CN101524750A - 一种用于板坯中间包的预制件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于板坯中间包的预制件及其制备方法，属于钢铁冶金板坯连铸中间包技术领域。根据中间包包盖安装塞棒、烘烤器烧嘴的开孔大小分别设计两个结构相同、大小不同的预制件，分别为塞棒安装孔预制件1和烘烤器烧嘴安装孔预制件3。预制件由铝镁质浇注料整体浇注成型，预制件纵剖面结构为T型，横剖面形状为圆形或椭圆形。先用气割去掉原中间包包盖5上面的塞棒6和烘烤器烧嘴2安装孔部位的围板，重新开孔，开孔外径分别比预制件1、预制件3的下部外径扩大20mm；安装预制件1、预制件3后，再浇注内衬浇注料。本发明解决了中间包包盖内衬耐材及粘附熔渣的脱落问题，并可提高中间包包盖内衬寿命，适用于塞棒控制的各类连铸中间包。

Description

一种用于板坯中间包的预制件及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于板坯中间包的预制件及其制备方法，属于钢铁冶金板坯连铸中间包技术领域。

背景技术

塞棒控制的板坯连铸中间包上水口，传统的工艺设计是，上水口的接钢口与水口座砖平齐。近年来，为解决中间包包衬和包盖内衬的耐火材料及粘附的熔渣脱落、进入上水口内而造成的连铸机开浇下流、失控事故，采取的工艺技术措施是，上水口的接钢口设计高于水口座砖20～30mm。在生产实践中存在的主要缺陷是：(1)上水口接钢口高出水口座砖，由此使上水口的接钢口直接暴露在钢水内，受钢水的侵蚀、冲刷加重，导致上水口的使用寿命大幅降低，由此影响了中间包的使用寿命，单包包连浇时间一般控制在12～16小时，由此增加了连铸中间包的耐材消耗和中间包注余；(2)现有技术未从本质上解决中间包包盖内衬的浇注料及粘附的熔渣脱落问题，其主要原因是，塞棒及烘烤器烧嘴安装孔部位，由钢板制作的围板易高温变形、熔损，从而引发该部位的浇注料局部掉料，掉料后又加剧包盖钢壳的变形，恶性循环，导致包盖内衬浇注料逐步脱落，不仅是造成中间包开浇下流、失控的重要原因，而且也是造成中间包包盖使用寿命低的重要原因。即防止板坯中间包开浇下流的现有技术有较大缺陷，影响了上水口和中间包的使用寿命，目前国内板坯连铸连铸机中间包的使用寿命一般控制在12～16小时。

CN1431067公开了一种连铸中间包透气上水口。包括透气空心截头圆锥体上水口砖、上钢套、下钢套，上水口砖不透气区外侧刷浆料，上水口砖外侧有上钢套、下钢套，上水口砖外侧和上钢套、下钢套内侧之间留有间隙，由胶泥将上水口砖外侧和上钢套、下钢套内侧粘结，上钢套和下钢套焊接连接。水口砖的原料重量比为：锆英砂25～30％、致密刚玉35～40％、莫来石粉30～35％。该发明从上水口结构上进行了改进，存在的不足是：(1)使用寿命较低，为“连浇次数不小于13次”，按每炉连铸机浇注时间35分钟计算，共计455分钟，使用寿命不足8小时；(2)该发明没有解决上水口开浇下流问题。

CN2231585涉及的是一种连铸中间包用复合式上水口，属于炼钢连铸用功能耐火材料，它与下水口配合使用，主要用于中间包浇注。其特征是在水口本体上镶嵌有与之材质不同的接钢口及出钢口构成复合体，接钢口是碗形漏斗或半球形漏斗之一，流钢道是上大下小的平截圆锥形，出钢口是等径直管，上下贯通形成腔体。该发明从内腔形状及材质进行了改进，但存在以下不足：(1)上水口与水口座砖的配合尺寸设计也是影响其使用寿命的一个重要因素。如上水口接钢口高出水口座砖，由此使上水口的接钢口直接暴露在钢水内，受钢水的侵蚀、冲刷加重，导致上水口的使用寿命大幅降低，一般为12～16小时；(2)该发明没有解决上水口开浇下流问题。

发明内容

为解决防止板坯连铸中间包开浇下流的现有技术缺陷，本发明提供一种上水口的接钢口设计不高于水口座砖，而采取一种解决中间包包盖上的耐材及熔渣脱落问题、进而解决中间包开浇下流的方法。该方法可大幅提高上水口及中间包的使用寿命，由12～16小时提高到22～25小时，同时可提高中间包包盖使用寿命1倍以上。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

所述的预制件，纵剖面结构为T型，横剖面形状为圆形或椭圆形；其中T型上部，壁厚a为140～160mm，高度b为40～80mm；T型下部，壁厚c为80～120mm，高度d与中间包内衬浇注料相同厚度。根据中间包包盖安装塞棒、烘烤器烧嘴的开孔大小分别设计两个结构相同、大小不同的预制件，分别为塞棒安装孔预制件和烘烤器烧嘴安装孔预制件。

一种用于板坯中间包的预制件，按重量百分比由下述材料组成：

10～5mm粒度的高铝矾土：25～35％，

＜5～3mm粒度的高铝矾土：10～15％，

＜3～1mm粒度的高铝矾土：20～25％，

＜1～0.076mm粒度的高铝矾土：10～15％，

小于0.076mm粒度的高铝矾土：10～15％；

烧结镁砂细粉2～8％；

钢纤维：0.5～1.5％，

三聚磷酸钠：0.2～0.5％；

SiO₂超微粉：0.5～1.5％，

铝酸钙水泥2～4％。

优选的，一种用于板坯中间包的预制件，按重量百分比由下述材料组成：

10～5mm粒度的高铝矾土：30％，

＜5～3mm粒度的高铝矾土：12％，

＜3～1mm粒度的高铝矾土：22％；

＜1～0.076mm粒度的高铝矾土：12％，

小于0.076mm粒度的高铝矾土：12％

烧结镁砂细粉6％；

钢纤维：1％，

三聚磷酸钠：0.5％；

SiO₂超微粉：1.0％，

铝酸钙水泥：3.5％。

优选的，所述高铝矾土为一级高铝矾土。所述烧结镁砂为含MgO重量百分比为95％的烧结镁砂。所述烧结镁砂细粉为粒度＜0.076mm的烧结镁砂。所述SiO₂超微粉，俗称硅灰，是生产金属硅或硅铁合金的副产品，硅灰中SiO₂含量≥92％，粒度小于5μm，且粒度小于2μm的占80～85％。

高铝矾土又称矾土或铝土矿，主要成分是氧化铝，系含有杂质的水合氧化铝，是一种土状矿物。白色或灰白色，因含铁而呈褐黄或浅红色。密度3.9～4g/cm3，硬度1～3，不透明，质脆。极难熔化。不溶于水，能溶于硫酸、氢氧化钠溶液。主要用于耐火材料。耐火材料用高铝矾土理化指标见下表：

在试验中，我们意外地发现，高铝矾土的粒度以及各种粒度的比例对预制件的耐高温性能、熔损性能及热震性能都有很大影响，经过大量的试验，我们找到了各种粒度的高铝矾土的最佳比例，以及烧结镁砂细粉、钢纤维、三聚磷酸钠、SiO₂超微粉、铝酸钙水泥等成分的最佳配比，以本发明所述成分制造的预制件能承受高温气体(1300～1600℃)的高温冲刷、不熔损、热震性好，在中间包烘烤及浇注过程中不会出现掉料问题，从而解决了板坯中间包开浇下流问题。

本发明还提供所述的预制件的制备方法，包括下列步骤：

1)将上述物料按所述的配比称量后，加入混料机内干混1～2分钟，加物料总重量5～10％的水，湿混3～5分钟，混匀；

2)将混合好的浇注料放入胎模内，均匀布料，用振动棒振动成型；

3)在自然环境温度下养护1～3天，

4)于15～300℃烘烤和冷却72～84小时，分为以下阶段：(1)15～150℃，以15℃/h升温速度升温，升温时间9h；(2)150℃保温，时间24h；(3)150℃，以10℃/h升温速度升温，时间15h，升温至300℃；(4)300℃保温，时间12h，(5)停火自然冷却，时间12～24h，预制件制作完成。

优选的，步骤1)中，加入物料总重量6～8％的水。

步骤2)中用振动棒振动成型，无大的气泡冒出时，预制件的生坯完成。

优选的，步骤3)中，在15～25℃环境温度下养护2天；

优选的，步骤4)中，于25～250℃烘烤和冷却60～64小时，分为以下阶段：(1)25～135℃，以15℃/h升温速度升温，升温时间7h；(2)150℃保温，时间24h；(3)150℃，以10℃/h升温速度升温，时间10h，升温至250℃；(4)250℃保温，时间10h，(5)停火自然冷却，时间8～12h，预制件制作完成。

将上述制作完成的预制件进行安装。在安装前，先去掉原中间包包盖安装塞棒及烘烤器的开孔部位的围板，然后重新开孔，开孔外径要大于(预制件下部外径+20mm)，小于(预制件上台阶外径+30mm)，使预制件安装既有一定的配合间隙，又保证预制件的上台挂住包壳开口的外沿有一定厚度。安装预制件后，再浇注包盖内衬浇注料。

本发明适用于塞棒控制的各类连铸中间包，可解决中间包包盖脱落的耐材、熔渣堵塞上水口而导致的开浇下流、失控事故。

所述的预制件具有以下优点：

1)预制件能承受高温气体(1300～1600℃)的高温冲刷、不熔损、热震性好，在中间包烘烤及浇注过程中不会出现掉料问题，从而解决了板坯中间包开浇下流问题；

2)预制件取代了原包盖安装塞棒及烧嘴的开孔部位的围板及浇注料，由此解决了因围板高温变形、和熔损问题引发的浇注料局部掉料问题，由此提高了中间包包盖内衬寿命，达到2.5月以上；

3)上水口接钢口设计与水口座砖平齐，避免了上水口的接钢口直接暴露在钢水内，由此减轻了钢水的侵蚀、冲刷，可大幅提高上水口和中间包的使用寿命，由8～16小时提高到20～25小时；

4)预制件出现裂纹等问题，可立即更换新预制件，不同于原用浇注料，需要残衬拆除→焊接围板→浇注料浇注→养生→烘烤等复杂工序，方便、快捷、经济。

附图说明

图1为预制件结构示意图。

图2预制件安装示意图。

1、塞棒安装孔预制件，2、中间包烘烤器烧嘴，3、烘烤器烧嘴安装孔预制件，4、包盖内衬浇注料，5、中间包包盖，6、塞棒，7、中间包上水口围堰，8、中间包上水口，9、中间包上水口座砖，10、包壳，11、永久衬，12、工作衬

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。

实施例1：

一种用于板坯中间包的预制件，按重量百分比由下述材料组成：

10～5mm粒度的一级高铝矾土30％，＜5～3mm粒度的一级高铝矾土12％，＜3～1mm粒度的一级高铝矾土22％，＜1～0.076mm粒度的一级高铝矾土12％，小于0.076mm粒度的一级高铝矾土12％；烧结镁砂细粉(粒度＜0.076mm)6％；钢纤维1％，三聚磷酸钠0.5％；SiO₂超微粉1.0％，铝酸钙水泥3.5％，均为重量百分比。

所述高铝矾土为一级高铝矾土，所述烧结镁砂为MgO含量百分比95％的烧结镁砂。所述SiO₂超微粉为：SiO₂含量≥92％，粒度小于2μm的占80～85％且全部小于5μm。

将上述物料按所述的配比称量后，加入混料机内干混2～3分钟，加物料总重量6～8％的水，湿混4～6分钟，将混合好的浇注料放入胎模内，均匀布料，用振动棒振动成型，无大的气泡冒出时，预制件的生坯完成；在15～25℃环境温度下养护2天，于25～250℃烘烤和冷却60～64小时，分为以下阶段：(1)25～135℃，以15℃/h升温速度升温，升温时间7h；(2)150℃保温，时间24h；(3)150℃，以10℃/h升温速度升温，时间10h，升温至250℃；(4)250℃保温，时间10h，(5)停火自然冷却，时间8～12h，预制件制作完成。

所述的预制件，纵剖面结构为T型，横剖面形状为圆形或椭圆形，根据中间包包盖安装塞棒、烘烤器烧嘴的开孔大小分别设计两个结构相同、大小不同的预制件。其中T型上部，壁厚a为140mm，高度b为40mm；T型下部，壁厚c为80mm，高度d为200mm。

所述预制件的理化指标如下：体积密度≥2.8g.cm^-3，常温耐压强度≥30.0Mpa。

采用本发明，在同等工艺条件下，可提高上水口和中间包使用寿命，单包连浇时间达到22～25小时。同时可提高中间包包盖内衬使用寿命，由1月左右提高到2.5个月以上。

结合附图说明，对具体实施方法作进一步说明：

根据中间包包盖5安装塞棒6和安装烘烤器烧嘴2的开孔大小和预制件生产工艺，分别设计、生产塞棒安装孔预制件1、烘烤器烧嘴安装孔预制件3。在安装前，先用气割去掉原中间包包盖5上面的塞棒6和烘烤器烧嘴2安装孔部位的围板，重新开孔，开孔外径分别比预制件1、预制件3的下部外径扩大20mm，安装预制件1、预制件3后，再浇注内衬浇注料4。

实施例2：

一种用于板坯中间包的预制件，按重量百分比由下述材料组成：

10～5mm粒度的一级高铝矾土35％，＜5～3mm粒度的一级高铝矾土10％，＜3～1mm粒度的一级高铝矾土20％，＜1～0.076mm粒度的一级高铝矾土11％，小于0.076mm粒度的一级高铝矾土13％；烧结镁砂细粉(粒度＜0.076mm)5％；钢纤维1％，三聚磷酸钠0.3％；SiO₂超微粉1.2％，铝酸钙水泥3.5％，均为重量百分比。

所述高铝矾土为一级高铝矾土，所述烧结镁砂为MgO含量百分比95％的烧结镁砂。所述SiO₂超微粉为：SiO₂含量≥92％，粒度小于2μm的占80～85％且全部小于5μm。

将上述物料按所述的配比称量后，加入混料机内干混2～3分钟，加物料总重量6～8％的水，湿混4～6分钟，将混合好的浇注料放入胎模内，均匀布料，用振动棒振动成型，无大的气泡冒出时，预制件的生坯完成；在15～25℃环境温度下养护2天，于15～300℃烘烤和冷却72～84小时，分为以下阶段：(1)15～150℃，以15℃/h升温速度升温，升温时间9h；(2)150℃保温，时间24h；(3)150℃，以10℃/h升温速度升温，时间15h，升温至300℃；(4)300℃保温，时间12h，(5)停火自然冷却，时间12～24h，预制件制作完成。

所述的预制件，纵剖面结构为T型，横剖面形状为圆形或椭圆形，根据中间包包盖安装塞棒、烘烤器烧嘴的开孔大小分别设计两个结构相同、大小不同的预制件1和3。其中T型上部，壁厚a为160mm，高度b为60mm；T型下部，壁厚c为120mm，高度d与中间包内衬浇注料相同厚度为200mm。

所述预制件的理化指标如下：体积密度≥2.8g.cm^-3，常温耐压强度≥30.0Mpa。

采用本发明，在同等工艺条件下，可提高上水口和中间包使用寿命，单包连浇时间达到22～25小时。同时可提高中间包包盖内衬使用寿命，由1月左右提高到2.5个月以上。

结合附图说明，对具体实施方法作进一步说明：

根据中间包包盖5安装塞棒6和安装烘烤器烧嘴2的开孔大小和预制件生产工艺，分别设计、生产塞棒安装孔预制件1、烘烤器烧嘴安装孔预制件3。在安装前，先用气割去掉原中间包包盖5上面的塞棒6和烘烤器烧嘴2安装孔部位的围板，重新开孔，开孔外径分别比预制件1、预制件3的下部外径扩大20mm，安装预制件1、预制件3后，再浇注内衬浇注料4。

本发明适用于塞棒控制的各类连铸中间包，可解决中间包包盖内衬耐材及粘附熔渣的脱落问题，进而解决因包盖内衬耐材及粘附熔渣的脱落、堵塞上水口而导致的开浇下流、失控事故。在同等工艺条件下，本发明可提高中间包包盖内衬寿命1倍以上。

Claims (10)

1.一种用于板坯中间包的预制件，其特征是，所述预制件，纵剖面结构为T型，横剖面形状为圆形或椭圆形；其中T型上部，壁厚a为140～160mm，高度b为40～80mm；T型下部，壁厚c为80～120mm，高度d与中间包内衬浇注料相同厚度。

2.如权利要求1所述的用于板坯中间包的预制件，按重量百分比由下述材料组成：

10～5mm粒度的高铝矾土：25～35％，

＜5～3mm粒度的高铝矾土：10～15％，

＜3～1mm粒度的高铝矾土：20～25％，

＜1～0.076mm粒度的高铝矾土：10～15％，

小于0.076mm粒度的高铝矾土：10～15％；

烧结镁砂细粉2～8％；

钢纤维：0.5～1.5％，

三聚磷酸钠：0.2～0.5％；

SiO₂超微粉：0.5～1.5％，

铝酸钙水泥2～4％。

3.如权利要求1或2所述的用于板坯中间包的预制件，按重量百分比由下述材料组成：

10～5mm粒度的高铝矾土：30％，

＜5～3mm粒度的高铝矾土：12％，

＜3～1mm粒度的高铝矾土：22％；

＜1～0.076mm粒度的高铝矾土：12％，

小于0.076mm粒度的高铝矾土：12％

烧结镁砂细粉6％；

钢纤维：1％，

三聚磷酸钠：0.5％；

SiO₂超微粉：1.0％，

铝酸钙水泥：3.5％。

4.如权利要求2或3所述的用于板坯中间包的预制件，其特征是，所述高铝矾土为一级高铝矾土；所述烧结镁砂细粉为粒度＜0.076mm的烧结镁砂；所述SiO₂超微粉，其中SiO₂含量≥92％，粒度小于于5μm，且粒度小于2μm的占80～85％。

5.如权利要求1或2所述的预制件的制备方法，包括下列步骤：

1)将上述物料按所述的配比称量后，加入混料机内干混2～3分钟，加物料总重量5～10％的水，湿混4～6分钟，混匀；

2)将混合好的浇注料放入胎模内，均匀布料，用振动棒振动成型；

3)在自然环境温度下养护1～3天，

4)于15～300℃烘烤和冷却72～84小时，分为以下阶段：(1)15～150℃，以15℃/h升温速度升温，升温时间9h；(2)150℃保温，时间24h；(3)150℃，以10℃/h升温速度升温，时间15h，升温至300℃；(4)300℃保温，时间12h，(5)停火自然冷却，时间12～24h。

6.如权利要求5所述的预制件的制备方法，其特征是，步骤1)中，加入物料总重量6～8％的水

步骤2)中用振动棒振动成型，无大的气泡冒出时，预制件的生坯完成。

7.如权利要求5所述的预制件的制备方法，其特征是，步骤3)中，在15～25℃环境温度下养护2天。

8.如权利要求5所述的预制件的制备方法，其特征是，步骤4)中，于25～250℃烘烤和冷却60～64小时，分为以下阶段：(1)25～135℃，以15℃/h升温速度升温，升温时间7h；(2)150℃保温，时间24h；(3)150℃，以10℃/h升温速度升温，时间10h，升温至250℃；(4)250℃保温，时间10h，(5)停火自然冷却，时间8～12h。

9.如权利要求1所述的预制件的安装方法，其特征是，在安装前，先去掉原中间包包盖安装塞棒及烘烤器的开孔部位的围板，然后重新开孔，开孔外径要大于(预制件下部外径+20mm)，小于(预制件上台阶外径+30mm)，使预制件安装既有一定的配合间隙，又保证预制件的上台挂住包壳开口的外沿有一定厚度

安装预制件后，再浇注包盖内衬浇注料。

10.如权利要求1所述的预制件的应用，适用于塞棒控制的各类连铸中间包。

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