CN102189248A - 陶瓷复合式整体塞棒及其制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供陶瓷复合式整体塞棒及其制作工艺，确保塞棒可以经受住长时间的冲刷、侵蚀，不易出现掉头、剥落等现象，能满足长时间连续浇铸的要求。为达到所述效果，本发明提供了陶瓷复合式整体塞棒，包括棒身，所述棒身为锥形罩状结构，陶瓷棒头预压在棒身头部。由于采用了所述技术方案，陶瓷复合式整体塞棒通过自身选用的原料和特定的加工工艺，结合棒身内预压陶瓷棒头的特性，能够保证优秀的热震稳定性能，又有能发挥陶瓷优秀的抗侵蚀性能，这样就能确保采用本发明的陶瓷复合式整体塞棒确保连铸技术能安全可靠地进行。

Description

陶瓷复合式整体塞棒及其制作工艺
技术领域
本发明涉及一种连铸浇钢塞棒，尤其是一种陶瓷复合式整体塞棒以及它的制作工艺。
背景技术
随着社会发展，钢铁铸造技术不断前进。在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。而在二十世纪五十年代在欧美国家出现的连铸技术是一项把钢水直接浇注成形的先进技术。与传统方法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，节约能源等显著优势。目前连铸中间包一般采用塞棒和浸入式水口作为控流系统，塞棒的主要功能是调控钢水的开闭、控制中间包到结晶器的钢水流量。塞棒的使用条件比较苛刻，既要承受高温烘烤不氧化、浇钢初期不开裂、又要长时间浸没在钢水中经受钢水的冲刷、侵蚀。目前棒身材料能满足使用要求，而棒头料，一般选取铝碳材料、锆碳材料、镁碳材料等，由于含碳，材料具有较好的抗热震性能和抗剥落性能，但经受不住长时间的冲刷、侵蚀，损毁严重，容易出现掉头、剥落等现象，不能满足长时间浇铸的要求，限制了塞棒使用寿命的提高，难以适应连铸技术的发展。。
发明内容
本发明的目的是提供陶瓷复合式整体塞棒及其制作工艺，确保塞棒可以经受住长时间的冲刷、侵蚀，不易出现掉头、剥落等现象，能满足长时间连续浇铸的要求。
为达到所述效果，本发明提供了陶瓷复合式整体塞棒，包括棒身，所述棒身为锥形罩状结构，陶瓷棒头预压在棒身头部。
优选的，所述陶瓷棒头内芯设有不贯通的定位孔。定位孔确保棒身和陶瓷棒头之间的稳定连接。
优选的，所述棒身光滑无毛刺。这样的结构更耐冲刷。
进一步的，本发明包括一种制作陶瓷复合式整体塞棒的制作工艺，包括以下步骤：
步骤1，棒身由高铝原料添加鳞片石墨及抗氧化剂烧制成，并且添加酚醛树脂为结合剂；
步骤2：采用40-60％的氧化锆添加40-60％锆英砂，以30-100Mpa的压力机压成型，并在高温窑炉中以1700度烧结成陶瓷棒头；
步骤3：将陶瓷棒头预埋在棒身内，通过100-130Mpa的压力等静压5-8分钟成型棒身；
步骤4：将步骤3的成型后的成品在梭式窑中通过还原性保护气氛下经1000-1400度热处理4小时，经过车床加工去除毛刺，加工成型；
步骤5：将步骤4的成品刷防氧化涂层。
采用40-60％的氧化锆添加40-60％锆英砂制成的陶瓷棒头耐腐蚀、化学稳定性好。
进一步的，本发明还包括一种制作陶瓷复合式整体塞棒的制作工艺，包括以下步骤：
步骤1，棒身由高铝原料添加鳞片石墨及抗氧化剂烧制成，并且添加酚醛树脂为结合剂；
步骤2：采用5％氧化铬添加95％的刚玉，以30-100Mpa的压力机压成型，并在高温窑炉中以1700度烧结成陶瓷棒头；
步骤3：将陶瓷棒头预埋在棒身内，通过100-130Mpa的压力等静压5-8分钟成型棒身；
步骤4：将步骤3的成型后的成品在梭式窑中通过还原性保护气氛下经1000-1400度热处理4小时，经过车床加工去除毛刺，加工成型；
步骤5：将步骤4的成品刷防氧化涂层。
采用5％氧化铬添加95％的刚玉制成的陶瓷棒头硬度更高一些。
优选的，所述高铝原料为电熔刚玉、烧结刚玉、棕刚玉或高铝矾土中的一种或多种混合。使用者可以根据自身原料获取来源自行选择。
优选的，所述抗氧化剂为碳化硅与金属硅粉的其中一种或者两者的混合物。
优选的，所述步骤1中高铝原料为棕刚玉和烧结氧化铝粉的混合物，抗氧化剂为碳化硅和金属硅粉的混合物，其中所添加的各成份的质量百分比为：
棕刚玉：65％；
烧结氧化铝粉：8％；
鳞片石墨：22％；
碳化硅：2-3％；
金属硅粉：2-3％；
添加的酚醛树脂质量为上述混合物质量总量的10％-12％。这个是本发明最为实用的配比。
由于采用了所述技术方案，陶瓷复合式整体塞棒通过自身选用的原料和特定的加工工艺，结合棒身内预压陶瓷棒头的特性，能够保证优秀的热震稳定性能，又有能发挥陶瓷优秀的抗侵蚀性能，这样就能确保采用本发明的陶瓷复合式整体塞棒确保连铸技术能安全可靠地进行。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明陶瓷复合式整体塞棒整体示意图。
具体实施方式
如图1所示，陶瓷复合式整体塞棒，包括棒身1，所述棒身1为锥形罩状结构，陶瓷棒头2预压在棒身1头部。所述陶瓷棒头2内芯设有不贯通的定位孔3。所述棒身1光滑无毛刺。
实施例1：一种制作陶瓷复合式整体塞棒的制作工艺，包括以下步骤：
步骤1，棒身1由高铝原料添加鳞片石墨及抗氧化剂烧制成，并且添加酚醛树脂为结合剂；
步骤2：采用40-60％的氧化锆添加40-60％锆英砂，以30-100Mpa的压力机压成型，并在高温窑炉中以1700度烧结成陶瓷棒头2；
步骤3：将陶瓷棒头2预埋在棒身1内，通过100-130Mpa的压力等静压5-8分钟成型棒身1；等静压成型是将待压试样置于高压容器中，利用液体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对试样进行均匀加压，当液体介质通过压力泵注入压力容器时，根据流体力学原理，其压强大小不变且均匀地传递到各个方向。此时高压容器中的粉料在各个方向上受到的压力是均匀的和大小一致的。通过这样的加压成型方法能确保产品的整体质量。
步骤4：将步骤3的成型后的成品在梭式窑中通过还原性保护气氛下经1000-1400度热处理4小时，经过车床加工去除毛刺，加工成型；
步骤5：将步骤4的成品刷防氧化涂层。
所述步骤1中高铝原料为棕刚玉和烧结氧化铝粉的混合物，抗氧化剂为碳化硅和金属硅粉的混合物，其中所添加的各成份的质量百分比为：
棕刚玉：65％；
烧结氧化铝粉：8％；
鳞片石墨：22％；
碳化硅：2-3％；
金属硅粉：2-3％；
添加的酚醛树脂质量为上述混合物质量总量的10％-12％。
这个实施例中采用80-95％氧化锆添加5-20％的氧化硅制成陶瓷棒头2，耐腐蚀、化学稳定性好。适用于较为恶劣的工作环境中。
实施例2：一种制作陶瓷复合式整体塞棒的制作工艺，包括以下步骤：
步骤1，棒身1由高铝原料添加鳞片石墨及抗氧化剂烧制成，并且添加酚醛树脂为结合剂；
步骤2：采用5％氧化铬添加95％的刚玉，以30-100Mpa的压力机压成型，并在高温窑炉中以1700度烧结成陶瓷棒头2；
步骤3：将陶瓷棒头2预埋在棒身1内，通过100-130Mpa的压力等静压5-8分钟成型棒身1；等静压成型是将待压试样置于高压容器中，利用液体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对试样进行均匀加压，当液体介质通过压力泵注入压力容器时，根据流体力学原理，其压强大小不变且均匀地传递到各个方向。此时高压容器中的粉料在各个方向上受到的压力是均匀的和大小一致的。通过这样的加压成型方法能确保产品的整体质量。
步骤4：将步骤3的成型后的成品在梭式窑中通过还原性保护气氛下经1000-1400度热处理4小时，经过车床加工去除毛刺，加工成型；
步骤5：将步骤4的成品刷防氧化涂层。
所述步骤1中高铝原料为棕刚玉和烧结氧化铝粉的混合物，抗氧化剂为碳化硅和金属硅粉的混合物，其中所添加的各成份的质量百分比为：
棕刚玉：65％；
烧结氧化铝粉：8％；
鳞片石墨：22％；
碳化硅：2-3％；
金属硅粉：2-3％；
添加的酚醛树脂质量为上述混合物质量总量的10％-12％。
这样的配比中采用5％氧化铬添加95％的刚玉制成陶瓷棒头2，硬度更高。
此外，除了实施例中所公开的材料以外，所述高铝原料还可以包含电熔刚玉、烧结刚玉、棕刚玉或高铝矾土中的一种或多种混合。所述抗氧化剂为碳化硅与金属硅粉的其中一种或者两者的混合物。操作人员可以根据原料价格自行进行调整配方，确保最后制成的成品中Al2O3-C含量大于40％。这样的结构保证了产品的热震稳定性能，结合陶瓷件具有较高的强度和较高的抗侵蚀性能，提高了抗钢水冲刷、侵蚀和抗热震性。使用寿命远远高于现有的产品。

Claims (8)

1.陶瓷复合式整体塞棒，包括棒身(1)，其特征在于：所述棒身(1)为锥形罩状结构，陶瓷棒头(2)预压在棒身(1)头部。
2.如权利要求1所述的陶瓷复合式整体塞棒，其特征在于：所述陶瓷棒头(2)内芯设有不贯通的定位孔(3)。
3.如权利要求1或2所述的陶瓷复合式整体塞棒，其特征在于：所述棒身(1)光滑无毛刺。
4.一种制作如权利要求1所述的陶瓷复合式整体塞棒的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，棒身(1)由高铝原料添加鳞片石墨及抗氧化剂烧制成，并且添加酚醛树脂为结合剂；
步骤2：采用40-60％的氧化锆添加40-60％锆英砂，以30-100Mpa的压力机压成型，并在高温窑炉中以1700度烧结成陶瓷棒头(2)；
步骤3：将陶瓷棒头(2)预埋在棒身(1)内，通过100-130Mpa的压力等静压5-8分钟成型棒身(1)；
步骤4：将步骤3的成型后的成品在梭式窑中通过还原性保护气氛下经1000-1400度热处理4小时，经过车床加工去除毛刺，加工成型；
步骤5：将步骤4的成品刷防氧化涂层。
5.一种制作如权利要求1所述的陶瓷复合式整体塞棒的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，棒身(1)由高铝原料添加鳞片石墨及抗氧化剂烧制成，并且添加酚醛树脂为结合剂；
步骤2：采用5％氧化铬添加95％的刚玉，以30-100Mpa的压力机压成型，并在高温窑炉中以1700度烧结成陶瓷棒头(2)；
步骤3：将陶瓷棒头(2)预埋在棒身(1)内，通过100-130Mpa的压力等静压5-8分钟成型棒身(1)；
步骤4：将步骤3的成型后的成品在梭式窑中通过还原性保护气氛下经1000-1400度热处理4小时，经过车床加工去除毛刺，加工成型；
步骤5：将步骤4的成品刷防氧化涂层。
6.如权利要求4或5所述的陶瓷复合式整体塞棒的制作工艺，其特征在于：所述高铝原料为电熔刚玉、烧结刚玉、棕刚玉或高铝矾土中的一种或多种混合。
7.如权利要求4或5所述的陶瓷复合式整体塞棒的制作工艺，其特征在于：所述抗氧化剂为碳化硅与金属硅粉的其中一种或者两者的混合物。
8.如权利要求7所述的陶瓷复合式整体塞棒的制作工艺，其特征在于：所述步骤1中高铝原料为棕刚玉和烧结氧化铝粉的混合物，抗氧化剂为碳化硅和金属硅粉的混合物，其中所添加的各成份的质量百分比为：
棕刚玉：65％；
烧结氧化铝粉：8％；
鳞片石墨：22％；
碳化硅：2-3％；
金属硅粉：2-3％；
添加的酚醛树脂质量为上述混合物质量总量的10％-12％。
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