CN105127409B - 一种可重复使用免预热长水口及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可重复使用免预热长水口及其制造方法，可重复使用免预热长水口本体由下述质量百分比的组分组成：鳞片石墨22～30％，板状刚玉45～55％，电熔锆莫来石5～20％，α‑轻烧氧化铝3～8％，其它添加剂3～8％，外加本体总质量8～12％的粉末酚醛树脂和5～8％的糠醛；内衬由下述质量百分比的组分组成：氧化铝空心球70～85％，板状刚玉5～20％，α‑轻烧氧化铝3～10％，氧化钛1～3％，其它添加剂1～3％，外加内衬总质量2～5％的粉末酚醛树脂和3～5％的糠醛；其它添加剂采用硼砂、碳化硼、金属硅粉中的一种或几种。本发明既保留了内衬材料低热传导、低热膨胀、可缓解开浇时高温钢水对外层本体热冲击的特性，同时具有很强的抗钢水冲刷能力，可重复使用。

Description

一种可重复使用免预热长水口及其制造方法

技术领域

本发明涉及钢铁连铸用功能耐火材料，尤其涉及用于连铸生产的一种可重复使用的免预热长水口及其制造方法。

背景技术

长水口是钢铁连铸生产过程中重要的功能耐火制品，使用时与钢包下水口通过滑板机构连接，将熔融钢水由钢包输送至中间包，起到保护浇注、防止钢水二次氧化的作用。目前几乎所有的长水口都是免预热型，即由冷态直接使用，开浇前无需预热。使用时，长水口要经受第一次开浇初期高温钢水对长水口材质巨大的热冲击、整个浇次过程中钢水对内壁的冲刷蚀损以及熔融态的中间包覆盖剂对长水口渣线外壁的侵蚀作用，因此要求长水口必须具有优良的抗热震性、抗冲刷性和抗侵蚀性。

在不产生热震开裂的前题下，长水口的使用寿命取决于渣线部位蚀损后的残余壁厚。通常，当长水口渣线部位的残余壁厚不足时，便被废弃，并在钢包内钢水浇完换包时，更换一支新的长水口以继续浇注，直到整个浇次结束。对于浇注时间较长的浇次，通常会使用2～3支长水口；对于浇注时间较短的浇次或侵蚀不严重的情况，即使长水口残余壁厚有富余，在浇次结束后，长水口也被废弃而不再重复使用。主要原因是长水口用完冷却下来后，再次重复使用时，极易出现热震开裂的现象。因此长水口通常只在一个浇次内连续使用，而不重复使用，这在很多场合造成了材料的浪费和生产成本的增加。

为使长水口能够重复使用，需要解决的主要问题是长水口在第一次使用完毕并冷却下来以后，再次由冷态下直接使用时不发生热震开裂的现象。

为提高长水口的抗热震性能，免预热长水口都具有复合结构，在长水口的内壁复合一层称为内衬的材质。内衬通常选用低导热系数、低热膨胀系数、低弹性模量和较低强度的材料，并制备成具有较高气孔率的复合层。其目的在于利用多孔材质的特性来减缓开浇初期高温钢水对长水口的热冲击和减小长水口内部的热应力。内衬与适当的本体材质配合，使得免预热长水口能够经受住开浇时的钢水的热冲击而不产生热震开裂。

然而，一方面内衬材料由于其气孔率较高，强度较低，往往不耐钢水的冲刷，在使用不长时间后内衬即被钢水冲刷蚀损掉；另一方面，由于开口气孔率较高，钢水渗入多孔的内衬材料内部并与之反应生成变质层，使内衬的物理化学性能改变，失去了减缓热冲击、松弛热应力的作用。长水口在第一次开始使用时，内衬材质和多孔结构都处于完好状态，开浇一段时间后，长水口本身的温度已经上升到足够高，因此内衬性质的改变并不影响长水口在这个浇次内的继续使用。但是，如果浇次结束，长水口完全冷却下来，由冷态再次开浇重复使用时，就极易出现热震开裂的问题。

发明内容

本发明提供了一种可重复使用的免预热长水口，既保留了内衬材料低热传导、低热膨胀、可缓解开浇时高温钢水对外层本体热冲击的特性，同时具有很强的抗钢水冲刷能力；一个浇次使用完后，内衬保存基本完好，而且性能不变，因此可重复使用；本发明同时提供了一种可重复使用的免预热长水口的制造方法

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种可重复使用免预热长水口，由本体和内衬两部分复合而成，其中本体由下述质量百分比的组分组成：鳞片石墨22～30％，板状刚玉45～55％，电熔锆莫来石5～20％，α-轻烧氧化铝3～8％，其它添加剂3～8％，外加本体总质量8～12％的粉末酚醛树脂和5～8％的糠醛；内衬由下述质量百分比的组分组成：氧化铝空心球70～85％，板状刚玉5～20％，α-轻烧氧化铝3～10％，氧化钛1～3％，其它添加剂1～3％，外加内衬总质量2～5％的粉末酚醛树脂和3～5％的糠醛；其它添加剂采用硼砂、碳化硼、金属硅粉中的一种或几种。

所述本体组分中鳞片石墨的牌号为LG100-98；板状刚玉的粒度为36目和180目～0，两种粒度组分的配比为1：0.6～1.75；电熔锆莫来石的粒度为0.6mm～0，α-轻烧氧化铝的粒度为5～1μm。

所述内衬组分中氧化铝空心球的粒度为0.6～0.1mm；板状刚玉的粒度为180目～0；α-轻烧氧化铝的粒度为5～1μm；氧化钛为金红石相，粒度为2～1μm。

所述其它添加剂中的硼砂粒度为325目，碳化硼粒度为325目，金属硅粉的粒度为325目。

所述粉末酚醛树脂为结合剂，糠醛为溶剂。

一种可重复使用免预热长水口的制造方法，包括如下步骤：

1)将按照配比称量好的本体原料和外加的粉末酚醛树脂一起加入混炼机预混3分钟，然后加入糠醛溶剂，以上所有组分混炼均匀后，在90～100℃温度下烘干1小时以上至适合成型的挥发份值，作为本体坯料待用；

2)将按照配比称量好的内衬原料和外加的粉末酚醛树脂一起加入混炼机预混3分钟，然后加入糠醛溶剂，以上所有组分混炼均匀后，在90～100℃温度下烘干40分钟以上至适合成型的挥发份值，作为内衬坯料待用；

3)将内衬坯料和本体坯料分别加入组合成型模具中，震实封盖，在冷等静压机内成型，成型压力110～120MPa，成型后长水口毛坯内衬的厚度为5～6mm；

4)成型好的长水口毛坯于窑炉中预烧，以15℃/小时升温至230℃，保温2小时以上；

5)将预烧后的毛坯置于烧成窑内，还原气氛下烧成，烧成温度1200℃～1300℃，升温速率为100℃/小时，保温3小时以上；

6)将烧成后长水口毛坯车加工至图纸尺寸，长水口外壁刷涂防氧化涂层；

7)将防氧化涂层烘干后装袋即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)内衬材料含有较多封闭型气孔，而开口的显气孔率很低；在高温下使用时，因氧化钛的促进烧结的作用，内衬材料中产生部分陶瓷结合，无碳无硅；因此既保留了内衬材料低热传导、低热膨胀、缓解开浇时高温钢水对外层本体的热冲击的特性，同时具有很强的抗钢水冲刷能力；

2)钢水通过后不挂钢，反应变质层非常薄，一个浇次使用完后，内衬保存基本完好，而且性能不变；水口完全冷却后再次开浇时，内衬材质的隔热、缓解热应力的作用仍然有效，因此具有可重复使用的特性；

3)在短浇次或侵蚀不严重，而渣线残余厚度有富余的连铸生产中，可以节约耐材消耗，降低成本。

附图说明

图1是本发明所述一种可重复使用的免预热长水口的结构示意图。

图中：1.本体 2.内衬

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1，是本发明所述一种可重复使用的免预热长水口的结构示意图。本发明所述一种可重复使用免预热长水口，由本体1和内衬2两部分复合而成，其中本体1由下述质量百分比的组分组成：鳞片石墨22～30％，板状刚玉45～55％，电熔锆莫来石5～20％，α-轻烧氧化铝3～8％，其它添加剂3～8％，外加本体总质量8～12％的粉末酚醛树脂和5～8％的糠醛；内衬2由下述质量百分比的组分组成：氧化铝空心球70～85％，板状刚玉5～20％，α-轻烧氧化铝3～10％，氧化钛1～3％，其它添加剂1～3％，外加内衬总质量2～5％的粉末酚醛树脂和3～5％的糠醛；其它添加剂采用硼砂、碳化硼、金属硅粉中的一种或几种。

所述本体1组分中鳞片石墨的牌号为LG100-98；板状刚玉的粒度为36目和180目～0，两种粒度组分的配比为1：0.6～1.75；电熔锆莫来石的粒度为0.6mm～0，α-轻烧氧化铝的粒度为5～1μm。

所述内衬2组分中氧化铝空心球的粒度为0.6～0.1mm；板状刚玉的粒度为180目～0；α-轻烧氧化铝的粒度为5～1μm；氧化钛为金红石相，粒度为2～1μm。

所述其它添加剂中的硼砂粒度为325目，碳化硼粒度为325目，金属硅粉的粒度为325目。

所述粉末酚醛树脂为结合剂，糠醛为溶剂。

一种可重复使用免预热长水口的制造方法，包括如下步骤：

1)将按照配比称量好的本体1原料和外加的粉末酚醛树脂一起加入混炼机预混3分钟，然后加入糠醛溶剂，以上所有组分混炼均匀后，在90～100℃温度下烘干1小时以上至适合成型的挥发份值，作为本体坯料待用；

2)将按照配比称量好的内衬2原料和外加的粉末酚醛树脂一起加入混炼机预混3分钟，然后加入糠醛溶剂，以上所有组分混炼均匀后，在90～100℃温度下烘干40分钟以上至适合成型的挥发份值，作为内衬坯料待用；

3)将内衬坯料和本体坯料分别加入组合成型模具中，震实封盖，在冷等静压机内成型，成型压力110～120MPa，成型后长水口毛坯内衬2的厚度为5～6mm；

4)成型好的长水口毛坯于窑炉中预烧，以15℃/小时升温至230℃，保温2小时以上；

5)将预烧后的毛坯置于烧成窑内，还原气氛下烧成，烧成温度1200℃～1300℃，升温速率为100℃/小时，保温3小时以上；

6)将烧成后长水口毛坯车加工至图纸尺寸，长水口外壁刷涂防氧化涂层；

7)将防氧化涂层烘干后装袋即可。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例1】

所制备的可重复使用免预热长水口的外层本体1按质量百分比配料组成为：

所制备的可重复使用免预热长水口的内衬2按质量百分比配料组成为：

上述可重复使用免预热长水口的制造工艺如下：

1)将按照配比称量好的本体原料和外加的粉末酚醛树脂一起加入混炼机预混3分钟，然后加入糠醛溶剂，以上所有组分混炼均匀后，在90℃温度下烘干1小时至适合成型的挥发份值，作为本体坯料待用；

2)将按照配比称量好的内衬原料和外加的粉末酚醛树脂一起加入混炼机预混3分钟，然后加入糠醛溶剂，以上所有组分混炼均匀后，在90℃温度下烘干1小时至适合成型的挥发份值，作为内衬坯料待用；

3)先将内衬坯料加入组合成型模具内的铁芯和套筒之间的空隙内，再将本体坯料加入套筒与组合成型模具的外胶套之间，震实后抽出套筒，封盖；在冷等静压机内成型，成型压力110MPa，成型后长水口毛坯内衬的厚度为5mm；

4)成型好的长水口毛坯于窑炉中预烧，以15℃/小时升温至230℃，保温2小时；

5)将预烧后的毛坯置于烧成窑内，还原气氛下烧成，烧成温度1200℃，升温速率为100℃/小时，保温4小时；

6)将烧成后长水口毛坯车加工至图纸尺寸，长水口外壁刷涂防氧化涂层；

7)将防氧化涂层烘干后装袋即可。

【实施例2】

所制备的可重复使用免预热长水口的外层本体按质量百分比配料组成为：

所制备的可重复使用免预热长水口的内衬材料按质量百分比配料组成为：

本实施例中，可重复使用免预热长水口的制造工艺与实施例1相同。

【实施例3】

所制备的可重复使用免预热长水口的外层本体按质量百分比配料组成为：

所制备的可重复使用免预热长水口的内衬按质量百分比配料组成为：

本实施例中，可重复使用免预热长水口的制造工艺与实施例1相同。

【实施例4】

所制备的可重复使用免预热长水口的外层本体按质量百分比配料组成为：

所制备的可重复使用免预热长水口的内衬按质量百分比配料组成为：

本实施例中，可重复使用免预热长水口的制造工艺与实施例1相同。

【实施例5】

所制备的可重复使用免预热长水口的外层本体按质量百分比配料组成为：

所制备的可重复使用免预热长水口的内衬材料按质量百分比配料组成为：

本实施例中，可重复使用免预热长水口的制造工艺与实施例1相同。

Claims (6)

1.一种可重复使用免预热长水口，其特征在于，由本体和内衬两部分复合而成，其中本体由下述质量百分比的组分组成：鳞片石墨22～30％，板状刚玉45～55％，电熔锆莫来石5～20％，α-轻烧氧化铝3～8％，其它添加剂3～8％，外加本体总质量8～12％的粉末酚醛树脂和5～8％的糠醛；内衬由下述质量百分比的组分组成：氧化铝空心球70～85％，板状刚玉5～20％，α-轻烧氧化铝3～10％，氧化钛1～3％，其它添加剂1～3％，外加内衬总质量2～5％的粉末酚醛树脂和3～5％的糠醛；其它添加剂采用硼砂、碳化硼、金属硅粉中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种可重复使用免预热长水口，其特征在于，所述本体组分中鳞片石墨的牌号为LG100-98；板状刚玉的粒度为36目和180目～0，两种粒度组分的配比为1：0.6～1.75；电熔锆莫来石的粒度为0.6mm～0，α-轻烧氧化铝的粒度为5～1μm。

3.根据权利要求1所述的一种可重复使用免预热长水口，其特征在于，所述内衬组分中氧化铝空心球的粒度为0.6～0.1mm；板状刚玉的粒度为180目～0；α-轻烧氧化铝的粒度为5～1μm；氧化钛为金红石相，粒度为2～1μm。

4.根据权利要求1所述的一种可重复使用免预热长水口，其特征在于，所述其它添加剂中的硼砂粒度为325目，碳化硼粒度为325目，金属硅粉的粒度为325目。

5.根据权利要求1所述的一种可重复使用免预热长水口，其特征在于，所述粉末酚醛树脂为结合剂，糠醛为溶剂。

6.根据权利要求1所述的一种可重复使用免预热长水口的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将按照配比称量好的本体原料和外加的粉末酚醛树脂一起加入混炼机预混3分钟，然后加入糠醛溶剂，以上所有组分混炼均匀后，在90～100℃温度下烘干1小时以上至适合成型的挥发份值，作为本体坯料待用；

2)将按照配比称量好的内衬原料和外加的粉末酚醛树脂一起加入混炼机预混3分钟，然后加入糠醛溶剂，以上所有组分混炼均匀后，在90～100℃温度下烘干40分钟以上至适合成型的挥发份值，作为内衬坯料待用；

3)将内衬坯料和本体坯料分别加入组合成型模具中，震实封盖，在冷等静压机内成型，成型压力110～120MPa，成型后长水口毛坯内衬的厚度为5～6mm；

4)成型好的长水口毛坯于窑炉中预烧，以15℃/小时升温至230℃，保温2小时以上；

5)将预烧后的毛坯置于烧成窑内，还原气氛下烧成，烧成温度1200℃～1300℃，升温速率为100℃/小时，保温3小时以上；

6)将烧成后长水口毛坯车加工至图纸尺寸，长水口外壁刷涂防氧化涂层；

7)将防氧化涂层烘干后装袋即可。