CN102221408B

CN102221408B - 钢水连续测温用红外测温管及其组分、制备方法

Info

Publication number: CN102221408B
Application number: CN 201110059845
Authority: CN
Inventors: 王渝斌; 叶伟; 罗铃
Original assignee: ANHUI HEPURE CERAMIC CO LTD
Current assignee: ANHUI HEPURE CERAMIC CO LTD
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2031-03-10
Also published as: CN102221408A

Abstract

本发明涉及钢水连续测温用红外测温管及其组分、制备方法。测温管管体的内孔为阶梯孔，导热块镶嵌在测温管管体下端直径较大的孔中，连接管固定在测温管管体的上端，其一部分在测温管管体内，另一部分在测温管管体外。管体的铬刚玉质耐火浇注料具有较好的热震稳定性，良好的抗渣性，高温体积稳定，高温强度高；导热块为经过高温热处理的铝碳质，它导热率高，热容量小、黑度大。由于制造测温管所用的全部原材料在升温过程中都不会有烟气和挥发物排出，因此可以保证测温管的光学通道始终处于“洁净”状态。从而彻底解决了现有的铝碳质测温管光学通道易受烟气和挥发物污染的问题，保证了温度测量的准确性，提高了响应速度和稳定性。

Description

钢水连续测温用红外测温管及其组分、制备方法

技术领域

本发明涉及一种高温金属熔体的红外连续测温管，尤其涉及连铸中间包钢水的红外连续测温管。本发明同时涉及该测温管的制备方法

背景技术

目前用于连铸中间包钢水连续测温的红外光学测温管一般采用铝碳管。这种铝碳测温管通常是采用刚玉和石墨为主要原料，添加适量的金属铝粉和硅粉作为防氧化剂，以酚醛树脂为结合剂，采用等静成型。其制作工艺较为复杂，设备投资大，制造成本高。特别是该类测温管在投入高温使用时，尤其在使用初期升温过程中，会释放出大量烟气和挥发物，污染测温光学通道、严重干扰红外光学测温的准确性，导致通常的温度测量值比实际温度偏低。近年来虽然公开了几种吹扫技术，用于对测温管光学通道进行吹扫净化，但仍然没有彻底解决铝碳质测温管光学通道污染问题。另外，目前的铝碳测温管的管体和下端部温度感知点是采用同一种铝碳材料制造，因此测温响应速度较慢，响应时间一般在7～15分钟。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种新型的红外测温管，其物理化学性质稳定，在使用初期升温过程中不产生烟气和挥发物，从而彻底解决在使用过程中测温管光学通道被污染问题，保证了温度测量的准确性。此红外测温管还提高了测温响应速度。本发明同时提供了该测温管的制备方法。

本发明一种钢水连续测温用红外测温管，由测温管管体、导热块、连接管构成，其特征是：测温管管体的内孔为阶梯孔，导热块镶嵌在测温管管体下端直径较大的孔中，连接管固定在测温管管体的上端，其一部分在测温管管体内，另一部分在测温管管体外；测温管管体的内径为40-50mm，壁厚为20-35mm；导热块的厚度为20mm。

测温管管体的材料为铬刚玉质耐火浇注料，其组份的质量百分比为：3～5mm的板状刚玉颗粒35～55％，1-0mm板状刚玉颗粒15～25％，200目刚玉粉15～35％，Gr₂O₃微粉1～5％，A80氧化铝水泥2～5％，a-AL₂O₃微粉2～5％，硅微粉1～3％。测温管管体组份的质量百分比的优选范围为：3～5mm的板状刚玉颗粒37～53％，1-0mm板状刚玉颗粒17～23％，200目刚玉粉17～33％，Gr₂O₃微粉2～4％，A80氧化铝水泥3～4％，a-AL₂O₃微粉3～4％，硅微粉1.5～2.5％。

导热块为铝碳质导热块，其组份的质量百分比为：石墨34～42％，0.5～0mm板状刚玉颗粒50～58％，刚玉粉6～15％，硅粉1～8％。导热块组份的质量百分比的优选范围为：石墨36～40％，0.5～0mm板状刚玉颗粒50～55％，刚玉粉7～11％，硅粉2～6％。

本发明红外测温管的制备方法的具体步骤为：

①制作管体：将3～5mm的板状刚玉颗粒35～55％，1～0mm板状刚玉颗粒15～25％，200目刚玉粉15～35％，Gr₂O₃微粉1～5％，A80氧化铝水泥2～5％，a-AL₂O₃微粉2～5％，硅微粉1～3％，外加六偏磷酸钠添加剂在混合机内加适量水搅拌混合均匀，采用震动成型方法制作测温管管体；管体下端部设凹槽，供镶嵌导热块用；管体上端敞开，供安装连接管；在管体上距上端部250毫米处径向设置2个直径为15毫米的排气孔，用于红外测温头冷却气体排放；管体脱模后经110℃×24h烘烤；

②制作导热块：将石墨34～42％，0.5～0mm板状刚玉颗粒50～58％，刚玉粉6～15％，硅粉1～8％，外加酚醛树脂结合剂，在160Mpa高压成型，导热块的厚度为20mm左右；成型加工后，在氮气保护下经1350℃×3h热处理；然后，在导热块的表面喷涂碳化硼防氧化涂料；

③配制高温胶泥：将0～0.3mm刚玉颗粒65％，320目刚玉粉35％，外加磷酸二铝饱和溶液结合剂，在搅拌机内充分搅拌制备胶泥；

④制作连接管：用无缝钢管加工成两头均有适当锥度的连接管，其尺寸和锥度要与红外测温头和测温管管体相适应；

⑤组装：先把导热块镶嵌在管体下端凹槽内，并用高温胶泥粘牢，形成测温管底部封闭端；再把连接管插入管体的上开口中，并用高温胶泥粘牢，最后将整个测温管经110℃×24h烘干。

其中，六偏磷酸钠的配入量为管体原料总量的0.1～0.5％。酚醛树脂的配入量为导热块原料总量的6～8％。磷酸二铝饱和溶液的加入量为高温胶泥原料总量的12％。

由于本发明测温管管体的铬刚玉质耐火浇注料具有较好的热震稳定性，良好的抗渣性，高温体积稳定，高温强度高，所以在使用初期升温过程中不会产生有害挥发物。由于测温管底部作为红外测温的温度感知点，其材料的导热率、黑度和厚度直接决定着测温响应速度。所以本发明采用经过高温热处理的铝碳质导热块，可以避免在使用升温过程中产生烟雾，同时，这种材料导热率高(＞60W/M.K)，热容量小、黑度大，可以大幅提高测温系统的测温响应速度和稳定性。由于制造测温管所用的全部原材料在升温过程中都不会有烟气和挥发物排出，因此可以保证测温管的光学通道始终处于“洁净”状态。从而彻底解决了现有的铝碳质测温管光学通道易受烟气和挥发物污染的问题，保证了温度测量的准确性，提高了响应速度和稳定性。同时，由于本发明的测温管在制备过程中不需要等静压机，因此可以大大降低生产设备投资，降低生产成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：

附图1为本发明钢水连续测温用红外测温管的结构示意图。

具体实施方式

本发明一种钢水连续测温用红外测温管，由测温管管体1、导热块2、连接管3构成，其特征是：测温管管体1的内孔为阶梯孔，导热块2镶嵌在测温管管体1下端直径较大的孔中，连接管3固定在测温管管体1的上端，其一部分在测温管管体1内，另一部分在测温管管体1外；测温管管体1的内径为40-50mm，壁厚为20-35mm；导热块2的厚度为20mm。

下面举三个实施例具体说明本发明测温管的制备方法：

实施例1：

①制作管体1：将3～5mm的板状刚玉颗粒45％，1-0mm板状刚玉颗粒20％，200目刚玉粉25％，Gr₂O₃微粉2％，A80氧化铝水泥3％，a-AL₂O₃微粉3％，硅微粉2％，外加六偏磷酸钠添加剂0.2％在混合机内加适量水搅拌混合均匀，采用震动成型方法制作测温管管体1。管体1下端部设凹槽，供镶嵌导热块2用；管体1上端敞开，供安装连接管3。在管体1上距上端部250毫米处径向设置2个直径为15毫米的排气孔，用于红外测温头冷却气体排放。管体脱模后经110℃×24h烘烤。

②制作导热块2：将石墨35％，0.5～0mm板状刚玉颗粒50％，刚玉粉10％，硅粉5％，外加酚醛树脂结合剂7％，在160Mpa高压成型，导热块的厚度为20mm左右。成型加工后，在氮气保护下经1350℃×3h热处理；然后，在导热块的表面喷涂碳化硼防氧化涂料。

③配制高温胶泥：将0～0.3mm刚玉颗粒65％，320目刚玉粉35％，外加磷酸二铝饱和溶液结合剂12％，在搅拌机内充分搅拌制备胶泥。

④制作连接管3：用无缝钢管加工成两头均有适当锥度的连接管，其尺寸和锥度要与红外测温头和测温管管体相适应；

⑤组装：先把导热块2镶嵌在管体1下端凹槽内，并用高温胶泥粘牢，形成测温管底部封闭端；再把连接管3插入管体1的上开口中，并用高温胶泥粘牢，最后将整个测温管经110℃×24h烘干。

实施例2：

①制作管体1：将3～5mm的板状刚玉颗粒45％，1-0mm板状刚玉颗粒25％，200目刚玉粉22％，Gr₂O₃微粉1％，A80氧化铝水泥2.5％，a-AL₂O₃微粉3％，硅微粉1.5％，外加六偏磷酸钠添加剂0.2％在混合机内加适量水搅拌混合均匀，采用震动成型方法制作测温管管体1。管体1下端部设凹槽，供镶嵌导热块2用；管体1上端敞开，供安装连接管3。在管体1上距上端部250毫米处径向设置2个直径为15毫米的排气孔，用于红外测温头冷却气体排放。管体脱模后经110℃×24h烘烤。

②制作导热块2：将石墨37％，0.5～0mm板状刚玉颗粒50％，刚玉粉8％，硅粉5％，外加酚醛树脂结合剂7.5％，在160Mpa高压成型，导热块的厚度为20mm左右。成型加工后，在氮气保护下经1350℃×3h热处理；然后，在导热块的表面喷涂碳化硼防氧化涂料。

实施例3：

①制作管体1：将3～5mm的板状刚玉颗粒40％，1-0mm板状刚玉颗粒20％，200目刚玉粉25％，Gr₂O₃微粉2％，A80氧化铝水泥5％，a-AL₂O₃微粉5％，硅微粉3％，外加六偏磷酸钠添加剂0.2％在混合机内加适量水搅拌混合均匀，采用震动成型方法制作测温管管体1。管体1下端部设凹槽，供镶嵌导热块2用；管体1上端敞开，供安装连接管3。在管体1上距上端部250毫米处径向设置2个直径为15毫米的排气孔，用于红外测温头冷却气体排放。管体脱模后经110℃×24h烘烤。

②制作导热块2：将石墨39％，0.5～0mm板状刚玉颗粒50％，刚玉粉5％，硅粉6％，外加酚醛树脂结合剂8％，在160Mpa高压成型，导热块的厚度为20mm左右。成型加工后，在氮气保护下经1350℃×3h热处理；然后，在导热块的表面喷涂碳化硼防氧化涂料。

以上三个实施例得到的红外测温管的技术性能见表1

表1：本发明的技术性能

	实施例1	实施例2	实施例3
				导热块导热系数w/m.k(1000℃时)	≥25	≥28	≥30
测温响应时间min	≤5.0	≤4.5	≤4.0
				使用寿命h	≥10	≥10	≥10

按该种方法制作的测温管在使用过程中，不会产生烟气，因而红外光学通道洁净，测温稳定、准确；导热块的导热率高，因此具有较快的测温响应速度；测温管的使用寿命大于10小时。

Claims

1.一种钢水连续测温用红外测温管，由测温管管体(1)、导热块(2)、连接管(3)构成，其特征是：测温管管体(1)的内孔为阶梯孔，导热块(2)镶嵌在测温管管体(1)下端直径较大的孔中，连接管(3)固定在测温管管体(1)的上端，其一部分在测温管管体(1)内，另一部分在测温管管体(1)外；测温管管体(1)的内径为40～50mm，壁厚为20～35mm；导热块(2)的厚度为20mm；测温管管体的材料为铬刚玉质耐火浇注料，其组份的质量百分比为：3～5mm的板状刚玉颗粒35～55％，1～0mm板状刚玉颗粒15～25％，200目刚玉粉15～35％，Gr₂O₃微粉1～5％，A80氧化铝水泥2～5％，a-AL₂O₃微粉2～5％，硅微粉1～3％；导热块为铝碳质导热块，其组份的质量百分比为：石墨34～42％，0.5～0mm板状刚玉颗粒50～58％，刚玉粉6～15％，硅粉1～8％。

2.根据权利要求1所述的测温管，其特征是：测温管管体组份的质量百分比为：3～5mm的板状刚玉颗粒37～53％，1～0mm板状刚玉颗粒17～23％，200目刚玉粉17～33％，Gr₂O₃微粉2～4％，A80氧化铝水泥3～4％，a-AL₂O₃微粉3～4％，硅微粉1.5～2.5％。

3.根据权利要求1所述的测温管，其特征是：导热块组份的质量百分比为：石墨36～40％，0.5～0mm板状刚玉颗粒50～55％，刚玉粉7～11％，硅粉2～6％。

4.权利要求1所述的测温管的制备方法，其具体步骤是：

5.根据权利要求4所述的测温管的制备方法，其特征是：六偏磷酸钠的配入量为管体原料总量的0.1～0.5％。

6.根据权利要求4所述的测温管的制备方法，其特征是：酚醛树脂的配入量为导热块原料总量的6～8％。

7.制备权利要求4所述的测温管的制备方法，其特征是：磷酸二铝饱和溶液的加入量为高温胶泥原料总量的12％。