CN109759572B - 一种长寿命免烘烤浸入式水口 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种长寿命免烘烤浸入式水口，由上至下依次包括碗部、本体、渣线和侧孔，侧孔的下底边为侧孔底部，碗部、本体、渣线和侧孔底部的内壁上复合有内衬，所述内衬的原料组分及质量百分比为：粒度为0.3mm氧化铝空心球45％‑80％，粒度为0‑0.21mm锆莫来石1％‑15％，粒度为0.21mm‑0.59mm锆莫来石2％‑10％，石墨5％‑25％，添加剂3％‑10％，活性氧化铝微粉(A)0.5％‑5％，结合剂5％‑15％，渣线部位靠近内衬的一侧复合一层抗钢水冲刷的铝镁尖晶石质内衬，碗部、本体、渣线和侧孔底部的外表面喷涂一层熔融石英质层，所述熔融石英质层外表面喷涂上抗氧化涂层。本申请节省了烘烤所用燃气，降低因燃气燃烧带来的污染，而且随时可用，还可以杜绝因浸入式水口烘烤时间久导致浸入式水口被浪费或脱碳氧化而影响使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及连铸功能耐火材料领域，特别是指一种长寿命免烘烤浸入式水口。
背景技术
目前国内连铸车间正常浇钢过程中使用的浸入式水口，除极其个别的还在使用第一代免烘烤的石英质水口外，几乎100％的钢厂使用的是烘烤型浸入式水口。石英质浸入式水口免烘烤，但是因其抗结晶器保护渣侵蚀性较差，满足不了长寿命浇注和大多数钢种需求，只能作为备用事故水口使用，目前几乎被淘汰。
从浸入式水口的发展来看，现在连铸车间使用的烘烤型浸入式水口属于第3代浸入式水口，如图1所示，此代浸入式水口主要是在结晶器保护渣侵蚀处采用锆碳料，大大提高了浸入式水口抗结晶器保护渣的侵蚀性，延长了水口使用寿命且对钢种的适应性强。但是此种浸入式水口在使用前必须进行烘烤，对烘烤条件要求较严格，烘烤不好很容易出现炸裂问题，并且烘烤不仅需要燃气还需要一定的时间，在浇钢过程中突然出现异常事故时因来不及烘烤浸入式水口或烘烤的浸入式水口温度不够，造成整个生产节奏被打乱，被迫终止浇钢，经济损失较高。
发明内容
本发明提出一种长寿命免烘烤浸入式水口，实现浸入式水口免烘烤且长寿命的目的，节省因烘烤浸入式水口所需的燃气，改善连铸车间环境，使浸入式水口使用更加方便可靠。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种长寿命免烘烤浸入式水口，由上至下依次包括碗部、本体、渣线和侧孔，侧孔的下底边为侧孔底部，碗部、本体、渣线和侧孔底部的内壁上复合有内衬，所述内衬的原料组分及质量百分比为：粒度为0.3mm氧化铝空心球45％-80％，粒度为0-0.21mm锆莫来石1％-15％，粒度为0.21mm-0.59mm锆莫来石2％-10％，石墨5％-25％，添加剂3％-10％，活性氧化铝微粉(A)0.5％-5％，结合剂5％-15％，渣线部位靠近内衬的一侧复合一层抗钢水冲刷的铝镁尖晶石质内衬，碗部、本体、渣线和侧孔底部的外表面喷涂一层熔融石英质层，所述熔融石英质层外表面喷涂上抗氧化涂层，其中抗氧化涂层中添加吸附量为80％的硅溶胶。
优选的，所述添加剂主要由金属硅粉、碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、氮化硅铁、炭黑、塞隆中的一种或几种任意搭配组成，其中所述添加剂的粒度≥325目。
优选的，所述结合剂的质量比例为：酚醛树脂粉0.1％-1％、液体树脂4.9％-14.9％。
优选的，所述石墨规格为+199、595#、599#、-194、-198、895中的一种或几种组合。
优选的，所述内衬厚度为1-10mm。
优选的，所述铝镁尖晶石质内衬厚度为2-15mm。
优选的，所述浸入式水口外表面先喷熔融石英质层再喷抗氧化涂层。
优选的，所述熔融石英质层喷涂厚度为0.1-3mm，所述抗氧化涂层喷涂厚度为0.1-3mm。
优化的，所述镁铝尖晶石质内衬料采用加套筒方式或者在30Mpa下单独成型后加到浸入式水口成型模具中。
本发明的有益效果为：
本发明的免烘烤长寿命浸入式水口不仅具备烘烤型浸入式水口的使用性能，还极大降低了浸入式水口事故率，而且还节省了因烘烤浸入式水口所使用的燃气，降低因燃气燃烧对车间带来的污染，而且最主要的是随时可以使用，当生产出现异常事故时可以被直接拿来使用，为恢复正常生产赢得了时间，避免了事故的扩大，确保整个生产流程顺利进行。同时还可以杜绝因浸入式水口烘烤时间久导致浸入式水口浪费或脱碳氧化而影响使用寿命，同时此免烘烤浸入式水口不仅可以节省燃气费用，还可以为整体承包业务降低耐材耗材成本，为钢厂和耐材厂家节省一定的费用，带来更高的经济效益，实现耐材企业和钢企双赢。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中浸入式水口的结构示意图；
图2为本发明长寿命免烘烤浸入式水口的结构示意图。
其中，1.碗部，2.内衬，3.本体，4.抗氧化涂层，5.熔融石英质层，6.渣线，7.铝镁尖晶石质内衬，8.侧孔底部。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种长寿命免烘烤浸入式水口，如图2所示，由上至下依次包括碗部1、本体3、渣线6和侧孔，侧孔的下底边为侧孔底部8，碗部1、本体3、渣线6和侧孔底部的内壁上复合有内衬2，所述内衬2的原料组分及质量百分比为：粒度为0.3mm的氧化铝空心球57％，0-0.21锆莫来石5％，0.21-0.59mm锆莫来石3％，599#石墨7％，-198石墨8％，325目金属硅粉2％，碳化硅1.5％，氮化硅铁3％，活性氧化铝微粉(A)0.5％；酚醛树脂为1％，液体树脂12％。对内衬2经过配料、混料、造粒、干燥、困料后，其中内衬2先在30MPa下进行成型，成型厚度为5mm，然后再与整个浸入式水口一起成型，此次实例选择的是带侧孔的整体浸入式水口在125MPa下进行等静压压制成型，同时在浸入式水口渣线6部位再复合一层抗钢水冲刷的铝镁尖晶石质内衬7，镁铝尖晶石内衬料经过配料、造粒、困料后在浸入式水口成型时采用加套筒的方式将镁铝尖晶石内衬加入橡胶胶套中，与整个浸入式水口在125Mpa下成型。为防止浸入式水口外表面散热快和渣线6部位外侧接触钢水产生较大的热应力，成型的毛坯经过烧成、车加工后在外表面喷涂上一层1mm厚熔融石英质层5，然后涂覆0.5mm厚的抗氧化涂层4，其中抗氧化涂层中添加吸附量为80％的硅溶胶。对制成的成品经过快速的升温，将温度升到1200℃后，迅速的放入冰水里，经过连续5次反复循环测试后，浸入式水口未出现炸裂、蹦块等异常现象，实现了良好的热震试验效果。
实施例2：
一种长寿命免烘烤浸入式水口，如图2所示，由上至下依次包括碗部1、本体3、渣线6和侧孔，侧孔的下底边为侧孔底部8，碗部1、本体3、渣线6和侧孔底部的内壁上复合有内衬2，所述内衬2的原料组分及质量百分比为：粒度为0.3mm的氧化铝空心球71％，粒度为0-0.21mm的锆莫来石3％，粒度为0.21-0.59mm的锆莫来石5％，599#石墨3％，-198石墨5％，氮化硅1.5％，塞隆3％，活性氧化铝微粉(A)0.5％；酚醛树脂为1％，液体树脂7％。对内衬2经过配料、混料、造粒、干燥、困料后，其中内衬2先在40MPa下进行成型，成型厚度为3mm，然后再与整个浸入式水口一起成型，此次实例选择的是带侧8的整体浸入式水口在115MPa下进行等静压压制成型，同时在浸入式水口渣线6部位再复合一层抗钢水冲刷的铝镁尖晶石质内衬7，镁铝尖晶石内衬料经过配料、造粒、困料后在30Mpa下单独成型后放入橡胶胶套中再与整个浸入式水口在115Mpa下成型。为防止浸入式水口外表面散热快和渣线6部位外侧接触钢水产生较大的热应力，成型的毛坯经过烧成、车加工后在外表面喷涂上一层1mm厚熔融石英质层5，然后涂覆0.5mm厚的抗氧化涂层4，其中抗氧化涂层中添加吸附量为80％的硅溶胶。对制成的成品经过快速的升温，将温度升到1200℃后，迅速的放入冰水里，经过第3次实验时在浸入式水口内腔中出现细小裂纹的现象。
目前正常使用的浸入式水口都是经过烘烤后才能够达到正常使用的目的，本发明的一种长寿命免烘烤浸入式水口主要通过两方面来实现免烘烤的目的，(1)浸入式水口在使用过程中首先是钢水通过水口内腔，为降低钢水经过水口内腔时热量传递的速率、提高水口的热震稳定性，特意在水口内腔中复合一层低导热率和低膨胀率且热震稳定性优良的氧化铝空心球材料，来达到水口内腔首次接触钢水时保持较高的热稳性、防炸裂的目的。(2)浸入式水口在使用过程中其渣线部分和侧孔部分需要插入结晶器中，这样从水口内腔中流出的钢水就会接触到水口渣线和侧孔外壁，为抵抗钢水对水口渣线和侧孔外壁的热冲击，本发明在水口外壁上喷涂了一层低导热率且热震性能极高的熔融石英。通过以上两种方式来达到浸入式水口免烘烤的目的。
本发明提供的一种长寿命免烘烤浸入式水口中内衬层原料是以氧化铝空心球为主，其次添加一定比例的锆莫来石、石墨、金属硅粉、碳化硼、氮化硅、塞隆、活性氧化铝微粉(A)来弥补氧化铝空心球在高温使用过程中的不足部分，具体每种添加成分的作用如下：锆莫来石：主要利用锆莫来石较低的热膨胀性(在0-1600℃下锆莫来石的膨胀系数为4.2x10-6/℃-1)和较高的抗钢水冲刷能力和熔渣熔损能力；石墨：主要是利用石墨具有良好的耐高温性且不易被钢水润湿，具有较低的热膨胀系数，从而使材料具有极高的热震稳定性。金属硅粉、碳化硼、氮化硅：主要利用这几种添加剂较高的与氧亲和能力，在使用过程中优先于石墨中的碳与氧反应，防止石墨被氧化；塞隆：本发明使用的塞隆主要是氮化硅铁，利用其熔点较低性，在使用过程中形成基质部分，阻止内衬材料中的微裂纹延伸；活性氧化铝微粉(A)：活性氧化铝微粉(A)的添加可以提高内衬在使用过程中的强度，使内衬材料具有一定的高温强度和钢水抗冲刷能力。
现有的烘烤型浸入式水口有内衬采用以氧化铝空心球为主要原料的内衬情况，其主要是利用氧化铝空心球的热震稳定性和抗钢水的冲刷性，由于浸入式水口需要经过烘烤后才能使用，其在配方的设计上考虑热震稳定性方面与本发明有明显的不同，虽然都是以氧化铝空心球为主要原料，本发明配方中的氧化铝空心球和其他原料搭配组合的主要目的是考虑使内衬材料拥有较高的热震稳定性，来达到浸入式水口免烘烤的目的。本发明涉及到的镁铝尖晶石内衬、氧化铝空心球内衬、熔融石英层及抗氧化涂层等四部分，在本发明免烘烤浸入式水口使用部位是，镁铝尖晶石内衬位于浸入式水口内腔最里面，主要是利用其优良的抗钢水冲刷性能和具有一定的热震稳定性，在正常的浇钢过程中使浸入式水口不发生被钢水冲刷扩径；氧化铝空心球位于镁铝尖晶石内衬与浸入式水口本体、渣线之间，主要是利用其较高的热震稳定性，以使浸入式水口达到免烘烤的目的，本发明中的氧化铝空心球内衬在抗钢水冲刷方面较差，所以使其不与钢水接触，在其与钢水接触前面复合一层镁铝尖晶石质内衬层；熔融石英质层通过喷涂的方式喷在浸入式水口外表面，主要是利用其极低的导热性和极高的热震稳定性，钢水从浸入式水口流出后会与浸入式水口外表面接触，熔融石英质层的目的主要是提高浸入式水口外侧抵抗钢水热冲击能力；抗氧化涂层位于熔融石英质层外侧(即位于浸入式水口最外侧)，由于浸入式水口主要成分中含有石墨，为防止浸入式水口中的石墨被氧化，影响浸入式水口的使用性能，在浸入式水口最外层喷涂上一层抗氧化涂层来阻止外界空气中的氧与浸入式水口中的碳接触。
本发明中的镁铝尖晶石内衬层导热系数(1000℃)≤7.5W.(m.k)-1，热膨胀系数≤5.5X10-6℃-1，抗水冲刷速率≤0.07mm/h；氧化铝空心球内衬导热系数≤2W.(m.k)-1，能够承受住连续5次的热震变化；熔融石英质层导热系数≤1.5W.(m.k)-1，热膨胀系数(0-1000℃)≤0.6X10-6℃-1，能够承受住连续8次的热震变化；抗氧化涂层能够保证浸入式水口连续浇钢13h内不发生氧化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种长寿命免烘烤浸入式水口，其特征在于，由上至下依次包括碗部、本体、渣线和侧孔，侧孔的下底边为侧孔底部，碗部、本体、渣线和侧孔底部的内壁上复合有内衬，所述内衬的原料组分及质量百分比为：粒度为0.3mm氧化铝空心球45％-80％，粒度为0-0.21mm锆莫来石1％-15％，粒度为0.21mm-0.59mm锆莫来石2％-10％，石墨5％-25％，添加剂3％-10％，活性氧化铝微粉(A)0.5％-5％，结合剂5％-15％，渣线部位靠近内衬的一侧复合一层抗钢水冲刷的铝镁尖晶石质内衬，碗部、本体、渣线和侧孔底部的外表面喷涂一层熔融石英质层，所述熔融石英质层外表面喷涂上抗氧化涂层，其中抗氧化涂层中添加吸附量80％的硅溶胶；
所述添加剂主要由金属硅粉、碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、氮化硅铁、炭黑、塞隆中的一种或几种任意搭配组成，其中所述添加剂的粒度≥325目；
所述结合剂采用酚醛树脂粉和液体树脂，其中，酚醛树脂粉0.1％-1％、液体树脂4.9％-14.9％；
所述熔融石英质层喷涂厚度为0.1-3mm，所述抗氧化涂层喷涂厚度为0.1-3mm；
所述铝镁尖晶石质内衬采用加套筒方式或者在30Mpa下单独成型后加到浸入式水口成型模具中。
2.如权利要求1所述的一种长寿命免烘烤浸入式水口，其特征在于，所述石墨规格为+199、595#、599#、-194、-198、895中的一种或几种组合。
3.如权利要求1所述的一种长寿命免烘烤浸入式水口，其特征在于，所述内衬厚度为1-10mm。
4.如权利要求1所述的一种长寿命免烘烤浸入式水口，其特征在于，所述铝镁尖晶石质内衬厚度为2-15mm。
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