CN104646656A - 一种中间包水口制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种中间包水口制作方法涉及一种钢水连铸用品的生产方法。其目的是为了提供一种所制得的中间包水口热震炸裂比例低，且使用寿命较长的方法。本发明一种中间包水口制作方法，包括如下步骤：1)制作氧化锆芯，其中所制作的氧化锆芯密度为5.58～5.62g/cm3，显气孔率小于3.8％，外径为A；2)制作预应力环，其中所制作的预应力环内径比氧化锆芯外径小0.008A～0.01A；3)套环，将多个所述预应力环加热至700±10℃后套在所述氧化锆芯上，其中在氧化锆芯的两端必须有预应力环，自然冷却形成套有预应力环的氧化锆芯；4)整体成型，将套有预应力环的氧化锆芯套在水口成型模具中向成型模具中倒入预混好的水口壳料，压制成型，最后脱模后得到中间包水口。

Description

一种中间包水口制作方法
技术领域
本发明涉及一种连铸零件的生产方法。
背景技术
钢水连续铸造时，钢水通过中间包水口流入结晶器，冷却成钢坯被牵引机拉走，同时钢水不断地通过中间包水口流入结晶器。在此过程中，中间包水口的内径的大小决定了钢水流入结晶器的速度，为了保持连铸机连续工作，要求中间包水口芯的内径在尽可能长的时间内(通常6小时以上)基本上保持不变，即，需要水口芯具有抗钢水冲蚀的性能。另一方面，钢水通过中间包水口芯时，要求其不能炸裂，即，需要水口芯具有很高的热震抗力。目前现有技术而言，中间包水口芯用氧化锆材料制成。若需要提高水口氧化锆芯的耐钢水冲蚀性能就必须提高其体积密度，降低气孔率。但另一方面，当水口芯的气孔率降低后，受热膨胀时由于没有足够的空间容纳产生的膨胀，导致水口芯的热震抗力下降，即，水口氧化锆芯的耐钢水冲蚀性能与抗热震性能是相互矛盾的性能要求。
就目前一般技术而言，中间包水口使用过程中经常出现炸裂和不耐冲蚀导致扩径过快等问题。
发明内容
本发明主要要解决的技术问题是提供一种中间包水口制作方法，通过该方法制得的中间包水口显气孔率低、热震炸裂比例低，且使用寿命较长。
本发明一种中间包水口制作方法，包括如下步骤：
1)制作氧化锆芯，其中所制作的氧化锆芯密度为5.58～5.62g/cm3，显气孔率小于3.8％，外径为A，且外径误差不超过0.01mm；
2)制作预应力环，其中所制作的预应力环内径比氧化锆芯外径小0.008A～0.01A，且内径尺寸误差不超过0.01mm；
3)套环，将多个所述预应力环加热至700±10℃后套在所述氧化锆芯上，其中在氧化锆芯的两端必须有预应力环，自然冷却形成套有预应力环的氧化锆芯；
4)整体成型，将套有预应力环的氧化锆芯套在水口成型模具中的芯棒上，将水口外铁壳嵌于成型模具的相应位置，盖上加料模，然后向成型模具中倒入预混好的水口壳料，最后盖上成型压头一次性液压成型，脱模后得到中间包水口。
本发明一种中间包水口制作方法，其中20mm≤A≤60mm。
本发明一种中间包水口制作方法，其中所述氧化锆芯的制作包括如下步骤：
a)将91～95.5％重量分数的纯度为99.9％的氧化锆、1.5～3％重量分数的氧化钇和3～6％重量分数的碱式碳酸镁混合放入球磨机共磨20～24小时，磨至325～400目后；在1450～1500℃下焙烧6～8小时，冷却至室温得到预烧料并再次球磨得到325～400目的粉料；
b)将步骤(a)得到的部分粉料高效湿磨2～4小时后烘干，过8000～10000目筛，与步骤(a)得到的粉料以1:1.5～1:2.3的重量比共混均匀；
c)将步骤(b)得到的粉料加入7～9％重量分数的PVA胶水充分混合后造粒，并在190～210MPa压力下将造粒料压制成水口氧化锆芯的生坯；
d)将步骤(c)得到的氧化锆芯生坯在120℃烘干后，置于1740±15℃的温度下烧结8～10小时，得到氧化锆芯。
本发明一种中间包水口制作方法，其中所述球磨机内填充的球磨介质为氧化锆质磨球。
本发明一种中间包水口制作方法所制得的中间包水口在基本保持产品密度不变的情况下，降低了产品的气孔率，从而提高了耐钢水冲蚀性能；另外通过预应力环的箍筋作用，提高了产品的热震抗力，有效地延长了产品的使用寿命。
下面结合附图对本发明一种中间包水口制作方法作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明一种中间包水口制作方法在整体成型环节的模具结构示意图。
具体实施方式
本发明一种中间包水口制作方法，包括如下步骤：
1)制作氧化锆芯，其中所制作的氧化锆芯密度为5.58～5.62g/cm3，显气孔率小于3.8％，外径为A，且外径误差不超过0.01mm；其中20mm≤A≤60mm。
2)制作预应力环，所述预应力环由壁厚为3mm的耐热钢管横向切割成而成，切割长度为3mm；再用磨床将内径精加工成内径比氧化锆芯外径小0.008A～0.01A的预应力环，且该内径尺寸误差不超过0.01mm；
3)套环，将多个所述预应力环加热至700±10℃后套在所述氧化锆芯上，其中在氧化锆芯的两端必须有预应力环，自然冷却形成套有预应力环的氧化锆芯；
4)整体成型，将套有预应力环的氧化锆芯套在水口成型模具中的芯棒上，将水口外铁壳嵌于成型模具的相应位置，盖上加料模，然后向成型模具中倒入预混好的水口壳料，最后盖上成型压头一次性液压成型，脱模后得到中间包水口。
其中氧化锆芯的详细制作过程包括如下步骤：
a)将91～95.5％重量分数的纯度为99.9％的氧化锆、1.5～3％重量分数的氧化钇和3～6％重量分数的碱式碳酸镁混合放入球磨介质为氧化锆质磨球的球磨机共磨20～24小时，磨至325～400目后；在1450～1500℃下焙烧6～8小时，冷却至室温得到预烧料并再次球磨得到325～400目的粉料；
b)将步骤(a)得到的部分粉料高效湿磨2～4小时后烘干，过8000～10000目筛，与步骤(a)得到的粉料以1:1.5～1:2.3的重量比共混均匀；
c)将步骤(b)得到的粉料加入7～9％重量分数的PVA胶水充分混合后造粒，并在190～210MPa压力下将造粒料压制成水口氧化锆芯的生坯；
d)将步骤(c)得到的氧化锆芯生坯在120℃烘干后，置于1740±15℃的温度下烧结8～10小时，得到氧化锆芯。
为了验证使用本发明一种中间包水口制作方法生产的中间包水口具有优异的特性，分别根据本发明提供的方法制作了实施例一、实施例二两种中间包水口，其中：
实施例一
本发明一种中间包水口制作方法，包括如下步骤：
1)制作氧化锆芯，其中所制作的氧化锆芯密度为5.58g/cm3，显气孔率为3.8％，16.5mm，外径为30±0.01mm；
2)制作预应力环，所述预应力环由壁厚为3mm的耐热钢管横向切割成而成，切割长度为3mm；再用磨床将内径精加工成内径为29.7±0.01mm的预应力环；
3)套环，将三个所述预应力环4加热至700℃后套在所述氧化锆芯上，其中在氧化锆芯的两端必须有预应力环，自然冷却形成套有预应力环的氧化锆芯；
4)整体成型，如图1所示，将套有预应力环4的氧化锆芯3套在水口成型模具1中的芯棒2上，将水口外铁壳6嵌于成型模具1的相应位置，盖上加料模7，然后向成型模具1中倒入预混好的水口壳料5，最后盖上成型压头8一次性液压成型，脱模后得到中间包水口。
其中氧化锆芯的详细制作过程包括如下步骤：
a)将91％重量分数的纯度为99.9％的氧化锆、3％重量分数的氧化钇和6％重量分数的碱式碳酸镁混合放入球磨介质为氧化锆质磨球的球磨机共磨24小时，磨至325目后；在1450℃下焙烧8小时，冷却至室温得到预烧料并再次球磨得到325目的粉料；
b)将步骤(a)得到的部分粉料高效湿磨2小时后烘干，过8000目筛，与步骤(a)得到的粉料以1:1.5的重量比共混均匀；
c)将步骤(b)得到的粉料加入7％重量分数的PVA胶水充分混合后造粒，并在200MPa压力下将造粒料压制成水口氧化锆芯的生坯；
d)将步骤(c)得到的氧化锆芯生坯在120℃烘干后，置于1740℃的温度下烧结8小时，得到氧化锆芯。
实施例二
本发明一种中间包水口制作方法，包括如下步骤：
1)制作氧化锆芯，其中所制作的氧化锆芯密度为5.62g/cm3，显气孔率为3.55％，16.5mm，外径为30±0.01mm；
2)制作预应力环，所述预应力环由壁厚为3mm的耐热钢管横向切割成而成，切割长度为3mm；再用磨床将内径精加工成内径为29.7±0.01mm的预应力环；
3)套环，将3个所述预应力环加热至700℃后套在所述氧化锆芯上，其中在氧化锆芯的两端必须有预应力环，自然冷却形成套有预应力环的氧化锆芯；
4)整体成型，将套有预应力环的氧化锆芯套在水口成型模具中的芯棒上，将水口外铁壳嵌于成型模具的相应位置，盖上加料模，然后向成型模具中倒入预混好的水口壳料，最后盖上成型压头一次性液压成型，脱模后得到中间包水口。
其中氧化锆芯的详细制作过程包括如下步骤：
a)将5％重量分数的纯度为99.9％的氧化锆、1.5％重量分数的氧化钇和3.5％重量分数的碱式碳酸镁混合放入球磨介质为氧化锆质磨球的球磨机共磨24小时，磨至400目后；在1450℃下焙烧8小时，冷却至室温得到预烧料并再次球磨得到400目的粉料；
b)将步骤(a)得到的部分粉料高效湿磨6小时后烘干，过10000目筛，与步骤(a)得到的400目的粉料以1:2.3的重量比共混均匀；
c)将步骤(b)得到的粉料加入6％重量分数的PVA胶水充分混合后造粒，并在200MPa压力下将造粒料压制成水口氧化锆芯的生坯；
d)将步骤(c)得到的氧化锆芯生坯在120℃烘干后，置于1740℃的温度下烧结8小时，得到氧化锆芯。
上述两个实施例给出的产品与市购同规格产品各120只在同一台连铸机上使用效果对比如下表：
通过上表可以看出，使用本发明提供的技术所生产的中间包水口在基本没增加产品重量的情况下，显气孔率是市购同规格产品的三分之一，热震炸裂比例为零，使用寿命是市购同规格产品的两倍多。由此可以看出本发明的技术含量较高。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种中间包水口制作方法，包括如下步骤：
1)制作氧化锆芯，其中所制作的氧化锆芯密度为5.58～5.62g/cm3，显气孔率小于3.8％，外径为A，且外径误差不超过0.01mm；
2)制作预应力环，其中所制作的预应力环内径比氧化锆芯外径小0.008A～0.01A，且内径尺寸误差不超过0.01mm；
3)套环，将多个所述预应力环加热至700±10℃后套在所述氧化锆芯上，其中在氧化锆芯的两端必须有预应力环，自然冷却形成套有预应力环的氧化锆芯；
4)整体成型，将套有预应力环的氧化锆芯套在水口成型模具中的芯棒上，将水口外铁壳嵌于成型模具的相应位置，盖上加料模，然后向成型模具中倒入预混好的水口壳料，最后盖上成型压头一次性液压成型，脱模后得到中间包水口。
2.根据权利要求1所述的一种中间包水口制作方法，其特征在于：所述20mm≤A≤60mm。
3.根据权利要求1所述的一种中间包水口制作方法，其特征在于：所述氧化锆芯的制作包括如下步骤：
a)将91～95.5％重量分数的纯度为99.9％的氧化锆、1.5～3％重量分数的氧化钇和3～6％重量分数的碱式碳酸镁混合放入球磨机共磨20～24小时，磨至325～400目后；在1450～1500℃下焙烧6～8小时，冷却至室温得到预烧料并再次球磨得到325～400目的粉料；
b)将步骤(a)得到的部分粉料高效湿磨2～4小时后烘干，过8000～10000目筛，与步骤(a)得到的粉料以1:1.5～1:2.3的重量比共混均匀；
c)将步骤(b)得到的粉料加入7～9％重量分数的PVA胶水充分混合后造粒，并在190～210MPa压力下将造粒料压制成水口氧化锆芯的生坯；
d)将步骤(c)得到的氧化锆芯生坯在120℃烘干后，置于1740±15℃的温度下烧结8～10小时，得到氧化锆芯。
4.根据权利要求3所述的一种中间包水口制作方法，其特征在于：所述球磨机内填充的球磨介质为氧化锆质磨球。
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