CN102699317A - 复合式加长上水口及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合式加长上水口及其制作方法，包括铝碳质母体，铝碳质母体外部形状为曲面构成的环形闭合体，铝碳质母体的内腔安装锆碳质耐高温芯体，锆碳质耐高温芯体中间开设通孔，锆碳质耐高温芯体上部的厚度大于锆碳质耐高温芯体的中下部的厚度，铝碳质母体内腔的内壁与锆碳质耐高温芯体的外壁紧密接触，锆碳质耐高温芯体的上端部分覆盖铝碳质母体的上端面，锆碳质耐高温芯体上端远离通孔中心线的部位是环形平面体，环形平面体内端向下延伸至锆碳质耐高温芯体中下部的圆柱体上端部分为圆锥体，锆碳质耐高温芯体上部的外壁与铝碳质母体内腔壁连接部位为台阶状。本发明解决了现有技术的不足。
Description
技术领域
本发明涉及中间包加长上水口，是一种复合式加长上水口及其制作方法。
背景技术
现有的复合式上水口的结构，一般采用三部分组成，即：母体、锆芯和锆碗，各部件之间通过粘结层粘接固定。这种结构的复合式上水口的不足在于：由于上水口在使用中与钢水直接接触，粘结剂在钢水的高温下易溶解，从而使各部件的连结部位易产生漏钢现象，因此，这种水口一般使用寿命在12小时左右，这给企业带来较大的浪费，并使生产成本居高不下；同时，由于这种上水口的结构需要三部分组成，所以制造工艺复杂，制造成本高，产品的生产合格率低等。
发明内容
本发明的目的是，提供一种复合式加长上水口及其制作方法，以解决现有技术的不足。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：复合式加长上水口，包括铝碳质母体，铝碳质母体外部形状为曲面构成的环形闭合体，铝碳质母体开设内腔，铝碳质母体的内腔安装锆碳质耐高温芯体，锆碳质耐高温芯体中间开设通孔，锆碳质耐高温芯体上部H1的厚度大于锆碳质耐高温芯体的中下部H2的厚度，锆碳质耐高温芯体的中下部H2为圆柱体，铝碳质母体内腔的内壁与锆碳质耐高温芯体的外壁紧密接触，锆碳质耐高温芯体的上端部分覆盖铝碳质母体的上端面，锆碳质耐高温芯体上端远离通孔中心线的部位是环形平面体L1，环形平面体L1内端向下延伸至锆碳质耐高温芯体中下部H2的圆柱体上端部分为圆锥体L2，锆碳质耐高温芯体上部H1的外壁与铝碳质母体内腔壁连接部位为台阶状。锆碳质耐高温芯体的上部H1的高度是锆碳质耐高温芯体总高度的1/5-1/3。铝碳质母体和锆碳质耐高温芯体的底端开设台阶孔。铝碳质母体由下述重量比的原料组成：刚玉10-80、石墨3-30、氧化铝5-30、石英5-30、工业硅2-30、碳化硅5-30及结合剂5-40，锆碳质耐高温芯体2由下述重量比的原料组成：氧化锆1-20、碳化硼2-25、工业硅2-25、石墨2-25、结合剂5-30。
所述的复合式加长上水口，铝碳质母体和锆碳质耐高温芯体中所述的原料结合剂是磷酸二氢铝、泡花碱、硅溶胶、黄香、沥青、树脂中的任一种或几种组合。
所述的复合式加长上水口，铝碳质母体由下述重量的原料组成：刚玉35kg、石墨15kg、氧化铝15kg、石英15kg、工业硅10kg、碳化硅10kg及磷酸二氢铝10kg，锆碳质耐高温芯体2由下述重量的原料组成：氧化锆45kg、碳化硼15kg、工业硅12kg、石墨18kg、磷酸二氢铝20kg。
本发明复合式加长上水口的制作方法，包括下述步骤：
①按重量比取铝碳质母体的原料：刚玉10-80、石墨3-30、氧化铝5-30、石英5-30、工业硅2-30、碳化硅5-30及结合剂5-40，锆碳质耐高温芯体2由下述重量比的原料组成：氧化锆1-20、碳化硼2-25、工业硅2-25、石墨2-25、结合剂5-30备用。
②将步骤①中的铝碳质母体原料和锆碳质耐高温芯体原料分别置入30℃烘干室内烘干12小时；
③将烘干后的铝碳质母体原料和锆碳质耐高温芯体原料分别置入混料机内混合均匀，置入25℃恒温室内放置24小时后取出，得到铝碳质母体备用料和锆碳质耐高温芯体备用料；
④压制：
4.1取外模固定；
4.2在外模的型腔内放置内模；
4.3在内模外与外模底部接触处安装橡胶套；
4.4将步骤③的锆碳质耐高温芯体备用料置入外模与内模在底部形成的空腔内，直至达到设计的高度H1，然后，再将第一隔料桶放置在内模外周；
4.5将步骤③的锆碳质耐高温芯体备用料置入第一隔料桶与内模之间的空腔内，直到达到设计的高度H2，同时，在第一隔料桶与外模间的空腔内置入铝碳质母体备用料，直至达到H2的高度，然后，取下第一隔料桶，再将第二隔料桶置入内模外侧，设置第二隔料桶内壁与内模外壁间的距离为L；
4.6将步骤③的锆碳质耐高温芯体备用料置入第二隔料桶内壁与内模外壁间的空腔内，同时，将步骤③的铝碳质母体备用料置入第二隔料桶外壁与外模内壁间的空腔内，直至达到设计高度H3，震动后使各备用料密实后，将第二隔料桶取下，在内模顶端加盖金属盖，再将橡胶盖置入外模的顶端内径处，使橡胶盖与外模内壁紧密配合；
4.7在外模上部外壁安装第一紧固圈，在外模下部外壁安装第二紧固圈，使紧固圈将外模向内收紧密封，成为整体模具；
4.8将步骤4.7收紧密封的整体模具置入等静压机的圆桶内， 将圆桶密封后注水，再打开压力开关，使压力达到130MPa后，保压3-10分钟，取出整体模具并卸掉外模和内模，得到复合式加长水口半成品；
⑤将复合式加长上水口半成品，置入250-270℃下烘干13-15小时；
⑥将步骤⑤烘干后的复合式加长上水口车削外型，使其为圆柱状、椭圆状或圆锥状，即成为复合式加长上水口。
步骤③中所述的恒温室的湿度为60度。步骤4.6所述的在内模顶端加盖金属盖后，将金属盖最大外径处与外模内壁间的空腔内置入锆碳质耐高温芯体备用料，直至达到H4的高度。
本发明的优点在于：将复合式加长上水口采用铝碳质母体和锆碳质耐高温芯体两个部件组成，去掉了粘结层，并去掉了锆碗的部件，使两个部件在结合处采用紧密接触的连接方式连接，使生产成本大幅降低，同时，大幅度提高了使用寿命，使上水口的使用寿命与材料本身的寿命相当，并使生产工艺减化，提高了生产效率及产品合格率等。采用整体成型工艺，不需要粘合层，提高了复合式加长水口的强度，延长了复合式加长水口的使用寿命，同时，也避免了钢水易渗漏的问题，提高了生产的安全性，生产效率高，产品质量稳定，由于采用锆碳质材料取代了现有技术中的氧化锆碗，并添加了辅用料，有效抑制了氧化锆与个别钢种微量元素的有害化学反应，从而提高了钢的抗侵蚀能力，本发明还解决了锆质定径水口的多种缺陷，大幅提高了使用寿命，并降低了稀缺原材料的用量，节约稀缺资源，整体成型工艺的生产成本低，不需要高温烧制，低温烘烤，对环境无污染等。
附图说明
附图1是本发明所述的复合式加长上水口的结构示意图；
附图2是本发明复合式加长水口制备方法中步骤4.1中使用的模具结构示意图；
附图3是本发明复合式加长水口制备方法中第4.3步骤中模具的安装结构示意图；
附图4是本发明复合式加长水口制备方法中第4.4步骤中模具的安装结构示意图；
附图5是本发明复合式加长水口制备方法中第4.5步骤中模具的安装结构示意图；
附图6是附图5的俯视结构示意图。
具体实施方式
本发明所述的复合式加长上水口，包括铝碳质母体1，铝碳质母体1外部形状为曲面构成的环形闭合体，铝碳质母体1开设内腔，铝碳质母体1的内腔安装锆碳质耐高温芯体2，锆碳质耐高温芯体2中间开设通孔4，锆碳质耐高温芯体2上部H1的厚度大于锆碳质耐高温芯体2的中下部H2的厚度，锆碳质耐高温芯体2的中下部H2为圆柱体，铝碳质母体1内腔的内壁与锆碳质耐高温芯体2的外壁紧密接触，锆碳质耐高温芯体2的上端部分覆盖铝碳质母体1的上端面，锆碳质耐高温芯体2上端远离通孔4中心线的部位是环形平面体L1，环形平面体L1内端向下延伸至锆碳质耐高温芯体2中下部H2的圆柱体上端部分为圆锥体L2，锆碳质耐高温芯体2上部H1的外壁与铝碳质母体1内腔壁连接部位为台阶状。上述结构见图1所示。
本发明所述的锆碳质耐高温芯体2的上部H1的高度是锆碳质耐高温芯体2总高度的1/5-1/3，在能够提高锆碳质耐高温芯体2的使用寿命的同时，进一步降低成本，使性价比达到较佳状态。
本发明所述的铝碳质母体1和锆碳质耐高温芯体2的底端开设台阶孔3。
本发明所述的铝碳质母体1由下述重量比的原料组成：刚玉10-80、石墨3-30、氧化铝5-30、石英5-30、工业硅2-30、碳化硅5-30及结合剂5-40，锆碳质耐高温芯体2由下述重量比的原料组成：氧化锆1-20、碳化硼2-25、工业硅2-25、石墨2-25、结合剂5-30。
铝碳质母体1和锆碳质耐高温芯体2中所述的原料中使用的结合剂是磷酸二氢铝、泡花碱、硅溶胶、黄香、沥青、树脂中的任一种或几种组合。
铝碳质母体1和锆碳质耐高温芯体2的原料重量组合有下述多种方式：
①铝碳质母体1由下述的原料组成：刚玉35kg、石墨15kg、氧化铝15kg、石英15kg、工业硅10kg、碳化硅10kg及磷酸二氢铝10kg，锆碳质耐高温芯体2由下述原料组成：氧化锆45kg、碳化硼15kg、工业硅12kg、石墨18kg、磷酸二氢铝20kg。
②铝碳质母体1由下述原料组成：刚玉75kg、石墨3kg、氧化铝5kg、石英5kg、工业硅2kg、碳化硅5kg、泡花碱5kg，锆碳质耐高温芯体2由下述原料组成：氧化锆80kg、碳化硼1kg、工业硅2kg、石墨2kg、泡化碱15kg。
③铝碳质母体1由下述原料组成：：刚玉10kg、石墨10kg、氧化铝30kg、石英30kg、工业硅5kg、碳化硅5kg、硅溶胶10kg；锆碳质耐高温芯体2由下述原料组成：氧化锆20kg、碳化硼20kg、工业硅25kg、石墨25kg、硅溶胶10kg0。
④铝碳质母体1由下述原料组成：刚玉20kg、石墨5kg、氧化铝10kg、石英10kg、工业硅10kg、碳化硅30kg、黄香15kg；锆碳质耐高温芯体2由下述原料组成：氧化锆15kg、碳化硼20kg、工业硅25kg、石墨25kg、黄香10kg。
⑤铝碳质母体1由下述原料组成：刚玉10kg、石墨30kg、氧化铝7kg、石英8kg、工业硅30kg、碳化硅7kg、沥青8kg；锆碳质耐高温芯体2由下述原料组成：氧化锆30kg、碳化硼15kg、工业硅15kg、石墨10kg、沥青30kg。
⑥铝碳质母体1由下述原料组成：刚玉50kg、石墨7kg、氧化铝10kg、石英8kg、工业硅8kg、碳化硅7kg、树脂10kg；锆碳质耐高温芯体2由下述原料组成：氧化锆40kg、碳化硼15kg、工业硅10kg、石墨15kg、树脂10kg。
⑦铝碳质母体1由下述的原料组成：刚玉35kg、石墨15kg、氧化铝15kg、石英15kg、工业硅10kg、碳化硅10kg及磷酸二氢铝10kg，锆碳质耐高温芯体2由下述原料组成：氧化锆45kg、碳化硼15kg、工业硅12kg、石墨18kg、磷酸二氢铝10kg、树脂10kg。
⑧铝碳质母体1由下述原料组成：刚玉75kg、石墨3kg、氧化铝5kg、石英5kg、工业硅2kg、碳化硅5kg、泡花碱5kg，锆碳质耐高温芯体2由下述原料组成：氧化锆80kg、碳化硼1kg、工业硅2kg、石墨2kg、泡化碱5kg、黄香5kg、树脂5kg。
⑨铝碳质母体1由下述原料组成：：刚玉10kg、石墨10kg、氧化铝30kg、石英30kg、工业硅5kg、碳化硅5kg、硅溶胶10kg；锆碳质耐高温芯体2由下述原料组成：氧化锆20kg、碳化硼20kg、工业硅25kg、石墨25kg、硅溶胶5kg、磷酸二氢铝5kg。
⑩铝碳质母体1由下述原料组成：刚玉20kg、石墨5kg、氧化铝10kg、石英10kg、工业硅10kg、碳化硅30kg、黄香15kg；锆碳质耐高温芯体2由下述原料组成：氧化锆15kg、碳化硼20kg、工业硅25kg、石墨25kg、黄香3kg、磷酸二氢铝3kg、沥青2kg、树脂2kg。
⑾铝碳质母体1由下述原料组成：刚玉10kg、石墨30kg、氧化铝7kg、石英8kg、工业硅30kg、碳化硅7kg、沥青8kg；锆碳质耐高温芯体2由下述原料组成：氧化锆30kg、碳化硼15kg、工业硅15kg、石墨10kg、磷酸二氢铝5kg、泡花碱5kg、硅溶胶5kg、黄香5kg、沥青5kg、树脂5kg。
⑿铝碳质母体1由下述原料组成：刚玉50kg、石墨7kg、氧化铝10kg、石英8kg、工业硅8kg、碳化硅7kg、树脂10kg；锆碳质耐高温芯体2由下述原料组成：氧化锆40kg、碳化硼15kg、工业硅10kg、石墨15kg、树脂2kg、沥青2kg、泡花碱2kg、硅溶胶2kg、黄香2kg。
上述复合式加长上水口的制作方法，包括下述步骤：
①按重量比取铝碳质母体1原料：刚玉10-60、石墨3-30、氧化铝5-30、石英5-30、工业硅2-30、碳化硅5-30及结合剂5-40，锆碳质耐高温芯体2由下述重量比的原料组成：氧化锆1-20、碳化硼2-25、工业硅2-25、石墨2-25、结合剂5-30备用；
②将步骤①中的铝碳质母体1原料和锆碳质耐高温芯体2原料分别置入30℃烘干室内烘干12小时；
③将烘干后的铝碳质母体1原料和锆碳质耐高温芯体2原料分别置入混料机内混合均匀，置入25℃恒温室内放置24小时后取出，得到铝碳质母体1备用料和锆碳质耐高温芯体2备用料；
④压制：
4.1取外模6固定；
4.2在外模6的型腔内放置内模8；
4.3在内模8外与外模6底部接触处安装橡胶套9；
4.4将步骤③的锆碳质耐高温芯体2备用料置入外模6与内模8在底部形成的空腔内，直至达到设计的高度H1，然后，再将第一隔料桶10放置在内模8外周；
4.5将步骤③的锆碳质耐高温芯体2备用料置入第一隔料桶10与内模8之间的空腔内，直到达到设计的高度H2，同时，在第一隔料桶10与外模6间的空腔内置入铝碳质母体1备用料，直至达到H2的高度，然后，取下第一隔料桶10，再将第二隔料桶11置入内模8外侧，设置第二隔料桶11内壁与内模8外壁间的距离为L；
4.6将步骤③的锆碳质耐高温芯体2备用料置入第二隔料桶11内壁与内模8外壁间的空腔内，同时，将步骤③的铝碳质母体1备用料置入第二隔料桶11外壁与外模6内壁间的空腔内，直至达到设计高度H3，震动后使各备用料密实后，将第二隔料桶11取下，在内模8顶端加盖金属盖7，再将橡胶盖5置入外模6的顶端内径处，使橡胶盖5与外模6内壁紧密配合；
4.7在外模6上部外壁安装第一紧固圈12，在外模6下部外壁安装第二紧固圈13，使紧固圈将外模6向内收紧密封，成为整体模具；
4.8将步骤4.7收紧密封的整体模具置入等静压机的圆桶内， 将圆桶密封后注水，再打开压力开关，使压力达到130MPa后，保压3-10分钟，取出整体模具并卸掉外模6和内模8，得到复合式加长水口半成品；
⑤将复合式加长上水口半成品，置入250-270℃下烘干13-15小时；
⑥将步骤⑤烘干后的复合式加长上水口车削外型，使其为圆柱状、椭圆状或圆锥状，即成为复合式加长上水口。
步骤③中所述的恒温室的湿度为60度。
步骤4.6所述的在内模8顶端加盖金属盖7后，将金属盖7最大外径处与外模6内壁间的空腔内置入锆碳质耐高温芯体2备用料，直至达到H4的高度。卸模后，去掉金属盖7，使金属盖7形成台阶孔3，便于与下水口配合。
Claims (9)
1.复合式加长上水口，其特征在于：包括铝碳质母体（1），铝碳质母体（1）外部形状为曲面构成的环形闭合体，铝碳质母体（1）开设内腔，铝碳质母体（1）的内腔安装锆碳质耐高温芯体（2），锆碳质耐高温芯体（2）中间开设通孔（4），锆碳质耐高温芯体（2）上部H1的厚度大于锆碳质耐高温芯体（2）的中下部H2的厚度，锆碳质耐高温芯体（2）的中下部H2为圆柱体，铝碳质母体（1）内腔的内壁与锆碳质耐高温芯体（2）的外壁紧密接触，锆碳质耐高温芯体（2）的上端部分覆盖铝碳质母体（1）的上端面，锆碳质耐高温芯体（2）上端远离通孔（4）中心线的部位是环形平面体L1，环形平面体L1内端向下延伸至锆碳质耐高温芯体（2）中下部H2的圆柱体上端部分为圆锥体L2，锆碳质耐高温芯体（2）上部H1的外壁与铝碳质母体（1）内腔壁连接部位为台阶状。
2. 根据权利要求1所述的复合式加长上水口，其特征在于：锆碳质耐高温芯体（2）的上部H1的高度是锆碳质耐高温芯体（2）总高度的1/5-1/3。
3.根据权利要求1或2所述的复合式加长上水口，其特征在于：铝碳质母体（1）和锆碳质耐高温芯体（2）的底端开设台阶孔（3）。
4.根据权利要求1所述的复合式加长上水口，其特征在于：铝碳质母体（1）由下述重量比的原料组成：刚玉10-80、石墨3-30、氧化铝5-30、石英5-30、工业硅2-30、碳化硅5-30及结合剂5-40，锆碳质耐高温芯体（2）由下述重量比的原料组成：氧化锆1-20、碳化硼2-25、工业硅2-25、石墨2-25、结合剂5-30。
5.根据权利要求4所述的复合式加长上水口，其特征在于：铝碳质母体（1）和锆碳质耐高温芯体（2）中所述的原料结合剂是磷酸二氢铝、泡花碱、硅溶胶、黄香、沥青、树脂中的任一种或几种组合。
6.根据权利要求4所述的复合式加长上水口，其特征在于：铝碳质母体（1）由下述重量的原料组成：刚玉35kg、石墨15kg、氧化铝15kg、石英15kg、工业硅10kg、碳化硅10kg及磷酸二氢铝10kg，锆碳质耐高温芯体（2）由下述重量的原料组成：氧化锆45kg、碳化硼15kg、工业硅12kg、石墨18kg、磷酸二氢铝20kg。
7.复合式加长上水口的制作方法，其特征在于：包括下述步骤：
①按重量比取铝碳质母体（1）原料：刚玉10-80、石墨3-30、氧化铝5-30、石英5-30、工业硅2-30、碳化硅5-30及结合剂5-40，锆碳质耐高温芯体（2）由下述重量比的原料组成：氧化锆1-20、碳化硼2-25、工业硅2-25、石墨2-25、结合剂5-30备用；
②将步骤①中的铝碳质母体（1）原料和锆碳质耐高温芯体（2）原料分别置入30℃烘干室内烘干12小时；
③将烘干后的铝碳质母体（1）原料和锆碳质耐高温芯体（2）原料分别置入混料机内混合均匀，置入25℃恒温室内放置24小时后取出，得到铝碳质母体（1）备用料和锆碳质耐高温芯体（2）备用料；
④压制：
4.1取外模（6）固定；
4.2在外模（6）的型腔内放置内模（8）；
4.3在内模（8）外与外模（6）底部接触处安装橡胶套（9）；
4.4将步骤③的锆碳质耐高温芯体（2）备用料置入外模（6）与内模（8）在底部形成的空腔内，直至达到设计的高度H1，然后，再将第一隔料桶（10）放置在内模（8）外周；
4.5将步骤③的锆碳质耐高温芯体（2）备用料置入第一隔料桶（10）与内模（8）之间的空腔内，直到达到设计的高度H2，同时，在第一隔料桶（10）与外模（6）间的空腔内置入铝碳质母体（1）备用料，直至达到H2的高度，然后，取下第一隔料桶（10），再将第二隔料桶（11）置入内模（8）外侧，设置第二隔料桶（11）内壁与内模（8）外壁间的距离为L；
4.6将步骤③的锆碳质耐高温芯体（2）备用料置入第二隔料桶（11）内壁与内模（8）外壁间的空腔内，同时，将步骤③的铝碳质母体（1）备用料置入第二隔料桶（11）外壁与外模（6）内壁间的空腔内，直至达到设计高度H3，震动后使各备用料密实后，将第二隔料桶（11）取下，在内模（8）顶端加盖金属盖（7），再将橡胶盖（5）置入外模（6）的顶端内径处，使橡胶盖（5）与外模（6）内壁紧密配合；
4.7在外模（6）上部外壁安装第一紧固圈（12），在外模（6）下部外壁安装第二紧固圈（13），使紧固圈将外模（6）向内收紧密封，成为整体模具；
4.8将步骤4.7收紧密封的整体模具置入等静压机的圆桶内， 将圆桶密封后注水，再打开压力开关，使压力达到130MPa后，保压3-10分钟，取出整体模具并卸掉外模（6）和内模（8），得到复合式加长水口半成品；
⑤将复合式加长上水口半成品，置入250-270℃下烘干13-15小时；
⑥将步骤⑤烘干后的复合式加长上水口车削外型，使其为圆柱状、椭圆状或圆锥状，即成为复合式加长上水口。
8.根据权利要求7所述的复合式加长上水口的制作方法，其特征在于：步骤③中所述的恒温室的湿度为60度。
9.根据权利要求7所述的复合式加长上水口的制作方法，其特征在于：步骤4.6所述的在内模（8）顶端加盖金属盖（7）后，将金属盖（7）最大外径处与外模（6）内壁间的空腔内置入锆碳质耐高温芯体（2）备用料，直至达到H4的高度。
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