CN102416451A - 一种防堵塞中间包上水口及其制造方法 - Google Patents

一种防堵塞中间包上水口及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防堵塞中间包上水口及其制造方法。该防堵塞中间包上水口由三部分复合而成：碗部、内层采用防堵塞的锆钙碳材料；外层和底部采用不同组分的铝锆碳材料。这三部分材料通过等静压机压制复合而成，在内层、外层及碗部中没有狭缝式吹氩气隙。本发明制造的中间包上水口，使用过程中不需吹氩气，就可以起到有效防止上水口内壁堵塞的效果；解决了连续铸钢中普遍采用的铝锆碳质透气性中间包上水口在制造和使用中的问题：制造过程中成型工艺复杂、使用过程中因氩气流量和背压不稳导致中间包上水口内壁堵塞、以及透气中间包上水口内壁透气材料易出现裂纹导致钢水渗入吹氩气隙造成生产安全事故。

Description

一种防堵塞中间包上水口及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种炼钢用功能耐火材料，特别涉及钢的连续铸造生产过程中使用的一种防堵塞中间包上水口及其制造方法。
背景技术
中间包上水口是连续铸钢生产过程中的重要部件，它安装在中间包底部。上水口碗部与中间包整体塞棒相配合，通过塞棒的上下移动来控制钢水的流量；上水口底部与浸入式水口相连接。通过塞棒的控制，钢水从中间包中，依次流经中间包上水口、浸入式水口到达结晶器中。流钢通道是否通畅，直接影响到连续铸钢的生产。
在连续铸钢过程中，一方面由于钢中的固体夹杂物在中间包上水口内壁沉积，另一方面由于钢水中的铝与上水口中的氧(或被吸入的氧)之间的化学反应产物氧化铝，沉积在上水口内壁上，导致上水口堵塞。现在普遍采用透气性铝锆碳质中间包上水口防止上水口堵塞，使用中通过上水口中的狭缝式气隙，向上水口内壁吹氩气，防止夹杂物和反应产物在上水口内壁沉积。
铝锆碳质透气性中间包上水口结构中的狭缝式气隙，一般通过蜡环烧蚀后获得，而蜡环的制作工艺复杂，效率低，成型过程中蜡环位置和厚度不易控制，影响透气性能的稳定。
铝锆碳质透气性中间包上水口在使用中，由于上水口狭缝式气隙与内壁之间的透气材料气孔率高，厚度较薄，强度相对较低，透气材料易出现裂纹，钢水就会渗入到狭缝式气隙中，沿着吹氩气道流出，造成生产安全事故。一直以来，透气性中间包上水口气道穿钢是连续铸钢生产过程中常见事故之一。
铝锆碳质透气性中间包上水口在使用中，一方面存在输送氩气的管道漏气或安装时管道与上水口连接处漏气；另一方面，上水口外壁也是多孔材料，部分氩气同时从水口外壁漏出，两方面原因导致氩气背压变小，上水口内壁有效氩气流量不足，透气性中间包上水口存在防堵塞的功能降低的可能。
铝锆碳质透气性中间包上水口在使用中，在不同的钢水条件下，所吹氩气的流量指标不易确定，增大了连续铸钢生产的工艺控制难度。氩气流量过小，中间包上水口易堵塞；氩气流量过大，会导致结晶器中钢液位波动过大，影响结晶器冶金功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种防堵塞中间包上水口及其制造方法，该中间包上水口使用中既不需吹氩气，又能防止上水口堵塞，生产过程中成型简单，使用过程中安全可靠。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种防堵塞中间包上水口，该中间包上水口由三部分复合而成：碗部、内层采用防堵塞的锆钙碳材料；外层和底层采用不同组分的铝锆碳材料。
①所述上水口碗部、内层采用的锆钙碳材料由下述成分按重量比例组成：
鳞片石墨0～35份，0mm＜粒度＜0.5mm；
锆酸钙60～99.5份，粒度为两种：0.1mm≤粒度A≤0.5mm，0mm＜粒度B＜0.1mm；粒度A与粒度B的重量比例为：(2～3.5)∶1；
添加剂0.5～5份；所述添加剂为金属硅粉、碳化硅、碳化硼、或硼化钙中的一种或几种组合；
外加上述总重量4～12％的酚醛树脂；
②所述上水口外层采用的铝锆碳材料由下述成分按重量比例组成：
鳞片石墨20～27份，0mm＜粒度＜0.5mm；
棕刚玉57～65份，粒度为两种：0.1mm≤粒度A≤0.5mm，0mm＜粒度B＜0.1mm；粒度A与粒度B的重量比例为：(1～1.5)∶1；
锆莫来石10～15份；0mm＜粒度＜0.2mm；
添加剂3～7份；所述添加剂为硼砂、玻璃粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或几种组合；
外加上述总重量8～12％的酚醛树脂；
③所述上水口底部采用的铝锆碳材料由下述成分按重量比例组成：
鳞片石墨7～15份，其粒度为：0mm＜粒度＜0.5mm；
棕刚玉70～78份，粒度为两种：0.1mm≤粒度A≤0.5mm，0mm＜粒度B＜0.1mm；粒度A与粒度B的重量比例为：(0.3～1)∶1；
锆莫来石10～15份，0mm＜粒度＜0.2mm；
添加剂4～7份；所述添加剂为金属硅粉、碳化硼、碳化硅、三聚磷酸钠中的一种或几种组合；
外加上述总重量8～12％的酚醛树脂。
上述防堵塞中间包上水口的制造工艺如下：
1)配料：按照配料单把各种原料称好备用；
2)混合：把底部用料、外层用料、内层及碗部用料加入到高速混合机中，最后加入酚醛树脂，混合均匀后，干燥备用；
3)成型：把混合好的底部用料、外层用料、内层及碗部用料按图纸要求分别加入到组合好的模具中，在等静压机中成型，成型压力130Mpa；
4)烧成：成型好的产品在还原气氛下烧成，1000℃保温6小时；
5)加工：按图纸要求进行车加工；
6)安装：按图纸要求进行铁壳和板间石墨嘴的安装；
7)涂覆：按要求在上水口内壁及部分外壁涂刷防氧化涂料；
8)包装：经检查后包装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明防堵塞中间包上水口，内层料中锆酸钙在使用温度下分解出的CaO与钢水中的Al2O3反应形成低熔点相，低熔点相使上水口内壁光滑，不易附着，可有效消除固体物在上水口内壁的沉积，防止水口堵塞；
2)外层料中的低熔点添加剂，在烧成时融化烧结，形成致密层，阻碍水口从外壁吸入氧气，减少Al2O3的生成量，进一步降低堵塞的可能；
3)该防堵塞中间包上水口中没有狭缝式气隙，生产工艺简单，使用中不会发生气道穿钢生产事故；
4)该防堵塞中间包上水口使用中内壁不吹氩气，降低了上水口安装及使用难度，避免了透气中间包上水口因氩气流量和背压不稳定导致的防堵塞功能降低，而且不吹氩气，对结晶器中的液位波动影响较小。
附图说明
图1是防堵塞中间包上水口三维立体图；
图2是防堵塞中间包上水口俯视图；
图3是图2中的A-A剖面图；
图4是图2中的B-B剖面图。
图中，1-碗部，2-内层，3-外层，4-底部，5-铁壳，6-板间吹氩石墨嘴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术内容作进一步详细描述：
如图1-图4所示，本发明防堵塞中间包上水口，由碗部1、内层2、外层3、底部4、铁壳5、板间吹氩石墨嘴6组成。碗部1和内层2由同一种材料组成；铁壳5包在上水口的外面，与外层3和底部4相衔接。所述的上水口内层2、外层3及碗部1中没有狭缝式吹氩气隙。
实施例1
①碗部1、内层2所采用的锆钙碳材料按如下的重量配比进行配料：
Figure BDA0000118905930000041
②外层3所采用的铝锆碳材料按如下的重量配比进行配料：
③底部4所采用的铝锆碳材料按如下的重量配比进行配料：
Figure BDA0000118905930000043
Figure BDA0000118905930000051
上述防堵塞中间包上水口的制造工艺如下：
1)配料：按照配料单把各种原料称好备用。
2)混合：把配好的料加入高速混合机中，加入液体树脂，混合均匀后，干燥备用。
3)成型：把混合好的底部4用料、外层3用料、内层料2及碗部1用料按图纸要求加入到组合好的模具中，在等静压机中成型，成型压力130MPa
4)烧成：成型好的产品在还原气氛下烧成，1000℃保温6小时。
5)加工：按图纸要求进行车加工。
6)安装：按图纸尺寸要求安装铁壳5和板间吹氩嘴6。
7)涂覆：按要求在上水口内壁及部分外壁涂刷防氧化涂料。
8)包装：经检查后包装。
经检测，防堵塞中间包上水口碗部、内层锆钙碳料物理性能指标为：气孔率12.1％，常温抗折强度13.5Mpa，体积密度3.01g/cm3；外层铝锆碳料物理性能指标为：气孔率9.9％，常温抗折强度14.5Mpa，体积密度2.55g/cm3；底部铝锆碳料物理性能指标为：气孔率14.1％，常温抗折强度13.5Mpa，体积密度2.66g/cm3。
实施例2
①碗部1、内层2所采用的锆钙碳材料按如下的重量配比进行配料：
Figure BDA0000118905930000052
②外层3所采用的铝锆碳材料按如下的重量配比进行配料：
Figure BDA0000118905930000061
③底部4所采用的铝锆碳材料按如下的重量配比进行配料：
Figure BDA0000118905930000062
上述防堵塞中间包上水口的制造工艺与实施例1相同。
经检测，防堵塞中间包上水口碗部、内层锆钙碳料物理性能指标为：气孔率13.2％，常温抗折强度14.3Mpa，体积密度3.05g/cm3；外层铝锆碳料物理性能指标为：气孔率9.5％，常温抗折强度14.7Mpa，体积密度2.58g/cm3；底部铝锆碳料物理性能指标为：气孔率13.9％，常温抗折强度14.1Mpa，体积密度2.64g/cm3。
实施例3
①碗部1、内层2所采用的锆钙碳材料按如下的重量配比进行配料：
Figure BDA0000118905930000063
②外层3所采用的铝锆碳材料按如下的重量配比进行配料：
Figure BDA0000118905930000071
③底部4所采用的铝锆碳材料按如下的质量配比进行配料：
Figure BDA0000118905930000072
上述防堵塞中间包上水口的制造工艺与实施例1相同。
经检测，防堵塞中间包上水口碗部、内层锆钙碳料物理性能指标为：气孔率11.8％，常温抗折强度12.5Mpa，体积密度2.97g/cm3；外层铝锆碳料物理性能指标为：气孔率9.6％，常温抗折强度13.7Mpa，体积密度2.58g/cm3；底部铝锆碳料物理性能指标为：气孔率13.7％，常温抗折强度13.4Mpa，体积密度2.63g/cm3。
实施例4
①碗部1、内层2所采用的锆钙碳材料按如下的重量配比进行配料：
Figure BDA0000118905930000073
②外层3所采用的铝锆碳材料按如下的重量配比进行配料：
Figure BDA0000118905930000081
③底部4所采用的铝锆碳材料按如下的重量配比进行配料：
Figure BDA0000118905930000082
上述防堵塞中间包上水口的制造工艺如下：
1)配料：按照配料单把各种原料称好备用。
2)混合：把配好的料加入高速混合机中，加入液体树脂，混合均匀后，干燥备用。
3)成型：把混合好的底部4用料、外层3用料、内层料2及碗部1用料按图纸要求加入到组合好的模具中，在等静压机中成型，成型压力130MPa
4)烧成：成型好的产品在还原气氛下烧成，1000℃保温6小时。
5)加工：按图纸要求进行车加工。
6)安装：按图纸尺寸要求安装铁壳5和板间吹氩嘴6。
7)涂覆：按要求在上水口内壁及部分外壁涂刷防氧化涂料。
8)包装：经检查后包装。
经检测，防堵塞中间包上水口碗部、内层锆钙碳料物理性能指标为：气孔率14.7％，常温抗折强度14.1Mpa，体积密度3.12g/cm3；外层铝锆碳料物理性能指标为：气孔率10.2％，常温抗折强度14.9Mpa，体积密度2.59g/cm3；底部铝锆碳料物理性能指标为：气孔率12.1％，常温抗折强度14.8Mpa，体积密度2.62g/cm3。

Claims (5)

1.一种防堵塞中间包上水口，其特征在于，该中间包上水口由三部分复合而成：碗部、内层采用防堵塞的锆钙碳材料；外层和底部采用不同组分的铝锆碳材料；
所述上水口碗部、内层采用的锆钙碳材料由下述成分按重量比例组成：鳞片石墨0～35份、锆酸钙60～99.5份、添加剂0.5～5份；外加上述总重量4～12％的酚醛树脂；所述添加剂为金属硅粉、碳化硅、碳化硼、或硼化钙中的一种或几种组合；
所述上水口外层采用的铝锆碳材料由下述成分按重量比例组成：鳞片石墨20～27份、棕刚玉57～65份、锆莫来石10～15份、添加剂3～7份；外加上述总重量8～12％的酚醛树脂；所述添加剂为硼砂、玻璃粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或几种组合；
所述上水口底部采用的铝锆碳材料由下述成分按重量比例组成：鳞片石墨7～15份、棕刚玉70～78份、锆莫来石10～15份、添加剂4～7份、外加上述总重量8～12％的酚醛树脂；所述添加剂为金属硅粉、碳化硼、碳化硅、三聚磷酸钠中的一种或几种组合。
2.根据权利要求1所述的一种防堵塞中间包上水口，其特征在于，所述的上水口内层、外层及碗部中没有狭缝式吹氩气隙。
3.根据权利要求1所述的一种防堵塞中间包上水口，其特征在于，所述的锆酸钙为电熔锆酸钙。
4.根据权利要求1所述一种防堵塞中间包上水口的制造方法，其特征在于，该中间包上水口按如下工艺制造：
1)配料：按照配料单把各种原料称好备用；
2)混合：把底部用料、外层用料、内层及碗部用料加入到高速混合机中，最后加入酚醛树脂，混合均匀后，干燥备用；
3)成型：把混合好的底部用料、外层用料、内层及碗部用料按图纸要求分别加入到组合好的模具中，在等静压机中成型，成型压力130Mpa；
4)烧成：成型好的产品在还原气氛下烧成，1000℃保温6小时；
5)加工：按图纸要求进行车加工；
6)安装：按图纸要求进行铁壳和板间石墨嘴的安装；
7)涂覆：按要求在上水口内壁及部分外壁涂刷防氧化涂料；
8)包装：经检查后包装。
5.根据权利要求4所述的一种防堵塞中间包上水口的制造方法，其特征在于，该方法适用于各种型号规格的防堵塞中间包上水口的制造。
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Effective date: 20130129

Owner name: LIAONING SCIENCE AND TECHNOLOGY UNIV.

Free format text: FORMER OWNER: UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY LIAONING DONGFANG JUYE ADVANCED CERAMICS CO., LTD.

Effective date: 20130129

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Li Bo

Inventor after: Li Shibao

Inventor after: Chen Yongfan

Inventor after: Wang Rengui

Inventor after: Li Tao

Inventor after: Liu Shaojie

Inventor after: Xu Quansheng

Inventor after: Xu Zhankui

Inventor after: Gao Yuming

Inventor before: Li Shibao

Inventor before: Li Bo

Inventor before: Wang Rengui

Inventor before: Li Tao

Inventor before: Liu Shaojie

Inventor before: Xu Quansheng

Inventor before: Xu Zhankui

Inventor before: Gao Yuming

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 114042 ANSHAN, LIAONING PROVINCE TO: 114044 ANSHAN, LIAONING PROVINCE

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LI SHIBAO LI BO WANG RENGUI LI TAO LIU SHAOJIE XU QUANSHENG XU ZHANKUI GAOYUMING TO: LI BO LI SHIBAO CHEN YONGFAN WANG RENGUI LI TAO LIU SHAOJIE XU QUANSHENG XU ZHANKUI GAO YUMING

TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20130129

Address after: 114044 Anshan province hi tech Zone, thousands of mountain road, No. 185, No.

Applicant after: Liaoning Science and Technology Univ.

Applicant after: USTL-Oriental Giant Advanced Ceramic Co., Ltd.

Address before: Anshan City, Liaoning Province victory road 114042 Lishan District No. 969

Applicant before: USTL-Oriental Giant Advanced Ceramic Co., Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Anti-plugging tundish water supplying opening and manufacturing method thereof

Effective date of registration: 20141029

Granted publication date: 20130710

Pledgee: Chinese bank Limited by Share Ltd Anshan Branch Tateyama

Pledgor: University of Science and Technology Liaoning| Liaoning Great Eastern high grade Ceramics Co., Ltd.

Registration number: 2014210000011

PLDC Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model