CN108637236A

CN108637236A - 一种长水口密封圈

Info

Publication number: CN108637236A
Application number: CN201810460406.6A
Authority: CN
Inventors: 李明
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2018-10-12
Anticipated expiration: 2038-05-14
Also published as: CN108637236B

Abstract

本发明公开了一种长水口密封圈，该密封圈具有采用含锆型硅酸铝纤维材料制成的基体，所述基体具有倒圆台形且上下贯通的密封部以及自密封部的上边沿向外弯折并水平延伸出的密封帽沿；所述密封部沿周向均匀设置有多个圆孔，所述圆孔贯穿密封部；所述含锆型硅酸铝纤维材料包括以下质量百分比的成分：Al₂O₃：50～60％、SiO₂：20～25％、Fe₂O₃≤0.2％、LiO₂：0.2～0.5％、Si₃N₄：5～10％、ZrO₂：10～18％。该长水口密封圈能够克服了现有技术的权限，能够有效减少密封不良引起钢水气体含量增加以及夹杂物的增大，有效避免钢水接触空气产生二次污染而影响铸坯质量。

Description

一种长水口密封圈

技术领域

本发明涉及一种连铸设备，具体涉及一种长水口密封圈。

背景技术

连铸过程中，保护浇注对提高钢水洁净度至关重要。换包过程中，钢包下水口在落下时很容易碰破纤维密封圈，这样在下水口与长水口之间容易形成细小的缝隙，在高速浇钢时吸入空气，污染钢水。

并且，传统纤维密封圈的表面比较粗糙，与水口之间也容易产生缝隙，导致密封不良，会严重影响钢坯内部质量。

申请号为200920074923.6的专利，公开了一种新型连铸长水口密封件，选用普通硅酸铝纤维作为纤维毯，但在实际生产中纤维过度受热，结构水析出，纤维结构就会遭到破坏变脆，如果再加上摩擦揉搓后，很容易变成细小的粉末，密封效果也不稳定。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明公开了一种长水口密封圈，该密封圈能够减少密封不良引起钢水气体含量增加以及夹杂物的增大，有效避免钢水接触空气产生二次污染而影响铸坯质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种长水口密封圈，包括基体，所述基体具有倒圆台形且上下贯通的密封部以及自密封部的上边沿向外弯折并水平延伸出的密封帽沿；所述密封部沿周向均匀设置有多个圆孔，所述圆孔贯穿密封部；所述基体采用含锆型硅酸铝纤维材料制成，所述含锆型硅酸铝纤维材料包括以下质量百分比的成分：Al₂O₃：50～60％、SiO₂：20～25％、Fe₂O₃≤0.2％、LiO₂：0.2～0.5％、Si₃N₄：5～10％、ZrO₂：10～18％。

为了进一步有效降低密封圈的受热开裂情况，所述含锆型硅酸铝纤维材料在1500℃的环境中6小时的热膨胀率-3.8％～3.8％。

同时，为了防止装配水口时，由于对中不良导致密封圈开裂，影响密封效果，所述含锆型硅酸铝纤维材料的断裂伸长率为0.7～0.8％。

并且，所述基体的内表面和外表面均涂覆有一层石墨。通过致密的石墨层提高密封圈与水口之间的密封性。

有益效果：本发明的长水口密封圈通过将基体设置成具有密封部和密封帽沿的结构，增强了密封圈的密封性能，减小由于套长水口过程中导致密封圈破损对密封效果的影响；并且在换包过程中，钢包下水口落下时密封帽沿也能起到缓冲作用，降低密封圈受到的冲击，减少密封圈的破损；同时也提升了密封圈在钢包下水口和长水口保护管接触处的缓冲作用，减少长水口因碰撞造成的断裂。密封部沿周向均匀分布多个圆孔，能够防止密封圈套偏将氩气遮挡住导致氩封不均匀，提升吹氩的均匀性，有效提升氩封效果。而该密封圈的基体采用含锆型硅酸铝纤维材料，该材料表面光滑，密封效果好，使用该材料制作的密封圈在应用中能使钢包到中间包的氮气增量≤4ppm；且该含锆型硅酸铝纤维材料的使用温度为1300℃-1400℃，高温强度和高温耐受性均较高，使得该长水口密封圈的密封性能稳定，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明长水口密封圈的剖面结构示意图；

图2是本发明长水口密封圈的结构俯视图；

图3是图1沿A-A线的剖视图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明做进一步详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，“上、下、内、外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。

如图1所示，一种长水口密封圈，该密封圈包括均质材料制得的基体，所述基体具有倒圆台形且上下贯通的密封部1以及自密封部1的上边沿向外弯折并水平延伸出的密封帽沿2。为了与钢包下水口紧密贴合，密封部1内侧上下贯通的空腔与钢包下水口形状一致，本例中，该空腔也同样呈与密封部1同轴的倒圆台形。

请一并参阅图2和图3，为了提升吹氩的均匀性，密封部1沿其周向均匀设置有多个圆孔3，并且圆孔3贯穿密封部。从而在应用该密封圈并出现套偏情形时，氩气能够从圆孔3中通过，而不至于被完全遮挡，进而有效提升氩封的效果。具体可根据生产实际吹氩位置，将圆孔设置在密封帽沿2的下方。

进一步的，所述基体的内表面和外表面均涂覆有一层石墨。通过致密的石墨层进一步提高密封圈与水口之间的密封性。

而为了克服现有技术中由于传统纤维材质或普通硅酸铝纤维材质本身的缺陷，造成的密封圈密封效果差的问题。本发明的密封圈基体材质为铝锆质，具体采用含锆型硅酸铝纤维材料制作。所述含锆型硅酸铝纤维材料包括下述质量百分比的成分：50～60％的Al₂O₃、20～25％的SiO₂、0.2％以下的Fe₂O₃；另外，为了提高纤维表面的润滑性，该材料还含有0.2～0.5％的LiO₂；为了提高高温抗氧化性能和热稳定性，还含有5～10％的Si₃N₄；为了提升耐高温强度，还含有10～18％的ZrO₂。具有该质量百分比成分的含锆型硅酸铝纤维材料，表面光滑，和水口间贴合紧密。并且，该材料可以在1300℃～1400℃的温度中稳定使用，具有较好的高温稳定性。该材料在1500℃的高温环境中6个小时表征的热膨胀率为-4.5～4.5％，表征的使用断裂伸长率为0.6～0.8％，可以看出其抗高温性能和结构强度均比较出色，使用中不易断裂。

实施例一，长水口密封圈的基体采用含锆型硅酸铝纤维材料制作，该含锆型硅酸铝纤维材料的成分以质量百分比计含有59.6％的Al₂O₃、25％的SiO₂、0.2％的Fe₂O₃、0.2％的LiO₂、5％的Si₃N₄以及10％的ZrO₂。采用该配比纤维材料制作的基体在1500℃高温环境中6小时，该过程中基体先受热膨胀体积增长，随着材料中部分物质高温氧化，其体积会逐渐收缩，最终验证其热膨胀率为-4.5～4.5％。实际能达到的稳定使用温度为1300℃～1350℃。该基体表面光滑，在高温中纤维结构稳定，断裂伸长率为0.6％，基体不易开裂。为了在装配时密封性能更好，在基体的内外表面均涂覆一层薄薄的石墨层。生产跟踪对比中，钢包到中间包氮气增量≤4ppm，密封效果较好。

实施例二，长水口密封圈的基体同样采用含锆型硅酸铝纤维材料制作，该含锆型硅酸铝纤维材料的成分以质量百分比计含有60％的Al₂O₃、21.6％的SiO₂、0.1％的Fe₂O₃、0.3％的LiO₂、7％的Si₃N₄以及11％的ZrO₂。同样将该配比纤维材料制作的基体在1500℃高温环境中6小时，该过程中基体先受热膨胀体积增长，随着材料中部分物质高温氧化，其体积会逐渐收缩，最终验证其热膨胀率为-4.2～4.2％。实际能达到的稳定使用温度为1320℃～1360℃。该基体表面光滑，在高温中纤维结构稳定，断裂伸长率为0.6％，基体不易开裂。为了在装配时密封性能更好，同样在基体的内外表面均涂覆一层薄薄的石墨层。生产跟踪对比中，钢包到中间包氮气增量≤3.8ppm，密封效果较好。

实施例三，基体的含锆型硅酸铝纤维材料的成分以质量百分比计含有58.65％的Al₂O₃、20％的SiO₂、0.35％的LiO₂、8％的Si₃N₄以及13％的ZrO₂。同样将该配比纤维材料制作的基体在1500℃高温环境中6小时，该过程中基体先受热膨胀体积增长，随着材料中部分物质高温氧化，其体积会逐渐收缩，最终验证其热膨胀率为-4.0～4.0％。实际能达到的稳定使用温度为1330℃～1370℃。该基体表面光滑，在高温中纤维结构稳定，断裂伸长率为0.6％，基体不易开裂。为了在装配时密封性能更好，同样在基体的内外表面均涂覆一层薄薄的石墨层。生产跟踪对比中，钢包到中间包氮气增量≤3.5ppm，密封效果较好。

实施例四，长水口密封圈的基体同样采用含锆型硅酸铝纤维材料制作，该含锆型硅酸铝纤维材料的成分以质量百分比计含有54％的Al₂O₃、21.5％的SiO₂、0.1％的Fe₂O₃、0.4％的LiO₂、8％的Si₃N₄以及16％的ZrO₂。同样将该配比纤维材料制作的基体在1500℃高温环境中6小时，该过程中基体先受热膨胀体积增长，随着材料中部分物质高温氧化，其体积会逐渐收缩，最终验证其热膨胀率为-3.8～3.8％。实际能达到的稳定使用温度为1330℃～1370℃。该基体表面光滑，在高温中纤维结构稳定，断裂伸长率为0.6％，基体不易开裂。为了在装配时密封性能更好，同样在基体的内外表面均涂覆一层薄薄的石墨层。生产跟踪对比中，钢包到中间包氮气增量≤3.2ppm，密封效果较好。

实施例五，长水口密封圈的基体采用含锆型硅酸铝纤维材料制作，该含锆型硅酸铝纤维材料的成分以质量百分比计含有52％的Al₂O₃、22.5％的SiO₂、0.1％的Fe₂O₃、0.4％的LiO₂、9％的Si₃N₄以及16％的ZrO₂。同样将该配比纤维材料制作的基体在1500℃高温环境中6小时，该过程中基体先受热膨胀体积增长，随着材料中部分物质高温氧化，其体积会逐渐收缩，最终验证其热膨胀率为-3.7～3.7％。实际能达到的稳定使用温度为1340℃～1380℃。该基体表面光滑，在高温中纤维结构稳定，断裂伸长率为0.7％，基体不易开裂。为了在装配时密封性能更好，同样在基体的内外表面均涂覆一层薄薄的石墨层。生产跟踪对比中，钢包到中间包氮气增量≤2.9ppm，密封效果较好。

实施例六，长水口密封圈的基体采用含锆型硅酸铝纤维材料制作，该含锆型硅酸铝纤维材料的成分以质量百分比计含有50％的Al₂O₃、22.5％的SiO₂、0.1％的Fe₂O₃、0.4％的LiO₂、10％的Si₃N₄以及17％的ZrO₂。同样将该配比纤维材料制作的基体在1500℃高温环境中6小时，该过程中基体先受热膨胀体积增长，随着材料中部分物质高温氧化，其体积会逐渐收缩，最终验证其热膨胀率为-3.5～3.5％。实际能达到的稳定使用温度为1350℃～1390℃。该基体表面光滑，在高温中纤维结构稳定，断裂伸长率为0.8％，基体不易开裂。为了在装配时密封性能更好，同样在基体的内外表面均涂覆一层薄薄的石墨层。生产跟踪对比中，钢包到中间包氮气增量≤2.5ppm，密封效果较好。

实施例七，长水口密封圈的基体采用含锆型硅酸铝纤维材料制作，该含锆型硅酸铝纤维材料的成分以质量百分比计含有51.2％的Al₂O₃、20.2％的SiO₂、0.1％的Fe₂O₃、0.5％的LiO₂、10％的Si₃N₄以及18％的ZrO₂。同样将该配比纤维材料制作的基体在1500℃高温环境中6小时，该过程中基体先受热膨胀体积增长，随着材料中部分物质高温氧化，其体积会逐渐收缩，最终验证其热膨胀率为-3.6～3.6％。实际能达到的稳定使用温度为1350℃～1400℃。该基体表面光滑，在高温中纤维结构稳定，断裂伸长率为0.7％，基体不易开裂。为了在装配时密封性能更好，同样在基体的内外表面均涂覆一层薄薄的石墨层。生产跟踪对比中，钢包到中间包氮气增量≤2.7ppm，密封效果较好。

分析上述实施例可得，随着LiO₂、Si₃N₄以及ZrO₂百分含量的增加，该含锆型硅酸铝纤维材料的高温特性整体呈提升趋势。当该含锆型硅酸铝纤维材料的成分以质量百分比计含有：LiO₂：0.35～0.5％、Si₃N₄：8～10％以及ZrO₂：13～18％时，该材料所表现出的高温性能更好，而采用该材料制得的密封圈的密封效果也更好。从而更加有效的减少因密封不良引起钢水气体含量增加以及夹杂物的增大，有效避免钢水接触空气产生二次污染而影响铸坯质量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干推演或替代，这些推演或替代都应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种长水口密封圈，其特征在于，包括基体，所述基体具有倒圆台形且上下贯通的密封部以及自密封部的上边沿向外弯折并水平延伸出的密封帽沿；所述密封部沿周向均匀设置有多个圆孔，所述圆孔贯穿密封部；所述基体采用含锆型硅酸铝纤维材料制成，所述含锆型硅酸铝纤维材料包括以下质量百分比的成分：Al₂O₃：50～60％、SiO₂：20～25％、Fe₂O₃≤0.2％、LiO₂：0.2～0.5％、Si₃N₄：5～10％、ZrO₂：10～18％。

2.根据权利要求1所述的长水口密封圈，其特征在于，所述含锆型硅酸铝纤维材料的成分以质量百分比计含有：LiO₂：0.35～0.5％、Si₃N₄：8～10％以及ZrO₂：13～18％。

3.根据权利要求2所述的长水口密封圈，其特征在于，所述含锆型硅酸铝纤维材料在1500℃的环境中6小时的热膨胀率-3.8％～3.8％。

4.根据权利要求3所述的长水口密封圈，其特征在于，所述含锆型硅酸铝纤维材料的断裂伸长率为0.7～0.8％。

5.根据权利要求1～4任一所述的长水口密封圈，其特征在于，所述基体的内表面和外表面均涂覆有一层石墨。