CN102528010B - 长寿命铝碳质长水口及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长寿命铝碳质长水口及其生产工艺，包括水口主体，所述水口主体内壁上设置一层防炸裂内衬，所述防炸裂内衬与水口主体之间设置一层抗冲刷防穿钢内衬。通过在水口主体内壁上设置一层防炸裂内衬，复合3-5mm厚的抗冲刷防穿钢内衬在水口中间层，配合防炸裂内衬的保温抗炸裂性能，水口通过复合抗冲刷防穿钢内衬后，既满足热稳定性的需求，又能提高此部位的抗冲刷性能，达到了抗冲刷、抗侵蚀、抗炸裂的目的，实现了长寿命长水口的目的。

Description

长寿命铝碳质长水口及其生产工艺

技术领域

本发明属于炼钢连铸用功能性复合耐火材料制品，特别是一种长寿命铝碳质长水口及其生产工艺。

背景技术

长水口（保护套管）在钢包和中间包之间采取保护浇注，利用专用夹持装置，固定在钢包和中间包之间，用于隔绝钢水和空气的接触，可以减少钢水二次氧化，提高钢水纯净度。首先、长水口在使用过程中，由于受到钢流的反复冲刷造成内孔扩大，要求长水口具备良好的抗冲刷性能。其次、在浇注过程中，中间包覆盖渣对长水口渣线部位不断侵蚀，造成渣线部位断裂，要求长水口具有良好的耐侵蚀性和抗渣性。还有、钢包长水口在浇注准备阶段，必须提前进行预热烘烤才能使用，但是在更换大包钢水时，无法对长水口进行烘烤，使用过程中经常出现炸裂现象，造成连铸中断污染钢水，基于上述因素，要求长水口必须具备良好的抗冲刷、抗侵蚀、抗急冷急热性能，同时不能有开裂现象。

长水口根据材质分类主要有石英质和铝碳质。90年代前后为石英质长水口，不经预热即可使用，缺点是对钢水适应性差，含锰较高的钢水不耐侵蚀，使用寿命短。为满足炼钢日益更新要求，推出铝碳质长水口，主要用石墨、刚玉和硅粉等高档耐火材料制成，对钢水适应性强，可浇注任何钢种。该材质的长水口一般需要高温预热方可使用，不经烘烤预热使用存在炸裂的危险。为确保铝碳水口免烘烤使用，我们利用等静压机二次成型，在水口内层复合一层融融石英质材料（SiO₂≥65%），石英材料具有良好的抗热震性，热导率低、线膨胀系数小等特点，通过复合内衬水口炸裂问题得以解决。

为满足高效连铸的需求，针对铝碳质长水口在使用中出现的问题，长水口碗部因密封不严造成漏气问题，采取在水口外层复合铁皮，在水口碗部平面利用凸凹槽进行连接吹氩气，水口碗部在惰性气体的弥散保护下，杜绝了吸入空气，既能防止钢水二次氧化，又能防止水口碳烧蚀的的作用。②长水口使用中出现颈部断裂问题，采取热稳定较好强度大的材料，防止水口在使用的吊装和钢水冲击摆动导致水口断裂④水口渣线部位侵蚀问题，采取抗渣性好的高铝低碳材料，渣线抗侵蚀性能大幅度提高。通过以上四点的解决，长水口质量有所改善，但是水口颈部穿钢问题，一直是各耐火材料生产厂家研制开发长寿命长水口的瓶颈。

发明内容

本发明提供一种能够避免长水口颈部以下部位因钢水偏流冲刷造成穿钢的问题的长寿命铝碳质长水口及其生产工艺。

一种长寿命铝碳质长水口，包括水口主体，所述水口主体内壁上设置一层防炸裂内衬，所述防炸裂内衬与水口主体之间设置一层抗冲刷防穿钢内衬。

所述防炸裂内衬是以熔融石英为主要骨料的复合材料，SiO₂的质量百分含量≥65%。

所述抗冲刷防穿钢内衬的原料包括高纯度石墨、白刚玉、硅粉、碳化硼和工业氧化铝，各原料的质量百分含量为别为10～15%、70～75%、3～5%、2～4%、6～10%。

所述抗冲刷防穿钢内衬的原料包括高纯度石墨、白刚玉、硅粉、碳化硼和工业氧化铝，各原料的质量百分含量为别为13%、72%、4%、3%、8%。

所述抗冲刷防穿钢内衬的厚度为3～5mm。

长寿命铝碳质长水口的生产工艺包括以下步骤：

a. 内部使用预模具，通过使用橡胶套在冷等静压机中先将防炸裂内衬压制成型；

b. 然后在防炸裂内衬外套上压制抗冲刷防穿钢内衬的胶套，将抗冲刷防穿钢内衬的原料混匀后加入压机压制，利用压机将两层内衬结合在一起；

c. 两层内衬压制结束，套入压制外部材料的胶套，按常规方法装各部位材料后压制成整体产品。

本发明通过在水口主体内壁上设置一层防炸裂内衬，以熔融石英为主要骨料的复合材料，SiO₂的质量百分含量≥65%，石英材料具有良好的抗热震性，热导率低、线膨胀系数小等特点，通过增加内衬厚度，可有效缓解浇钢时材料的热膨胀导致的纵裂。最内层直接与钢水接触的为防炸裂内衬，防炸裂内衬紧贴着防炸裂内衬外层的抗冲刷防穿钢内衬，利用高纯度石墨、白刚玉、硅粉、碳化硼、工业氧化铝为主要原料，各原料占10-15%、70-75%、4%、3%、8%,白刚玉密度大、抗磨性好，有极强抵抗钢水的冲刷能力，石墨在高温情况下起到碳连接的作用，使刚玉及其它辅助材料能有效结合在一起，防止高温结合强度小造成的颗粒被钢流带走。其它辅助材料，在高温下优先与钢水中的氧发生置换反应，防止钢水中氧与水口中碳反应，导致水口强度降低。我们利用复合3-5mm厚的抗冲刷防穿钢内衬在水口中间层，配合防炸裂内衬的保温抗炸裂性能，水口通过复合抗冲刷防穿钢内衬后，既满足热稳定性的需求，又能提高此部位的抗冲刷性能，达到了抗冲刷、抗侵蚀、抗炸裂的目的，在国内外钢厂使用均寿命比以往水口使用寿命由原来的8～10炉提高到15～17炉，实现了长寿命长水口的目的。

具体实施方式：

实施例一：

一种长寿命铝碳质长水口，包括水口主体，所述水口主体内壁上设置一层防炸裂内衬，所述防炸裂内衬与水口主体之间设置一层抗冲刷防穿钢内衬，所述防炸裂内衬是以熔融石英为主要骨料的复合材料，SiO₂的质量百分含量≥65%，所述抗冲刷防穿钢内衬的原料包括高纯度石墨、白刚玉、硅粉、碳化硼和工业氧化铝，各原料的质量百分含量为别为10%、75%、5%、2%、8%。所述抗冲刷防穿钢内衬的厚度为3～5mm。

长寿命铝碳质长水口的生产工艺包括以下步骤：

a. 内部使用预模具，通过使用橡胶套在冷等静压机中先将防炸裂内衬压制成型；

b. 然后在防炸裂内衬外套上压制抗冲刷防穿钢内衬的胶套，将抗冲刷防穿钢内衬的原料混匀后加入压机压制，利用压机将两层内衬结合在一起；

c. 两层内衬压制结束，套入压制外部材料的胶套，按常规方法装各部位材料后压制成整体产品。

实施例二：

一种长寿命铝碳质长水口，包括水口主体，所述水口主体内壁上设置一层防炸裂内衬，所述防炸裂内衬与水口主体之间设置一层抗冲刷防穿钢内衬，所述防炸裂内衬是以熔融石英为主要骨料的复合材料，SiO₂的质量百分含量≥65%，所述抗冲刷防穿钢内衬的原料包括高纯度石墨、白刚玉、硅粉、碳化硼和工业氧化铝，各原料的质量百分含量为别为14%、71%、4%、2%、9%。所述抗冲刷防穿钢内衬的厚度为3～5mm。

长寿命铝碳质长水口的生产工艺见实施例一。

实施例三：

一种长寿命铝碳质长水口，包括水口主体，所述水口主体内壁上设置一层防炸裂内衬，所述防炸裂内衬与水口主体之间设置一层抗冲刷防穿钢内衬，所述防炸裂内衬是以熔融石英为主要骨料的复合材料，SiO₂的质量百分含量≥65%，所述抗冲刷防穿钢内衬的原料包括高纯度石墨、白刚玉、硅粉、碳化硼和工业氧化铝，各原料的质量百分含量为别为13%、72%、4%、3%、8%。

所述抗冲刷防穿钢内衬的厚度为3～5mm。长寿命铝碳质长水口的生产工艺见实施例一。

Claims (1)

1.一种长寿命铝碳质长水口，包括水口主体，其特征在于：所述水口主体内壁上设置一层防炸裂内衬，所述防炸裂内衬与水口主体之间设置一层抗冲刷防穿钢内衬，所述防炸裂内衬是以熔融石英为主要骨料的复合材料，SiO₂的质量百分含量≥65%，所述抗冲刷防穿钢内衬的原料包括高纯度石墨、白刚玉、硅粉、碳化硼和工业氧化铝，各原料的质量百分含量为别为10～15%、70～75%、3～5%、2～4%、6～10%。

2. 如权利要求1所述的长寿命铝碳质长水口，其特征在于：所述抗冲刷防穿钢内衬的原料包括高纯度石墨、白刚玉、硅粉、碳化硼和工业氧化铝，各原料的质量百分含量为别为13%、72%、4%、3%、8%。

3．如权利要求1或2所述的长寿命铝碳质长水口，其特征在于：所述抗冲刷防穿钢内衬的厚度为3～5mm。

4. 如权利要求1所述的长寿命铝碳质长水口，其特征在于，长寿命铝碳质长水口的生产工艺包括以下步骤：

a. 内部使用预模具，通过使用橡胶套在冷等静压机中先将防炸裂内衬压制成型；

b. 然后在防炸裂内衬外套上压制抗冲刷防穿钢内衬的胶套，将抗冲刷防穿钢内衬的原料混匀后加入压机压制，利用压机将两层内衬结合在一起；

c. 两层内衬压制结束，套入压制外部材料的胶套，按常规方法装各部位材料后压制成整体产品。