CN102039404B

CN102039404B - 一种连铸中间包用透气上水口及其制备方法

Info

Publication number: CN102039404B
Application number: CN 200910204895
Authority: CN
Inventors: 李有奇; 丰文祥; 寇志奇; 赵继增; 毛晓刚; 李洪波; 徐延庆; 孔祥魁; 黄鹏; 杜恒亮
Original assignee: SHANGHAI LIRR REFRACTORY CO Ltd; Beijing Lier High Temperature Materials Co Ltd; Luoyang Lier Refractory Materials Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI LIRR REFRACTORY CO Ltd; Beijing Lier High Temperature Materials Co Ltd; Luoyang Lier Refractory Materials Co Ltd
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2029-10-16
Also published as: CN102039404A

Abstract

本发明涉及一种连铸中间包透气上水口及其制备方法。该透气上水口由两部分组合而成：内部机压成型的透气芯和外部浇注成型的致密件；透气芯和致密件之间为可燃物烧后形成的狭缝型气室；透气芯原料由下述质量百分比组成：锆质材料：8～15％，刚玉质材料：80～83％，其他添加物：5～10％，结合剂：3～4.5％；致密件由亚白刚玉、白刚玉或镁铝尖晶石、刚玉材料构成；透气芯烧成后和致密件形成为一个整体，气室通过金属管与氩气连接。本工艺制备水口过程简单，成本较低，透气性良好，可以明显减少钢水中夹杂物在水口处的黏附和沉积；水口采用自密封的气密方式，节约了传统透气水口钢壳密封的成本，并且保证了吹气过程中气体流量和背压不减小。

Description

一种连铸中间包用透气上水口及其制备方法

一、技术领域

本发明属于炼钢用耐火材料技术领域，尤其是涉及在连续铸钢生产过程中使用的一种透气性中间包上水口及其制备方法。

二、背景技术

中间包是承接、存储和分配钢包钢水的过渡容器和精炼反应器，是炼钢连铸过程中的重要组成部分。水口位于中间包底部，其下部和浸入式水口相连，它和塞棒或者滑板配合主要对钢水起引流和控流的作用。作为中间包的一个重要部件，水口的通畅与否以及使用寿命等直接影响连铸过程的进行，而在连铸生产过程中，钢中的非金属夹杂物则常常会在水口部位沉积并发生堵塞现象。为了防止水口的堵塞，现在主要采取通过中间包上水口向钢水中吹入惰性气体的方法，该冶金手段的实施取得了较为明显的防水口堵塞效果。

在透气上水口的成型方式上，目前国内外比较流行的是采取等静压整体成型(ZL CN 1530193A、ZL CN 1726106、ZL CN 2601764Y)，该方法的生产工艺过程较为简单，但是采用该工艺首先需要投入昂贵的等静压设备；再者，采取整体成型需要水口材质和结构均一，材质的均一性导致无法针对水口不同的部位采取不同档次的原料而需要整体采用高档次原料，因而增加了原料成本；另外，结构的均一性导致整个水口内外都可以透气，所以需要在水口外部整体包裹钢壳来对水口进行密封，因而增加了水口生产工艺过程的复杂和困难程度，同时也增加了使用过程中水口气体流量不稳、压力不够以及通过密封部位漏气的机率。为了改善水口整体等静压成型所带来的负面影响，一些文献(ZL CN1203543A、ZL CN 2928316Y、ZL CN2790636Y和ZL CN1694774A)报道了采取多部件组合成型方式生产的透气上水口，这些工艺都在一定程度上克服了水口整体成型的一些缺点，但是分别因为水口组合部件太多、工艺过程过于复杂、施工难度太大等原因并没有使得该工艺生产的透气水口得到大规模的推广应用。

在透气上水口的材质选择上，使用较多的主要有莫来石质(徐志伟，陈荣荣.连铸中间包透气上水口的研制与使用.耐火材料，2000，34(6)：344-346)、锆刚玉莫来石质(ZL CN 2601764Y、ZL CN 1530193A)等。使用过程中，由于莫来石材质具有较低的热膨胀系数，所以利用该优点可以提高水口的热震稳定性；在材质中引入部分锆质材料可以利用其相变增韧增强机理显著提高水口的抗剥落性和热震稳定性。但是锆质材料价格较高，整体使用含锆材料会增加水口的生产成本，而莫来石质透气材料的强度较低，抗冲刷效果较差，因而使用寿命也较短。

为了寻求更为合适的透气水口材料，还有报道采用氧化镁质(ZL CN1203543A)和碳结合或者树脂结合的耐火材料(ZL CN 1694774A、ZL CN1726106A)作为水口透气部位的主要材质。方镁石具有较高的熔点和抗侵蚀性，但其膨胀系数较大，因而热震稳定性和抗剥落性较差；碳结合或树脂结合材料具有较好的热震稳定性和抗渣侵蚀性，但是碳在耐火材料中的存在会对钢水产生明显的增碳后果，另一方面，在水口的使用过程中碳会和水口中的耐材原料发生还原反应进而和钢液中溶解的铝发生反应生成沉积物堵塞水口，所以水口的材质中应尽量减少甚至消除碳的存在。

三、发明内容

本发明的目的在于克服传统工艺生产水口的缺点，提供一种新型的透气性能良好、采用自密封的气密方式、工艺过程简单、生产成本较低、使用效果更为优越的中间包透气上水口，同时提供一种该透气上水口的制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明的连铸中间包用透气上水口，该水口由机压成型的透气芯和浇注成型的外部致密件组装而成，透气芯原料为含锆材料和刚玉材料，外部致密件原料主要为亚白刚玉、白刚玉质或镁铝尖晶石质材料，透气芯和致密件之间存在有狭缝式气室，气室通过置入的金属管道和外界惰性气体源连接；其中，水口的透气芯原料由下述的质量百分比组成：锆质材料：8～15％，刚玉质材料：80～83％，其他添加物：5～10％，结合剂加入量：3～4.5％。

为更好的实施本发明创造，水口的透气芯原料中刚玉材料的粒度分别为1～0.5mm，0.5～0mm和320目。

为更好的实施本发明创造，水口的透气芯原料中的结合剂为糊精、纸浆废液、磷酸、磷酸盐等有机或者无机结合剂中的一种或几种组合。

为更好的实施本发明创造，水口的外部致密件原料质量百分比为：亚白刚玉或白刚玉材料：83～90％，镁铝尖晶石：0～7％，活性α氧化铝微粉：8.5％，铝酸钙水泥：1.5％，外加2.5％的减水剂，4.6％的水。

为更好的实施本发明创造，水口的外部致密件原料中的减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚羧酸系减水剂或其它无机或有机减水剂中的一种或几种组合。

上述的中间包用透气上水口的制造工艺，包括透气芯的制造工艺和将透气芯和外部致密件共同浇注组装的制造工艺：

透气芯的制造工艺：

1.配料：按照配方要求将各原料称好；

2.混料：先将颗粒料部分进行预混，加入结合剂后继续混练，均匀后加入细粉料，继续混料至原料充分均匀；

3.成型：将混练后的原料按照固定的质量要求称量，加入到模具中在摩擦压砖机或液压机上成型；

4.干燥：成型后的试样在干燥窑内烘烤脱水；

5、烧成：烘烤后的透气芯在高温窑中1300～1550℃的条件下进行热处理，自然冷却。

(二)外部致密件的制造以及组装工艺：

将不同粒度组成的亚白刚玉、白刚玉材料或者镁铝尖晶石细粉、活性氧化铝微粉、铝酸盐水泥和减水剂在搅拌机中预混后加入水，混合均匀后将料倒入安装有透气芯的模具，经浇注振动成型。成型后的坯体经过养护后在烘烤窑中干燥脱水，然后将干燥后的组合件在1300～1550℃进行2～5小时烧成处理。透气芯外部缠绕或者涂抹有一层厚度小于3mm的易燃物，经过烧成后可以形成环形气室。气室通过安装的金属导管与外部气源联结，金属导管和水口之间通过火泥密封。

本发明的透气芯部分孔径分布均匀且透气性良好，在水口内表面可形成良好的保护气膜，因此明显减少了钢水中氧化物在水口处的黏附和沉积，同时增加了水口的抗冲刷和侵蚀能力；水口采用了自密封的气密方式，所以降低了传统透气水口钢壳密封的生产成本，同时由于透气芯独立镶嵌于水口内部，吹入的惰性气体行程较短，因此保证了吹气过程中气体的流量和背压不减小；另外该生产工艺过程简单，成本较为低廉。

附图说明：

图1为透气水口结构的剖面示意图

图中：1-透气芯；2-致密件；3-气室；4-吹氩管固定装置；

5-吹氩金属管；6-火泥；7-子母扣

四、具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种连铸中间包用透气上水口及其制备方法，包括内部透气芯1和外部致密件2两部分，透气芯镶嵌在致密件2内部。其中透气芯1原料按照下述的质量配比进行配料：

含锆材料：8份

板状刚玉质材料：其中粒度为1～0.5mm的65份，0.5～0mm的10份，320目的7份

其他添加物：10份

外加结合剂：3.5份

外部致密件原料由下述质量百分比组成：

亚白刚玉或者白刚玉质材料：共83份，其中粒度为3～1的43份、1～0.5的22份、320目18份

镁铝尖晶石：7份

活性α氧化铝微粉：8.5份

铝酸钙水泥：1.5份

外加：2.5份减水剂，4.6份水

上述的新型透气上水口的制造工艺包括透气芯的制造工艺和致密浇注件的制造以及组装工艺：

(一)透气芯的制造工艺：

1、配料：按照配方要求将各原料称好；

2、混料：先将骨料部分进行预混，混合均匀后加入结合剂，继续混练均匀后加入基质料，继续混料至原料均匀；

3、成型：将混练后的原料按照固定的质量要求称量，加入到模具中在300吨摩擦压砖机或液压机上成型；

4、干燥：成型后的试样在110～150℃的干燥窑内烘烤12～48小时；

5、烧成：烘烤后的透气芯在高温窑中在1300～1550℃的条件下处理2～5小时。

(二)外部致密件的制造以及组装工艺：

外部浇注件2的制造和透气芯1的组装工艺是同时进行的。在浇注致密件2之前将透气芯1安装在模具内部，将透气芯外部包裹或者涂抹厚度小于3mm的可燃物以。将不同粒度组成的亚白刚玉或者白刚玉材料、镁铝尖晶石、活性氧化铝微粉、铝酸盐水泥和减水剂在搅拌机中预混后加入水，混合均匀后将料倒入模具经浇注振动成型。成型后的坯体经过12～24小时室温养护后在110～150℃条件下干燥24～48小时，然后将干燥后的组合件在1300～1550℃高温下进行2～5小时烧成。烧成以后在透气芯和致密件之间形成环形气室3，对烧成后的水口安装吹氩金属管5联结内部气室3，吹氩金属管和水口致密件之间使用火泥6密封，采用吹氩管固定装置4对吹氩金属管5进行定位。

实施例2

一种连铸中间包用透气上水口及其制备方法，包括透气芯1和外部致密件2两部分，透气芯1镶嵌在致密件2内部。其中透气芯1原料按照下述的质量配比进行配料：

含锆材料：10份

刚玉质材料：其中粒度为1～0.5mm的68份，0.5～0mm的7份，320目的8份

其他添加物：7份

外加结合剂：4份

外部致密件原料的质量百分比组成同实施例1。

上述的新型透气上水口的制造工艺包括透气芯1的制造工艺和致密件2的制造以及组装工艺同实施例1。

实施例3

含锆材料：15份

刚玉质材料：其中粒度为1～0.5mm的70份，0.5～0mm的5份，320目的5份

其他添加物：5份

外加结合剂：4.5份

外部致密件2原料的质量百分比组成同实施例1。

Claims

1.一种连铸中间包用透气上水口，该水口由机压成型的透气芯和浇注成型的外部致密件组装而成，透气芯原料为锆质材料和刚玉质材料，外部致密件原料主要为亚白刚玉、白刚玉或镁铝尖晶石，透气芯和致密件之间存在有狭缝式气室，气室通过置入的金属管道和外界惰性气体源连接；其特征在于：水口的透气芯原料由下述的质量百分比组成：锆质材料：8～15％，刚玉质材料：80～83％，其他添加物：5～10％，结合剂加入量：3～4.5％。

2.如权利要求1所述一种连铸中间包用透气上水口，其特征在于：水口的透气芯原料中刚玉材料的粒度由1～0.5mm，0.5～0mm和320目组成。

3.如权利要求1所述一种连铸中间包用透气上水口，其特征在于：水口的透气芯原料中的结合剂为糊精、纸浆废液、磷酸、磷酸盐有机或者无机结合剂中的一种或几种组合。

4.如权利要求1所述一种连铸中间包用透气上水口，其特征在于：水口的外部致密件原料质量百分比为：亚白刚玉或白刚玉材料：83～90％，镁铝尖晶石：0～7％，活性α氧化铝微粉：8.5％，铝酸钙水泥：1.5％，外加2.5％的减水剂，4.6％的水。

5.如权利要求4所述一种连铸中间包用透气上水口，其特征在于：水口的外部致密件原料中的减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚羧酸系减水剂或其它无机或有机减水剂中的一种或几种组合。

6.如权利要求1所述一种连铸中间包用透气上水口的制备方法，其特征在于：水口的制备方法包括透气芯的制造工艺和致密件的制造以及组装工艺，透气芯的制造工艺如下所述：

1)配料：按照配方要求将各原料称好；

2)混料：先将颗粒料部分进行预混，混合均匀后加入结合剂，继续混练均匀后加入细粉料，继续混料至原料均匀；

3)成型：将混练后的原料按照固定的质量要求称量，加入到模具中在摩擦压砖机或液压机上成型；

4)干燥：成型后的透气芯在干燥窑内烘烤脱水；

5)烧成：烘烤后的透气芯在高温窑中在1300～1550℃的条件下进行烧成处理，自然冷却。

7.如权利要求6所述一种连铸中间包用透气上水口的制备方法，其特征在于：致密件的制造以及组装工艺如下所述：

浇注致密件之前将透气芯安装在模具内部，透气芯外部包裹或者涂抹有＜3mm的易燃物；将不同粒度组成的亚白刚玉、白刚玉材料或镁铝尖晶石、活性氧化铝微粉、铝酸盐水泥和减水剂在搅拌机中预混后加入水，混合均匀后将料倒入模具经浇注振动成型；成型后的坯体经过养护后在烘烤窑中干燥脱水，然后将干燥后的组合件在1300℃～1500℃进行烧成处理，烧成后的透气芯和致密件中间形成狭缝型气室；对烧成后的水口安装金属导管联结内部气室，金属导管和水口致密件之间使用火泥密封；为了保证水口更加良好气密性，需要对吹氩金属管采用吹氩管固定装置进行固定。