作為小方坯連鑄用的關(guān)鍵功能耐火材料，定徑水口起著控制鋼水從中間包均勻穩(wěn)定地流向結(jié)晶器、穩(wěn)定拉坯速度、保持結(jié)晶器內(nèi)液面高度的作用，從而鋼坯質(zhì)量，提高連鑄效率，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著連澆時(shí)間的長(zhǎng)短，中間包無(wú)塞棒澆注系統(tǒng)如圖1所示，由該圖可以看出，定徑水口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為上下兩部分，上部近似流線型，鋼水在通過(guò)定徑水口流向結(jié)晶器時(shí)，近似流線型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以起到鋼水和水口工作面(流鋼面)產(chǎn)生的阻力小、穩(wěn)定鋼水流向結(jié)晶器的流量的作用，不會(huì)有漏鋼現(xiàn)象，并且這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)鋼水產(chǎn)生的擾動(dòng)性小，可以在一定程度上減小并改善水口制品的耐沖刷性能，進(jìn)而延長(zhǎng)水口的使用時(shí)間，提高水口的使用壽命;下部較長(zhǎng)部位為定徑段，這種設(shè)計(jì)可以鋼水從中間包均勻穩(wěn)定地流入結(jié)晶器中。在澆鑄過(guò)程中，中間包用定徑水口的內(nèi)徑應(yīng)基本保持不變，因?yàn)槎◤剿谄鹬刂其撘毫髁康淖饔茫坏┢鋬?nèi)徑擴(kuò)張量過(guò)大，將會(huì)導(dǎo)致連鑄無(wú)法正常進(jìn)行，從而影響連鑄生產(chǎn)效率，因此定徑水口的抗沖刷和耐侵蝕性要高。
定徑水口的分類
隨著連鑄技術(shù)和功能用耐火材料的改革和完善，我國(guó)常使用的是鋯質(zhì)定徑水口。根據(jù)定徑水口中氧化鋯的含量不同，可以將鋯質(zhì)定徑水口分為普通型定徑水口和氧化鋯型定徑水口兩大類，普通型定徑水口鋯質(zhì)鑲嵌體中ZrO2的含量小于85%;氧化鋯型定徑水口鋯質(zhì)鑲嵌體中ZrO2的含量大于85%。
由于生產(chǎn)工藝的不同，普通型定徑水口又可分為全均質(zhì)定徑水口、直接復(fù)合定徑水口、振動(dòng)成型定徑水口和鑲嵌式定徑水口四種。
(1)全均質(zhì)定徑水口
全均質(zhì)定徑水口主要是由氧化鋯和少量鋯英石按一定比例經(jīng)混合、成型、干燥、1620-1650℃的燒結(jié)而制成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。由于其中氧化鋯的含量為60-90%，所以其優(yōu)點(diǎn)是組成和結(jié)構(gòu)的均勻性好，強(qiáng)度大，耐侵蝕性較高，使用安全較可靠，但缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本較高，且壽命較短。
(2)直接復(fù)合定徑水口
直接復(fù)合定徑水口的本體由鋯英石制成，水口定徑端的工作面由鋯英石和72%-78%的氧化鋯復(fù)合制成，本體和工作面的復(fù)合部位同時(shí)成型，在1620-1650℃一次燒成，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。這種水口的優(yōu)點(diǎn)是整體性好，使用時(shí)不易脫落，且生產(chǎn)成本較全均質(zhì)定徑水口低得多，但由于氧化鋯的馬氏體相變及其伴隨的體積變化，容易使水口在使用過(guò)程中出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象。因此，這種水口必須使用穩(wěn)定的氧化鋯作為原料，但其含量不宜過(guò)高。鋯英石和氧化鋯的膨脹系數(shù)存在差異，制作水口時(shí)容易引起水口開(kāi)裂現(xiàn)象，為了避免這一問(wèn)題，需要大限度地減小二者的膨脹系數(shù)的差異，因此，水口定徑端工作面中的氧化鋯含量需控制在70-80%，但這反而不利于定徑水口壽命的提高。
(3)振動(dòng)成型定徑水口
振動(dòng)成型定徑水口是由水口本體、水口芯和鐵皮外殼組成，水口本體以高鋁料為原料，而水口芯由鋯英石和氧化鋯復(fù)合制成，燒成溫度為1620-1650℃其結(jié)構(gòu)如圖4所示。該水口是采用振動(dòng)加壓的方式將預(yù)先制備好的水口芯、高鋁料和鐵皮外殼成型，成型后烘干即可，無(wú)需燒成。這種水口優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單的生產(chǎn)制備工藝，較低的生產(chǎn)成本，缺點(diǎn)是長(zhǎng)時(shí)間使用后，容易造成漏鋼事故。
(4)鑲嵌式定徑水口
鑲嵌式定徑水口本體由高鋁料制成，水口芯由鋯英石和氧化鋯復(fù)合制成，二者分別制作，然后用耐火泥將兩者粘結(jié)為一體，結(jié)構(gòu)如圖5所示。因此，如果水口本體與水口芯粘結(jié)不好，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)出現(xiàn)水口芯的脫落現(xiàn)象，導(dǎo)致連鑄生產(chǎn)的不能正常進(jìn)行，但這種水口的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)成本較低，熱震穩(wěn)定性較好。
普通型定徑水口在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)擴(kuò)徑、開(kāi)裂等問(wèn)題，而氧化鋯質(zhì)定徑水口的因其良好的熱震穩(wěn)定性和抗侵蝕性而被廣泛使用。根據(jù)所用原料的顆粒粒徑逐漸變小，氧化鋯型定徑水口可分為：粗顆粒型定徑水口、細(xì)顆粒型定徑水口和陶瓷型定徑水口。
(1)粗顆粒型定徑水口
粗顆粒型定徑水口所選用的氧化鋯顆粒較大(大可達(dá)2mm)，因此該水口的優(yōu)點(diǎn)是抗熱震性很好，使用過(guò)程中不易出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象，但缺點(diǎn)是耐壓強(qiáng)度低，氣孔率較高。
(2)細(xì)顆粒型定徑水口
細(xì)顆粒型定徑水口的原料顆粒較細(xì)(粒徑﹤50μm)，因此該水口的微觀組織結(jié)構(gòu)比較均勻，優(yōu)點(diǎn)是顯氣孔率較低，強(qiáng)度較高，抗侵蝕性能好，但缺點(diǎn)是熱震穩(wěn)定性較差，開(kāi)澆瞬間易出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象。
(3)陶瓷型定徑水口
陶瓷型定徑水口所用的原料顆粒很細(xì)(粒徑﹤5μm)，因此該水口的強(qiáng)度很高，顯氣孔率很低(<5%)，但其抗熱震性較差，且成型和燒制過(guò)程較復(fù)雜，使用時(shí)易出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象。