是高效連鑄的順利實施的重要保障條件。在連鑄技術發(fā)展的推動下，連鑄技術的關鍵耐火材料功能耐火材料適應高效連鑄的高可靠性、高壽命和結晶器流場穩(wěn)定性要求、也有了很大的發(fā)展和進步。主要進展有：優(yōu)化材料性能和材料選擇明顯提高使用壽命，發(fā)展材料功能，防堵塞、不污染鋼液和減少增碳，應用計算機模擬和水模擬技術設計產(chǎn)品結構優(yōu)化流場。1高壽命連鑄用功能耐火材料的發(fā)展 連鑄用長水口(保護套管)、整體塞棒、浸人式水口使用條件苛刻，在性能指標、質量穩(wěn)定性等方面都有著非常高的要求，材質特點是采用抗熱震性優(yōu)異的高檔含碳耐火材料，使用特

4、點是一次性使用和制品關鍵部位的使用效果決定其使用壽命。浸人式水口的使用壽命取決于渣線，長水口使用壽命取決于上端(頸部)、渣線和下端出鋼口，整體塞棒使用壽命取決于棒頭，連鑄三大件使用壽命的提高主要是提高這些部位的抗渣液、鋼液侵蝕性和抗沖刷性等性能。11浸入式水口 1)浸入式水口渣線材料的發(fā)展ZrO2-C材料是當前浸入式水口最通用的渣線材料，ZrO2具有優(yōu)異的抗渣性，鱗片狀石墨除抗渣潤濕外主要作用是賦予ZrO2-C材料以優(yōu)異的抗熱震性。渣線材料的抗侵蝕性是決定水口使用壽命的關鍵因素，了解材料損毀過程機理是材料性能優(yōu)化的依據(jù)。國內(nèi)外對渣線材料的損毀過程機理已進行了大量的研究。多數(shù)研究認為ZrO2-C

5、材料的侵蝕是石墨和ZrO2交替被侵蝕的過程，即與鋼液接觸時，ZrO2不被侵蝕，石墨溶解于鋼液中或被氧化，使ZrO2顆粒暴露；與渣液接觸時，石墨和渣液不浸潤，ZrO2顆粒被溶蝕、分解，暴露出石墨，如此反復進行，造成渣線材料的蝕損。保護渣、鋼液和ZrO2-C材料的顯微結構對侵蝕速度都有重要影響。ZrO2-C材料的發(fā)展，主要還是在保證抗熱震性前提下通過顯微結構精細化設計來提高渣線材料抗侵蝕性，如優(yōu)化電熔氧化鋯原料和石墨的比例，粒度組成、采用特制的結合劑樹脂等等。兼顧抗熱震性，ZrO2-C材料合適的ZrO2含量在1015之間。調(diào)整ZrO2粒度組成可使ZrO2-C材料的抗侵蝕性提高，表1給出了不同ZrO

6、2粒度組成對ZrO2-C材料的抗侵蝕性影響1。氣孔率和氣孔分布對ZrO2-C材料的抗侵蝕性影響超過ZrO2含量影響，通過降低氣孔率和使氣孔微細化，對提高抗侵蝕性有明顯作用2，、繹討優(yōu)化以及i車鑄技術的提高，浸入式水口使用壽命滿足了連鑄爐次的提高。 2)近終型連鑄用浸人式水口 近終型連鑄是發(fā)展高效連鑄的一個重要方向，薄板坯連鑄是到目前為止發(fā)展最成功的近終型連鑄技術。當前我國薄板坯連鑄在全球鋼鐵界是發(fā)展最快、產(chǎn)能最大，技術水平已達到國際先進。薄板坯連鑄用浸入式水口是其重要相關技術之一，對連鑄爐次的高低起很關鍵的作用。與常規(guī)連鑄相比，薄板坯連鑄的特點是拉坯速度高(4060米min)，保護渣侵蝕性強，

7、浸入式水口結構復雜，要求功能耐火材料有更高的性能和更長的使用壽命，以保證近終形連鑄生產(chǎn)的穩(wěn)定性和高效率。常規(guī)連鑄用浸入式水口在材質上采用含碳耐火材料，保證了高抗熱震性和使用的安全性及一定的使用壽命，但將之簡單應用到薄板坯連鑄存在如下的不適應：一是使用壽命上的與近終形連鑄高效率的不適應，二是性能與強化了的使用條件不適應，二者需要有一提升，特別是渣線ZrO2-C材料的性能需進行優(yōu)化。由洛耐院開發(fā)的薄板坯連鑄用異形浸人式水口，具有優(yōu)良的抗熱震性、渣線抗侵蝕性高、水口碗部及內(nèi)腔耐沖蝕性優(yōu)良等特點嘲，表3為開發(fā)生產(chǎn)的薄板坯連鑄用浸入式水口性能指標，其渣線材料的特點是選用優(yōu)質電熔ZrO2原料，較低的碳含量

8、，較低的氣孔率，使用壽命在12小時以上，達到國際先進水平，滿足鋼廠連鑄牛產(chǎn)的需要。 3)高侵蝕性鋼種和潔凈鋼連鑄用浸人式水口常規(guī)鋁碳材質浸人式水口不適應潔凈鋼、高級鋼，如汽車用超低碳鋼板、電工鋼等和一些高侵蝕性鋼種如高氧鋼、鈣處理鋼、高錳鋼等連鑄要求，存在對鋼液增碳，內(nèi)壁、特別是吐鋼口異常蝕損造成鋼品質降低、流場變化、卷渣可能增加、使用壽命明顯下降等問題，需使用其他抗侵蝕性高的內(nèi)襯材料。尖晶石膨脹系數(shù)和剛玉相同，低于MgO，耐鹼性渣和FeO侵蝕性優(yōu)于剛玉，表4給出了A12O3C、尖晶石一C材料性能對比4。 日本品川公司5開發(fā)的尖晶石內(nèi)襯和尖晶石一碳出鋼口浸入式水口，用于澆鑄高氧鋼(C含量<

9、;40ppm，氧含量在100600ppm使用壽命比鋁碳材料提高了3倍。同樣也適用于高錳鋼(12 massMn)、不銹鋼、易切削鋼(S 03，O 100一150 ppm)、鈣處理鋼等。澆鋼過程中，鋁碳材料中的A12O3和Mn、Fe、O反應生成(Mn、Fe)O·A12O3，進而與鋼液中夾雜MnOFeO反應生成液相，導致蝕損和加快石墨氧化及向鋼液中溶解。尖晶石和FeO、MnO不反應、而且能在表面形成一尖晶石為主的致密層，此致密層可抑制石墨向鋼液中溶解，提高吐綱口抗蝕性，穩(wěn)定流場，提高鑄坯質量。洛耐院開發(fā)的低碳尖晶石一碳內(nèi)襯水口用于高侵蝕性鋼(成分：C009，Mn 11515，P 004一0

10、09，S 004一009，Si003，Pb001)連鑄，連鑄爐次成倍增加。圖1為連澆180min后水口碗部和流鋼通道形貌照片，表面干凈，幾乎看不出有任何侵蝕。12 長水口 長水口是進行保護澆注提高鋼質量的重要功能耐火材料。在某種程度上來講，長水口的抗熱沖擊性是連鑄三大件中要求最高的。當前國內(nèi)鋼廠連鑄用長水口已是不預熱直接使用，澆鋼開始冷態(tài)與高溫鋼液接觸，水口內(nèi)表面溫度瞬間升至鋼液溫度，極其強烈的熱沖擊，極易產(chǎn)生裂紋，龜裂，裂開。因此，高抗熱沖擊性為首要保證性能，相應材料應具與此使用性能相關的低的熱膨脹系數(shù)、低彈性模量、高熱導率、高斷裂功。初期保證長水口在熱震上的可靠性所采用的措施是較高的石墨含

11、量，并加入低膨脹系數(shù)材料一熔融石英，長石，鋯莫來石等，降低材料的熱膨脹率和彈性模量，但使用壽命較低。 長水口使用壽命和材料抗鋼液侵蝕、沖刷的能力相關。長水口使用中不同部位蝕損速度和蝕損機理因工況不同而不同，幾個蝕損嚴重的部位分別為：渣線一受中包覆蓋劑侵蝕；鋼液流出口的浸入鋼液部位受鋼液強烈沖刷侵蝕氧化作用；頸部一鋼液偏流沖刷及吹氧清掃；與滑動水口結合部一密封不嚴造成吸氣氧化失碳，其中尤以浸入鋼水中部分和頸部最為嚴重6。采用層狀結構是目前不預熱長水口主要結構形式。內(nèi)外采用不同的組成：直接接觸高溫鋼液的內(nèi)層低碳或無碳、高的氣孔率，低的導熱系數(shù)，降低了外層材料中的熱應力，外層材料為低SiO2含量的鋁

12、碳材質，提高抗鋼液侵蝕性。層狀復合的方法既能保證鋁碳材料的抗熱震性，也能顯著提高材料的抗侵蝕性，在不降低抗熱震性的前提下提高了使用壽命。層狀材料具有較高的整體強度和斷裂韌性，是獲得高可靠性和高使用性能的有效途徑，結合減少熔融石英的含量、合理的組成、顯微結構設計等措施開發(fā)的高性能不烘烤長水口，具有優(yōu)異的抗熱沖擊性、抗渣性和抗鋼水沖蝕性，和較高的使用壽命。新發(fā)展的長水口還有按照水口各部位的損毀機理和損毀過程不同而在水口上下采用不同的材料組成、在水口形狀上進行優(yōu)化，即增加水口渣線以下部位厚度，下端采用鍾罩型結構7。其上下材料組成如表5中所列，上部材料具有高的強度和優(yōu)異的抗熱沖擊性，能承受下部重量增加

13、的強度要求，下部材料具有良好的抗侵蝕性和抗鋼液沖刷性，使用效果是壽命提高，中包流場改善。 同其他許多耐火材料相似，長水口使用效果的好壞與使用時操作條件的優(yōu)化有很大關系。Hideaki8在其文章中指出近十年來日本長水口的使用壽命有了很大的發(fā)展，不少鋼廠已達到能穩(wěn)定在30一40澆次，主要措施有操作技術的改進，如良好的預熱，合理的吹氧清掃程序；水口材料性能的提高改進，包括有提高力學性能指標，以承受水口振動應力；內(nèi)襯采用低碳含量材質，減少了鋼液沖刷；開發(fā)出先進的水口表面防氧化涂料和使用無SiO2材料，以保證產(chǎn)品質量的高度穩(wěn)定和一致性。在國內(nèi)，實際生產(chǎn)中連澆爐次高、連鑄時間長時，長水口的使用壽命還不能和

14、浸人式水口和整體塞棒同步，主要問題是出鋼口部位和碗部抗鋼液侵蝕和沖刷性能不夠。為適應提高長水口壽命的需要，開發(fā)有無硅鋁碳長水口，性能指標如表6中所列，使用壽命有明顯提高。13 整體塞棒 塞棒安裝于中間包，與內(nèi)裝式浸入式水口或中包上水口配合，在連鑄工藝中控制鋼水從中間包到結晶器流量，以保證鋼水在結晶器中液面穩(wěn)定和連鑄工藝的穩(wěn)定。在材質選擇上，以保證安全使用為第一要素，一旦失控，由于塞棒的不可更換性將會造成連鑄中斷。通常棒身、棒頭、渣線采用不同的配料組成。棒身無例外地選擇A12O3-C材質，其主體耐火原料依現(xiàn)場使用條件而選用高檔電熔剛玉原料或特級礬土熟料，渣線部位受中包覆蓋劑和鋼液作用，多數(shù)情況采

15、用以高檔電熔剛玉為原料的A12O3-C材質，在強侵蝕情況下也選用ZrO2-C材質。決定塞棒控流功能和使用壽命的關鍵部位是塞棒棒頭，保證棒頭材料的高性能就顯得十分重要。其常用材質有兩種，A12O3-C材質棒頭和MgO-C材質棒頭，需視澆注鋼種和耐火材料的反應選擇。真空度較高時，MgO會與C反應，造成棒頭侵蝕加快，鋼液Ca含量高時，與A12O3反應，加快棒頭沖蝕，不能長時間連鑄。針對不同鋼種，不同操作條件選擇合適材質棒頭，如A12O3-C棒頭比MgO-C棒頭更適合于A1鎮(zhèn)靜鋼，而后者非常適合于鈣處理鋼，澆鋼時棒頭表面形成的含CaO-A12O3系化合物和MA、M2S之薄的渣膜能有效保護棒頭不被鋼水侵

16、蝕。 塞棒的發(fā)展重點也在棒頭材質的變化上。就目前正常應用的A12O3-C材質棒頭和MgO-C材質棒頭而言，有些情況下二者都不能完全滿足使用壽命要求，需要設計更合適或有更高抗鋼液侵蝕性的棒頭材料。韓國朝鮮耐火材料公司開發(fā)了適應高氧鋼連鑄的含A1N棒頭材料，使用時表面AlN氧化形成A12O3致密層，提高壽命；尖晶石-MgO-C材質棒頭材料，使用時表面形成尖晶石致密層，提高壽命，并且對A1鎮(zhèn)靜鋼、鈣處理鋼都有適應性。表7為這兩種棒頭材料的性能指標9，102水口防堵功能進展 連鑄過程中的水口結瘤或堵塞是一常常發(fā)生的現(xiàn)象，在上水口、滑動水口、浸入式水口都有發(fā)生，特別以在浸入式水口中的結瘤最為常見，水口結

17、瘤或堵塞對鋼液潔凈度以及流場穩(wěn)定有直接影響。鋼種不同，澆鋼條件不同，水口結瘤或堵塞的機理和堵塞物的種類也不完全相同。水口結瘤影響到正常的澆注過程并影響鑄坯質量，嚴重時甚至水口堵死，成為限制連澆爐次、提高連鑄效率的障礙。防止水口結瘤對高級鋼、潔凈鋼連鑄和高效連鑄具有更重要的意義。 水口結瘤是一多因素作用結果，主要結瘤物是鋼液中的夾雜物和脫氧產(chǎn)物，而結瘤過程則和耐火材料與鋼液間的反應，鋼液的溫度，鋼液在水口中的流態(tài)，鋼液中的夾雜物或脫氧產(chǎn)物的類型，水口內(nèi)襯成分及水口內(nèi)表面的光滑程度等等因素有關11，12?？梢越频貙⑺诙氯^程分為兩個階段：第一階段是水口內(nèi)表面的粗糙化，即鋼液及其內(nèi)夾雜物與水口表

18、面作用，產(chǎn)生反應層(脫碳層)或冷鋼層，造成水口內(nèi)表面粗糙不平，表面附近渦流增加，使表面附近鋼液中夾雜物向水口表面遷移趨勢增加，在表面沉積的幾率增大，第二階段為鋼液中夾雜物在此反應層(脫碳層)或冷鋼層上的沉積，而且第一階段對是否發(fā)生堵塞起決定性的作用。浸人式水口最易堵塞的部位是碗部和吐鋼口，此處鋼液的流場由于截面和流向的突然變化，而產(chǎn)生了渦流或滯流層，鋼液中夾雜物受指向耐火材料表面的力的作用，易于在水口內(nèi)表面形成沉積，并進而形成表面反應層，導致更多的沉積； 在水口防堵方面，主要發(fā)展的是兩種防堵形式，物理防堵和材質防堵。物理防堵主要通過采用帶吹氣結構水口，使用時吹氬來阻止鋼液中夾雜物沉積，相對于吹

19、氣滑板、吹氣浸入式水口，吹氣中包上水口更有效。材質防堵是在水口內(nèi)復合具有防堵功能的內(nèi)襯，較早期應用的是ZrO2-CaO-C材質復合內(nèi)襯，其防堵的原理是CaZrO3與鋼中夾雜物、脫氧產(chǎn)物A12O3反應生成低熔點相被鋼液沖走，減少沉積結瘤，但在使用中存在不耐沖蝕和在有些場合使用時防堵效果差的問題。目前應用最多的是無硅無碳的尖晶石復合內(nèi)襯，可抑制耐火材料和鋼液中A12O3的反應或附著，保持水口內(nèi)表面光滑，起防止結瘤作用。通過采用無硅無碳內(nèi)襯材質防A12O3結瘤，還有減輕了水口對鋼液的碳污染和硅污染，降低由鋼液沖蝕造成的水口內(nèi)壁蝕損，提高水口使用壽命的作用，是浸人式水口的發(fā)展方向。在防堵水口方面最新的

20、發(fā)展是由LWB公司開發(fā)的白云石碳內(nèi)襯水口13。與其他防堵材料相比，對非常容易產(chǎn)生A12O3沉積的鋼種(如鋁鎮(zhèn)靜鋼等)白云石一碳材質顯示了明顯的優(yōu)勢。表8中列出了燒結白云石上水口和白云石一碳浸入式水口(內(nèi)襯)的組成和性能指標?，F(xiàn)場使用顯示：以燒結白云石上水口取代中包吹氣上水口可完全消除沉積，同時具有免吹氣、增加連鑄爐次，減少原吹氣水口造成的結晶器液面波動和鑄坯表面缺陷等效果。以白云石一碳為內(nèi)襯的浸入式水口連鑄350min鋁鎮(zhèn)靜鋼內(nèi)壁無附著，同比鋁碳質水口180min A12O3附著15 mm。 總之，消除或防止水口結瘤具體采用措施要視堵塞過程不同而行，要結合實際造成堵塞的原因有針對性地設計和選擇

21、防堵內(nèi)襯材料。3計算機數(shù)值模擬和水模擬在連鑄三大件結構設計上的應用浸入式水口的結構對結晶器內(nèi)鋼液流場和溫度場分布有重要影響，進而影響著連鑄工藝的穩(wěn)定性和鑄坯質量。結晶器內(nèi)鋼液合理的流場分布有助于鋼中夾雜物的上浮，防止卷渣現(xiàn)象的發(fā)生，有助于在各個方向形成均勻的坯殼，減少對己形成坯殼的熱沖擊力，同時流場必須補償自由表面上熱量的散失保證熔化保護渣，以使保護渣填充到坯殼和模型壁間隙，起潤滑和熱量傳輸重要作用。合理的流場減少或消除搭橋，沖刷坯殼，拉漏等事故。水模擬和計算機數(shù)值模擬研究已成為優(yōu)化設計浸人式水口結構的重要手段。 高拉速是實現(xiàn)連鑄高效率的一個重要手段，然而拉坯速度大時，單位時間內(nèi)注人結晶器內(nèi)的

22、鋼液量增大，結晶器內(nèi)的鋼液流速和彎月面湍動加劇，造成凝固坯殼不穩(wěn)定，流股沖擊深度加大，夾雜物難以上浮，同時還易造成卷渣和鋼液面裸露，產(chǎn)生新的夾雜物，從而降低鋼水的潔凈度，更甚會引起漏鋼等事故。因而原有流場不適應高拉速條件，優(yōu)化高拉速條件下結晶器內(nèi)的流場顯得尤為重要。浸入式水口結構參數(shù)如水口內(nèi)徑、出口導角、出口形狀等對結晶器內(nèi)流場有重要影響。水口出口面積比(水口出口與人口的面積比)增大，在同一流量下，水口出口處流速減小，沖擊動能減小，沖擊深度上移，對凝固坯殼沖擊減弱，漏鋼機會減?。坏珱_擊點的上移會加大上回流區(qū)的流動，更容易影響到液面波動。水口出口導角對結晶器內(nèi)的鋼液流動形式影響較大，當出口導角增

23、加后，向下流股沖擊深度增加，向上流股減弱，液面平靜，保護渣覆蓋良好，但夾雜物上浮困難。洛陽耐火材料研究院利用自有的水模擬裝置研究了水口出口面積比和和幾種類型水口對CSP結晶器流場的影響。裝置采用PIV速度測量系統(tǒng)和波高測試系統(tǒng)，圖2為PIV速度測量原理圖。圖3和圖4分別是拉速42 mmin時不同出口面積比對結晶器流場和結晶器表面波動的影響，可以看出水口出口面積比改變后結晶器流場的基本特征沒有較大程度的變化，呈一主流兩回流的形式，射流沖擊點位置及射流角度均沒有明顯的變化。隨著水口出口面積比的變大，表面流速有降低的趨勢，表面波動減小，說明水口出口面積比的變大有助于減緩結晶器彎月面湍動，降低卷渣的幾

24、率。 水口出鋼口結構對流場的影響：針對CSP結晶器出口為1300mm×90 mm時，對四種不同出鋼口結構的水口(示意圖見圖5)在同一工況下進行了流場測試，結果見圖6和圖7?？梢钥闯龉ば?、型和型流場呈現(xiàn)一主流兩回流的形式，沖擊點位置和射流角度也有明顯差別。其中型流場的上下回流較復雜，各有兩渦心存在，I型、型流場上下回流各有一個渦心。型流場與前三者有明顯差別，下回流有一個渦心存在，沒有上回流生成，射流上部的流體大部分是下回流引起的，還有小部分是由水口上部出口貢獻。水口類型不同，結晶器液面不同位置的波動也會有所不同。在彎月面處工型水口波動較小，水口一側波動較??；和型水口在彎月面和水口處的波

25、動較大，窄邊和水口中間位置波動較??；型水口在彎月面處波動較小，而在水口附近波動較大。通過比較可以看出，型水口的表面波動相對較大。浸入式水口中鋼液偏流(biased flow)在中包滑板控流的連鑄過程中是一較普遍存在的現(xiàn)象，其直接影響為：鋼液在結晶器中流動不平衡，造成保護渣厚度分布不均，液面易結冷鋼，是漏鋼的隱患；易造成液面卷渣，鋼水溫度不均，進而造成鑄坯夾渣和表面裂紋，給生產(chǎn)安全，質量控制均帶來較大的威脅，增加了高品質鋼生產(chǎn)難度。 日本品川公司以水模擬研究為基礎開發(fā)出了段差式(Annular Step)浸入式水口和內(nèi)壁有凸起結構(Mogul)水口，有效解決了偏流及其影響，鑄坯質量得到了明顯的改

26、善，使組織高品質鋼(如IF鋼)生產(chǎn)得以實現(xiàn)，已在連鑄生產(chǎn)中廣泛應用14，15。 水模研究結果顯示，常規(guī)水口(直通式內(nèi)腔)出鋼口處鋼液偏流，只形成一個大渦流，左右兩側出鋼口速度不平衡，出鋼口上沿附近甚至有回流現(xiàn)象，易引起卷渣。段差式結構的浸入式水口內(nèi)腔直徑為分段變化的，流經(jīng)水口鋼液的流態(tài)在水口中發(fā)生變化，減小了渦流和水口內(nèi)表面的鋼液滯流層，穩(wěn)定鋼水在水口內(nèi)的流動，消除鋼液在水口出鋼口處的回流和偏流現(xiàn)象，取得較理想和與實驗室水模擬試驗結果吻合的現(xiàn)場使用結果，水口出鋼口速度有所均勻化，鑄坯質量得到了明顯的改善。段差式水口是消除偏流和提高鑄坯質量的有效措施，已大量采用。采用段差式結構的浸人式水口同時還具有很好的防堵效用。為獲得結晶器內(nèi)更理想的鋼液流場以水模擬研究為基礎又開發(fā)有效果更佳的Mogul結構水口。與常規(guī)內(nèi)腔結構水口相比，mogul水口處形成了多個小渦流，出口鋼液速度得到平衡，減小了結晶器寬面前后速