CN100398233C - 免预热复合结构长水口 - Google Patents

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Abstract

本发明属于连铸用功能耐火材料。提出的免预热复合结构的长水口，具有Al2O3-C材质的外层(1)，外层(1)的内壁复合有不含碳材质的内衬(2)，该内衬材料由金属粉添加剂和具有低膨胀系数的三元体系Al2O3-MgO-TiO2合成料、烧结或电熔尖晶石、刚玉组成；其中，尖晶石、刚玉的用量为25～70wt%，Al2O3-MgO-TiO2合成料的用量为25～70wt%，金属粉的用量为2～10wt%。采用本发明制备的长水口，具有免预热直接使用、抗热震性好、耐钢液冲刷、对钢液不增碳等特点。

Description

免预热复合结构长水口
所属技术领域
本发明属于连铸用功能耐火材料，主要涉及一种将钢液由钢包导入中间包的免预热复合结构长水口。
背景技术
长水口是连铸用重要耐火材料，使用时接在钢包滑动水口机构之下水口，将钢水导入中间包，防止钢水飞溅和二次氧化。长水口使用条件苛刻：高温钢液直接流入常温状态下的水口，经受极其强烈的热冲击；钢水由滑动水口机构导入长水口后，钢流对水口的颈部和出钢口有强烈的冲刷蚀损作用。为保证长水口使用安全可靠，在长水口材质选择上首先要使产品具有极好的抗热冲击性，石墨含量都较高，有时还要加入低膨涨系数的熔融石英。为使长水口具有较高的使用寿命，又不希望石墨含量过高及尽可能不加石英，以提高水口抗钢液的冲刷和蚀损，二者在材料配比选择上有一定的矛盾。所以，在实际生产中，总是将使用的可靠性放在首位，致使长水口的使用寿命与浸入式水口和整体塞棒不能同步，有时在一个浇注周期内须更换一次长水口。
发明内容
本发明的目的是提出一种免预热复合结构长水口，使其具有免预热直接使用和抗热震性好、耐钢液冲刷、对钢液不增碳的特点。
本发明提出的免预热复合结构长水口具有类似普通Al2O3-C材质的外层和局部或全部复合的不含碳材料内衬；外层的Al2O3-C材质配料与常规铝碳长水口相类似，氧化铝原料采用电熔刚玉或烧结刚玉，碳原料采用鳞片石墨，适当加入少量的防氧化剂SiC、B4C、金属Si粉等，以酚醛树脂为结合剂。
本发明复合结构的长水口内衬的不含碳材料由硅粉或金属粉添加剂和具有低膨胀系数的三元体系Al2O3-MgO-TiO2合成料、烧结或电熔镁铝尖晶石、刚玉组成；其中，镁铝尖晶石、刚玉的加入量25～70wt％，Al2O3-MgO-TiO2合成料的加入量25～70wt％，硅粉或金属粉的加入量为2～10wt％。金属粉可选用铝粉或铝镁合金粉或铝硅合金粉等，结合剂可选用无机结合剂，如磷酸二氢铝、铝溶胶或铝硅溶胶、铝镁溶胶，也可选择酚醛树脂；结合剂加入量为内衬材料总重量的4～10wt％。
在制备复合结构的长水口时，内衬和外部本体一次等静压成型，保护气氛热处理，热处理温度为1000～1400℃。
该复合结构的长水口内衬材料特征之一在于不含碳，具有比Al2O3-C材料低得多的热导率，连铸开浇时高温钢液与该内衬直接接触，热传导比原Al2O3-C内衬低得多，从而使Al2O3-C外层内部的热应力大大减小，改善了热冲击的外部条件，该无碳内衬起到了一个热阻断的作用。同时，该复合层与Al2O3-C本体在力学性能上的差异，其界面还能起到抑制裂纹扩展的作用。
该内衬材料特征之二在于该内衬材料主体原料为镁铝尖晶石或刚玉，及一种低膨胀系数的三元体系Al2O3-MgO-TiO2合成料。调整配料比，可得到具有较低的与铝碳材料相匹配的热膨胀率，从而使内外复合材料热匹配，在热处理和使用过程中有很好的结合。
该内衬材料特征之三是由于不含碳，又经热处理和使用过程中的原位反应烧结，具有好的抗钢液冲刷性和蚀损。
该内衬材料中的三元体系Al2O3-MgO-TiO2合成料为高温预合成料，其组成范围为Al2O330～50％、MgO5～15％、TiO235～55％，预合成温度为1500～1800℃。
采用本发明制备的长水口，具有免预热直接使用、抗热震性好、耐钢液冲刷、对钢液不增碳等特点。
附图说明
附图1为本发明免预热复合结构的长水口的示意图。
图中，1、水口外层，2、内衬。
具体实施方式
实施例1
所制备的免预热长水口外层铝碳配料为电熔白钢玉55％，烧结氧化铝粉14％，鳞片石墨25％，碳化硅粉5％，碳化硼1％，结合剂酚醛树脂为配料总重量的10％；不含碳内层配料为镁铝尖晶石70％，Al2O3-MgO-TiO2合成料27％，其组成为Al2O330％、MgO15％、TiO255％；铝硅合金粉3％，铝硅溶胶(Al2O3含量20％，SiO2含量5％)为内衬材料总重量的5％。将上述两种配料分别在混练机中加结合剂混练均匀，70℃间烘干后注入胶套内等静压成型，本体铝碳料注入外侧，内衬不含碳料注入内侧，成型压力140Mpa，保压3分钟。成型后坯体在梭式窑氮气氛下1300℃×6小时热处理，再经加工、安装金属通气罩、刷防氧化涂料而成。
实施例2
长水口外层铝碳配料为棕钢玉55％，烧结氧化铝粉14％，鳞片石墨25％，碳化硅粉5％，碳化硼1％，结合剂酚醛树脂为配料总重量的10％；不含碳内层配料为电熔刚玉70％，Al2O3-MgO-TiO2合成料25％，其组成为Al2O350％，MgO10％，TiO240％；金属铝粉5％，铝溶胶(Al2O3含量25％)为内衬材料总重量的5％。将上述两种配料分别在混练机中加结合剂混练均匀，70℃烘干后注入胶套内等静压成型，本体铝碳料注入外侧，内衬不含碳料注入内侧，成型压力140Mpa，保压3分钟。成型后坯体在梭式窑氮气氛下1300℃×3小时热处理，再经加工、安装金属通气罩、刷防氧化涂料而成。
实施例3
外层铝碳配料为棕钢玉55％，烧结氧化铝粉14％，鳞片石墨25％，碳化硅粉5％，碳化硼1％，结合剂酚醛树脂为配料总重量的10％；不含碳内层配料为镁铝尖晶石25％，Al2O3-MgO-TiO2合成料70％，其组成为A12O350％，MgO5％，TiO245％；铝镁合金粉5％，酚醛树脂为内衬配料总重量百分比的8％。将上述两种配料分别在混练机中加结合剂混练均匀，70℃烘干后注入胶套内等静压成型，本体铝碳料注入外侧，内衬无硅无碳料注入内侧，成型压力140Mpa，保压3分钟。成型后坯体在梭式窑氮气氛下1200℃×3小时热处理，再经加工、安装金属通气罩、刷防氧化涂料而成。
实施例4
外层铝碳配料为棕钢玉55％，烧结氧化铝粉14％，鳞片石墨25％，碳化硅粉5％，碳化硼1％，结合剂酚醛树脂为配料总重量的10％；不含碳内层配料为电熔刚玉45％，Al2O3-MgO-TiO2合成料47％，其组成为Al2O350％，MgO15％，TiO235％；硅粉8％，铝镁溶胶(Al2O3含量20％，MgO含量5％)为内衬材料总重量的8％。将上述两种配料分别在混练机中加结合剂混练均匀，70℃烘干后注入胶套内等静压成型，本体铝碳料注入外侧，内衬无硅无碳料注入内侧，成型压力140Mpa，保压3分钟。成型后坯体在梭式窑氮气氛下1200℃×3小时热处理，再经加工、安装金属通气罩、刷防氧化涂料而成。
实施例5
外层铝碳配料为棕钢玉55％，烧结氧化铝粉14％，鳞片石墨25％，碳化硅粉5％，碳化硼1％，结合剂酚醛树脂为配料总重量的10％；不含碳内层配料为烧结刚玉25％，镁铝尖晶石45％，Al2O3-MgO-TiO2合成料26％，其组成为Al2O340％，MgO8％；TiO252％；硅粉4％，铝溶胶(Al2O3含量25％)为内衬材料总重量的8％。将上述两种配料分别在混练机中加结合剂混练均匀，70℃烘干后注入胶套内等静压成型，本体铝碳料注入外侧，内衬无硅无碳料注入内侧，成型压力140Mpa，保压3分钟。成型后坯体在梭式窑氮气氛下1200℃×3小时热处理，再经加工、安装金属通气罩、刷防氧化涂料而成。

Claims (6)

1.一种免预热复合结构长水口，该水口具有Al2O3-C材质的外层(1)，本发明的特征是：外层(1)的内壁复合有不含碳材质的内衬(2)，该内衬材料由硅粉或金属粉添加剂和具有低膨胀系数的三元体系Al2O3-MgO-TiO2合成料、烧结或电熔镁铝尖晶石、刚玉组成；其中，镁铝尖晶石、刚玉的用量为25～70wt％，Al2O3-MgO-TiO2的用量为25～70wt％，硅粉或金属粉的用量为2～10wt％，其中金属粉为铝粉或铝镁合金粉或铝硅合金粉。
2.根据权利要求1所述的免预热复合结构的长水口，其特征是：所述的三元体系Al2O3-MgO-TiO2合成料为预合成料，其组成用量为Al2O3 30～50wt％、MgO 5～15wt％、TiO2 35～55wt％。
3.根据权利要求1所述的免预热复合结构的长水口，其特征是：所述的外层(1)内壁的局部复合有不含碳材料的内衬。
4.根据权利要求1所述的免预热复合结构的长水口，其特征是：所述的外层(1)内壁全部复合有不含碳材料的内衬。
5.根据权利要求1所述的免预热复合结构的长水口，其特征是：所述的内衬采用酚醛树脂为结合剂，其加入量为内衬材料总重量的4～10％。
6.根据权利要求1所述的免预热复合结构的长水口，其特征是：所述的内衬采用无机结合剂，其为磷酸二氢铝、铝溶胶、铝硅溶胶、铝镁溶胶中的一种，无机结合剂的加入量为内衬配料重量的4～10％。
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