CN111113638A - 一种低成本高寿命板坯连铸中间包湍流器的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的制备方法，将底板放置于外壳内腔底部的预留空间内，套芯的底部定位于底板之上，套芯的纵向中心线与外壳内腔的纵向中心线重合，外壳和套芯之间设有结合缝，采用粒度≤1mm的烧结镁砂填实，并在其外表面涂抹一层厚度为25‑35mm的再生镁碳质涂抹料，自然养护1～2天。该制备方法满足了具有特殊内腔形状的内模设计要求，解决了批量生产受制于钢模数量的问题，同比缩短制备工期8‑24小时。采用再生镁碳浇注料、再生镁碳砖，使用寿命达到16‑20小时以上，生产费用同比降低40％以上，实现了低成本高寿命。

Description

一种低成本高寿命板坯连铸中间包湍流器的制备方法

技术领域

本发明涉及一种低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的制备方法，属连铸耐火材料工艺技术领域。

背景技术

在连铸机中间包内设置湍流控制器，可以改变中间包内钢水的运行路线，延长停留时间，促进夹杂物的上浮排除，对提高铸坯质量有重要作用，同时可以减缓钢包注流对中间包工作衬冲击区的冲刷，提高中间包的连浇时间。近年来，湍流控制器生产技术向冶金功能化、长寿化、低成本化发展，但现有技术生产的中间包湍流控制器，还不能同时满足冶金功能化、长寿化和低成本化的性能要求。

中国专利文献CN103658577B公开了一种连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，复合式湍流控制器包括外壳、底板、套芯、膨胀缝、抗氧化涂层，外壳采用镁质浇注料浇注成型，底板采用机压成型的镁碳砖砌筑，套芯采用机压成型的“扇形”镁碳砖砌筑，在外壳与底板、外壳与套芯之间设置膨胀缝，在套芯的外表面上涂抹抗氧化涂层。该发明的不足：内腔形状为“圆筒形”，抑制钢包注流湍流紊动能的效果差，不利于改善中间包内钢液的流动特性，同时套芯采用“扇形”镁碳砖砌筑，整体性能差，易出现脱砖，质量稳定性欠缺，生产费用较高。中国专利文献CN109591158A公开了一种中间包稳流器，通过将稳流器内腔由传统的多个镁碳砖砌筑成型方法改进成整体压制成型方式，从而消除传统稳流器中的容易被侵蚀的内腔砖缝，彻底解决传统稳流器的内腔的砖缝渗钢、穿钢问题。但是，该方法不能用于内腔结构复杂、难以脱模的浇注施工。

中国专利文献CN105397075A公开一种低成本高寿命连铸中间包湍流控制器的制备方法。但是，该方法制备的连铸中间包湍流控制器质量稳定性差，用于内芯的再生干式料塌料问题和用于砌筑底板的废镁碳砖漂浮问题时有发生，难以推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中内腔结构复杂的中间包湍流控制器加工困难、成本高的缺陷，提供一种低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的制备方法，采用本体外壳、套芯和底板复合结构设计，套芯是基于水模实验研究设计的一种具有特殊内腔形状的圆台形预制件，采用一次性泡沫内模和再生镁碳质浇注料浇注成型，底板是采用等静压成型的一整块再生镁碳砖，同时满足冶金功能化、长寿化、低成本化的性能要求，解决了现有技术中连铸中间包湍流控制器用于内芯的再生干式料塌料问题、用于砌筑底板的废镁碳砖漂浮问题等质量稳定性差的关键技术难题，推广应用前景广阔。

术语说明

一次性泡沫内模，采用现有技术聚苯乙烯泡沫制备，适用于各种内腔形状和规格，一次性使用，不用脱模，简单方便，省时省工，使用过程中不变形、不吸水，还有很好的抗压性、弹性和刚性。

废镁碳砖，本发明所述的废镁碳砖，是指用于精炼钢包、炼钢转炉、电炉的工作衬用后的废镁碳砖，MgO含量≥76wt％。

废镁碳砖再生颗粒料，是指废镁碳砖经过去除渣层、拣选、磁选、破碎、轮碾等加工处理和分级筛选后得到3mm≦粒度<5mm，1mm≦粒度<3mm，0.074mm＜粒度<1mm和粒度≤0.074mm的四种粒级的颗粒料。

等静压成型法，是指使泥料在各方向受到相等的液体静压力的成型方法，以液体为压力传递介质，泥料装入弹性模具，在高压缸内施压成型。等静压机由高压容器和高压油泵组成。高压容器由高级合金钢制成并有一定厚度，以承受巨大压力。容器的大小根据成型制品的尺寸选用。高压容器中的液体介质可以用油、水或甘油等，一般使用刹车油或无水甘油，这两种液体的可压缩性极小，几乎可以把全部压力传递到弹性模具上。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的制备方法：采用再生镁碳质浇注料为原料，采用一次性泡沫内模成型法制备套芯(2)，以废镁碳砖再生颗粒料为主原料，采用等静压成型法制备底板(6)；将底板(6)放置于外壳(1)内腔底部的预留空间内，套芯(2)的底部定位于底板(6)之上，且套芯(2)的纵向中心线与外壳(1)内腔的纵向中心线重合，底板(6)与外壳(1)、底板(6)与套芯(2)之间的结合面均涂抹1-2mm厚的镁质火泥，外壳(1)和套芯(2)之间设有结合缝(3)，结合缝采用粒度≤1mm的烧结镁砂填实，并在其外表面涂抹一层厚度为25-35mm的再生镁碳质涂抹料，自然养护1～2天。

在结合缝填充烧结镁砂的外表面涂抹一层再生镁碳质涂抹料，可防止结合缝内的烧结镁砂掉落及其引发的套芯松动等质量问题。

优选的，外壳(1)内腔底部的预留空间的制作方法为：在浇注外壳(1)内腔底时，通过埋设胎模，预留安置底板(6)的空间。将底板设置于预留空间内，而不是在外壳浇注过程中埋设于底部，可以防止底板的镁碳砖在浇注过程浸入水，与外壳同步烘烤，影响镁碳砖使用寿命。

优选的，所述结合缝(3)的宽度上部大、下部小，上部宽度m为10～15mm，下部宽度n为5～10mm。结合缝(3)的宽度上部大、下部小可自然增大结合缝下部填充料的密度，有效阻止结合缝自上而下贯通的渗钢问题。

所述外壳(1)的形状和尺寸根据连铸中间包工作衬冲击区的形状和尺寸设计，采用现有技术生产的镁尖晶石质浇注料浇注成型，经自然养护、加热炉内烘烤制备而成。所述镁尖晶石质浇注料为现有技术生产，MgO含量≥71wt％，体积密度≥3.03g/cm³，抗折强度(1500℃)≥9Mpa。

所述再生镁碳质涂抹料，是指采用废镁碳砖处理、加工而成的1mm≦粒度≤3mm、0.074mm＜粒度<1mm的再生镁碳质颗粒料、粒度≤0.074mm的烧结镁砂细粉、软质黏土、硅微粉、三聚磷酸钠等，按照一定配比配制而成的涂抹料，其中再生镁碳质颗粒料重量百分比为60～70％，MgO含量≥65wt％，体积密度≥1.87g/cm³。

所述镁质火泥，采用现有技术生产，选用牌号为H866或H868。

优选的，所述套芯(2)采用再生镁碳质浇注料浇注成型，所述用于套芯(2)的再生镁碳质浇注料，按重量百分比由下述材料组成：3mm≦粒度<5mm的废镁碳砖再生颗粒料20～25％，1mm≦粒度<3mm的废镁碳砖再生颗粒料22～25％，0.074mm＜粒度<1mm的废镁碳砖再生颗粒料15～20％，3mm≦粒度<5mm的烧结镁砂0～5％，1mm≦粒度<3mm的烧结镁砂0～5％，0.074mm＜粒度<1mm的烧结镁砂0～7％，粒度≦0.074mm的烧结镁砂10～13％，粒度≦0.045mm的轻烧氧化镁粉3.0～5.0％，硅粉2～4％，硅微粉1.0～1.5％，活性α-Al₂O₃微粉3.0～5.0％，纯铝酸钙水泥3.2～3.8％，三聚磷酸钠0.15～0.2％，防爆纤维0.05～0.1％。

所述烧结镁砂，是以MgO含量为95wt％的轻烧氧化镁为原料，经压球、高温竖窑煅烧等工艺生产而成，MgO含量百分比94～95wt％。

所述轻烧氧化镁粉，MgO含量≥92wt％，粒度为325目。

所述硅微粉，是生产金属硅或硅铁合金的副产品；硅灰中SiO₂含量≥92wt％，粒度全部小于5μm，且粒度小于2μm的占80～85％。

所述α-Al₂O₃微粉，Al₂O₃含量≥99.5wt％，粒度为325目。

所述硅粉，其纯度Si含量≥97wt％，粒度为200目。

铝酸钙水泥牌号为CA-70。牌号为CA-70的纯铝酸钙水泥的具体指标如下：Al₂O₃68.5-71.5％；CaO 26.5-30.5％；SiO₂≤0.5％；Fe₂O₃≤0.5％；比表面积(cm²/g)≥5000；凝结时间初凝(min)≥150；终凝(h)≤6；24h养护强度(MPa)抗折强度(MPa)≥5、抗压强度(MPa)≥40、耐火度(℃)1680。检测标准为GB201-2000。

所述防爆纤维由聚丙烯纤维经改性制成，具有分散性好、无烧结、无并丝、残留少、使用效果佳等特点，是各种不定型耐火材料上佳的防爆裂添加剂，特别是高强快干不定型耐火材料。长度L＝6mm，相量直径D＝0.048mm，熔点165～175℃。

优选的，所述套芯(2)的制备方法，包括以下步骤：将用于套芯(2)的再生镁碳质浇注料加入混料机内干混2～3分钟，加物料总重量6.7～7.2％的水，湿混4～6分钟，混匀后放入安置一次性泡沫内模(7)的套芯浇注外模(8)内，一次性泡沫内模的形状、尺寸与套芯内腔相同；用振动棒振实，无大的气泡冒出时，套芯(2)的生坯浇注完成，凝固12～24小时后脱套芯浇注外模(8)，自然养护12～24小时，然后在加热炉内烘烤：①从室温以10℃/h升温速度升温至120～150℃；②在120～150℃保温，保温时间8～12h；③再从以10℃/h升温速度升温，升温至200～220℃；④在200～220℃保温，保温时间16～24h；⑤停火自然冷却，冷却至常温后，清理一次性泡沫内模(7)残留，套芯(2)制备完成。

含碳耐火材料具有优异的抗渣性能，其中的碳源选用鳞片石墨，是基于鳞片石墨具有发育完整的晶态碳结构，抗侵蚀性和抗氧化性优于沥青、炭黑、树脂、颗粒石墨等无定形碳，但鳞片石墨对水的润湿性能差和分散性差，以鳞片石墨为碳源研制含碳浇注料是本技术领域公知的技术难题。现有技术研究将石墨进行造粒处理，改善其润湿性和分散性，用于研制含碳浇注料。本发明与现有技术的区别特征在于，把废镁碳砖再生颗粒料作为碳源，同时引入适量的硅微粉、三聚磷酸钠作为减水剂、分散剂，引入轻烧氧化镁粉、α-Al₂O₃微粉反应生成了镁铝尖晶石，产生体积膨胀，进一步提高了再生镁碳质干式料的抗熔渣渗透性。本发明所述再生镁碳质浇注料物料组成中废镁碳砖再生颗粒料替代镁砂量达到60～70％，大幅降低了再生镁碳质浇注料的生产成本，进而大幅降低了本发明低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的生产费用。

优选的，所述底板(6)以废镁碳砖再生颗粒料为主原料，按重量百分比由下述物料组成：3mm≦粒度<5mm的废镁碳砖再生颗粒料20-24％，1mm≦粒度<3mm的废镁碳砖再生颗粒料28-32％，粒度≦0.074mm的废镁碳砖再生细粉10-14％，0.074mm＜粒度<1mm的烧结镁砂10-15％，粒度≦0.074mm的烧结镁砂5-9％，鳞片石墨7-10％，抗氧化剂4-5％，酚醛树脂3.5-4.5％。

所述的抗氧化剂：铝粉、硅粉、碳化硅粉中一种或几种混合物。

所述烧结镁砂，是以MgO含量为95wt％的轻烧氧化镁为原料，经压球、高温竖窑煅烧等工艺生产而成，MgO含量百分比94～95wt％。

所述鳞片石墨，其纯度C含量≥98wt％，粒度为100目。

所述铝粉，其纯度Al含量≥99wt％，粒度为100目。

所述硅粉，其纯度Si含量≥97wt％，粒度为100目。

所述碳化硅，其纯度SiC含量≥94wt％，粒度为100目。

所述酚醛树脂固含量≥72wt％，残碳量≥42wt％，水分≤5wt％。

本发明所述底板以废镁碳砖再生颗粒料为主原料的物料组成中，适当减少了鳞片石墨的重量百分比，增加了抗氧化剂的重量百分比，解决了现有技术以废镁碳砖再生颗粒料为主原料研制的再生镁碳砖抗氧化性、抗侵蚀性能下降的问题。

优选的，所述底板(6)采用等静压成型法制备，包括下列步骤：

1)配料：将上述底板(6)的组成物料按所述的配比称量；

2)混炼：将混炼机预加热到40～50℃，低速时加入3mm≦粒度<5mm、1mm≦粒度≤3mm和0.074mm＜粒度<1mm烧结镁砂，干混1～2分钟后加入酚醛树脂，湿混2～3分钟后加入鳞片石墨，湿混2～3分钟后加入粒度≦0.074mm烧结镁砂和抗氧化剂，湿混2～3分钟，高速混合10～15分钟出料，混炼过程中泥料温度温度＜70℃；

3)生坯成型：将泥料填入模具内，然后排除模具内的空气，以等静压在200～250MPa下压制成型后出模具，生坯成型完成；

4)生坯在室温下存放5-6小时后入窑烘烤：①由室温均匀、连续升温到80±10℃，升温时间8-16小时；②由80±10℃均匀、连续升温至150±10℃，升温、保温各4～8小时；②由150±10℃均匀、连续升温到200±10℃，升温、保温各8～16小时，自然冷却后出窑，底板(6)制备完成，其耐压强度≥40MPa。

本发明还提供根据上述方法制备的一种低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器，其特征在于，由外壳(1)、套芯(2)、底板(6)组合而成，所述外壳(1)的内腔底上设有预留空间，所述底板(6)定位于预留空间内，底板(6)的上表面与内腔底的上表面齐平；套芯(2)的底部定位于底板(6)之上，且套芯(2)的纵向中心线与外壳(1)内腔的纵向中心线重合，底板(6)与外壳(1)、底板(6)与套芯(2)之间的结合面涂抹有1～2mm厚的镁质火泥，外壳(1)和套芯(2)之间设有结合缝(3)，套芯(2)是一具有内腔的圆台形预制件，所述内腔的上、下端均开口。

上述中间包湍流控制器能够减小钢流对内腔壁的冲刷，保持内腔壁的形状，提高使用寿命，可同时满足冶金功能化、长寿化和低成本化的性能要求。

优选的，所述套芯(2)外形呈上底面大、下底面小的圆台形。该形状使得套芯(2)上部的侧壁厚度大于下部的侧壁厚度，适应了套芯上部的侧壁冲刷、侵蚀速率大于下部的侧壁，实现了套芯侧壁各部位的使用寿命同步，而套芯的内、外壁整体采用旋转面设计，消除了套芯侧壁热应力集中引发的裂纹问题。

进一步优选的，所述圆台形套芯(2)的圆台上底面的直径D1为720～750mm，圆台下底面的直径D2为635～665mm。

优选的，所述套芯(2)的内腔包括上部(4)和下部(5)，所述内腔上部(4)呈喇叭口形，下部(5)呈上口小、下口大的“圆鼓”形，所述部(4)和下部(5)为一体连接。套芯内腔下部呈上口小、下口大的设计，改变了钢流的运行轨迹、延长了流动路线，延长了钢液在中间包内的平均停留时间。

进一步优选的，所述套芯(2)的空心内腔上部(4)的喇叭口形的外口直径￠为480～500mm，圆弧半径R为75～80mm，套芯内腔上部(4)的高度a为80～100mm；套芯内腔下部(5)的上口直径d1为420～440mm，下口直径d2为460～480mm，套芯内腔下部(5)的高度h为320～350mm。

该套芯的结构是发明人以单流板坯连铸中间包为研究对象，经过大量的水模实验研究和应用试验验证得到的，上述设计对中间内钢液的流动状态有直接影响，以本发明设计的连铸中间包湍流控制器，能有效降低钢包注流的紊动能并较好地改善中间包内钢液流场，延长钢液的响应时间和平均停留时间，增加活塞流体积，减小死区体积，优于CN103658577B具有圆柱形内腔的复合式湍流控制器，应用本发明，结晶器内钢水中全氧含量同比降低11％以上。

进一步优选的，所述底板(6)的底面呈正方形，边长c比d2大40～60mm，厚度b为90～110mm。底板(6)边长大于套芯内腔下口直径的作用是使得套芯(2)的底部压住底板(6)，防止底板漂浮，且保证钢流不冲击到底板之外。

本发明实施例提供的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果：

1)本发明把废镁碳砖再生颗粒料作为碳源，同时引入适量的硅微粉、三聚磷酸钠作为减水剂、分散剂，引入轻烧氧化镁粉、α-Al₂O₃微粉反应生成了镁铝尖晶石，产生了预料的不到的技术效果，产生体积膨胀，进一步提高了再生镁碳质干式料的抗熔渣渗透性。本发明所述再生镁碳质浇注料物料组成中废镁碳砖再生颗粒料替代镁砂量达到60～70％，大幅降低了再生镁碳质浇注料的生产成本，进而大幅降低了本发明低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的生产费用。

2)本发明所述底板以废镁碳砖再生颗粒料为主原料的物料组成中，适当减少了鳞片石墨的重量百分比，增加了抗氧化剂的重量百分比，产生了预料的不到的技术效果，解决了现有技术以废镁碳砖再生颗粒料为主原料研制的再生镁碳砖抗氧化性、抗侵蚀性能下降的问题。

3)本发明制备板坯连铸中间包湍流控制器套芯的物料组成中，实现了废镁碳砖的再生循环利用，既节约了矿物资源、减少了环境污染，又降低了炼钢成本，对钢铁企业打造低成本竞争优势，建设资源节约型、环境友好型企业具有重要的战略意义。

4)本发明板坯连铸中间包湍流控制器的套芯，采用一次性泡沫内模浇注成型，满足了具有特殊内腔形状的内模设计要求，不用脱模，简化了制备工艺流程，实现了同步大批量生产，解决了批量生产受制于钢模数量的问题。缩短了制备工期，同比缩短制备工期8-24小时。

5)本发明板坯连铸中间包湍流控制器的套芯，采用一次性泡沫内模和再生镁碳质浇注料浇注成型，底板是采用等静压成型的一整块再生镁碳砖，研究了制备再生镁碳质浇注料、再生镁碳砖的物料组成，改善了浇注成型质量，提高了整体性能，降低了生产费用，有效解决了解决了CN103658577B所述连铸中间包复合式湍流控制器整体性能差、易出现脱砖、生产费用高等问题，用于单流板坯连铸中间包，使用寿命达到16-20小时以上，生产费用同比降低40％以上，实现了低成本高寿命，解决了现有技术中连铸中间包湍流控制器用于内芯的再生干式料塌料问题、用于砌筑底板的废镁碳砖漂浮问题等质量稳定性差的关键技术难题，推广应用前景广阔。

6)本发明板坯连铸中间包湍流控制器的套芯，是基于水模实验研究和应用试验验证而设计的一种具有特殊内腔形状的圆台形预制件，水模实验研究结果表明，本发明设计的中间包湍流控制器比CN103658577B所述连铸中间包复合式湍流控制器：钢液在中间包内的平均停留时间同比提高6.7％以上，死区比例同比减少5.2％以上，本发明用于单流板坯连铸中间包，结晶器内钢水中全氧含量同比降低11％以上。

附图说明

图1是本发明低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器结构主视图；

图2是本发明低成本高寿命式板坯连铸中间包湍流控制器结构俯视图；

图3是本发明低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的套芯采用一次性泡沫内模浇注示意图。

图中，1.外壳；2.套芯；3.结合缝；4.套芯内腔上部；5.套芯内腔下部；6.套芯内腔底部；7.一次性泡沫内模；8.套芯浇注外模。

具体实施方式

以下实施例是对发明进一步说明，但本发明并不局限于此。实施例中所用的镁尖晶石质浇注料、废镁碳砖再生颗粒料、再生镁碳质涂抹料均采用现有技术生产。其他原料均为市购产品：

所述镁质火泥，选用牌号为H866或H868。

所述烧结镁砂，是以MgO含量为95wt％的轻烧氧化镁为原料，经压球、高温竖窑煅烧等工艺生产而成，MgO含量百分比94～95wt％。

所述轻烧氧化镁粉，MgO含量≥92wt％，粒度为325目。

所述硅微粉，是生产金属硅或硅铁合金的副产品；硅灰中SiO₂含量≥92wt％，粒度全部小于5μm，且粒度小于2μm的占80～85％。

所述α-Al₂O₃微粉，Al₂O₃含量≥99.5wt％，粒度为325目。

所述硅粉，其纯度Si含量≥97wt％，有两个粒级200目，100目。

铝酸钙水泥牌号为CA-70。牌号为CA-70的纯铝酸钙水泥的具体指标如下：Al₂O₃68.5-71.5％；CaO 26.5-30.5％；SiO₂≤0.5％；Fe₂O₃≤0.5％；比表面积(cm²/g)≥5000；凝结时间初凝(min)≥150；终凝(h)≤6；24h养护强度(MPa)抗折强度(MPa)≥5、抗压强度(MPa)≥40、耐火度(℃)1680。检测标准为GB201-2000。

防爆纤维由聚丙烯纤维经改性制成，具有分散性好、无烧结、无并丝、残留少、使用效果佳等特点，是各种不定型耐火材料上佳的防爆裂添加剂，特别是高强快干不定型耐火材料。长度L＝6mm，相量直径D＝0.048mm，熔点165～175℃。

鳞片石墨，其纯度C含量≥98wt％，粒度为100目。

铝粉，其纯度Al含量≥99wt％，粒度为100目。

碳化硅，其纯度SiC含量≥94wt％，粒度为100目。

酚醛树脂固含量≥72wt％，残碳量≥42wt％，水分≤5wt％。

实施例1：

如图1、图2、图3所示，一种低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器，由外壳1、套芯2、底板6组合而成，底板6定位于外壳1内腔底的上面，套芯2的底部定位于底板6之上，且套芯2的纵向中心线与外壳1内腔的纵向中心线重合，底板6与外壳1以及底板6与套芯2之间的结合面涂抹1.5mm厚的镁质火泥，外壳1和套芯2之间设有结合缝3，套芯是基于水模实验研究设计的一种具有特殊内腔形状的圆台形预制件，采用一次性泡沫内模和再生镁碳质浇注料浇注成型，底板是采用等静压成型的一整块再生镁碳砖，同时满足冶金功能化、长寿化和低成本化的性能要求。

所述湍流控制器的套芯2，套芯2外形呈上底面大、下底面小的圆台形，圆台上底面的直径D1为720mm，圆台下底面的直径D2为635mm；所述湍流控制器的套芯2的空心内腔上部4呈喇叭口形，外口直径￠为480mm，圆弧半径R为75mm，套芯2内腔上部4的高度a为80mm；套芯2内腔下部5呈上口小、下口大的“圆鼓”形，上口直径d1为420mm，下口直径d2为460mm，套芯2内腔下部5的高度h为320mm。所述外壳1的形状和尺寸根据连铸中间包工作衬冲击区的形状和尺寸设计，采用现有技术生产的镁尖晶石质浇注料浇注成型，经自然养护、加热炉内烘烤后制备而成，在浇注外壳1内腔底时，通过埋设胎模，预留安置底板6的空间。

所述套芯2采用再生镁碳质浇注料浇注成型，所述再生镁碳质浇注料，按重量百分比由下述材料组成：3mm≦粒度<5mm的废镁碳砖再生颗粒料25％，1mm≦粒度<3mm的废镁碳砖再生颗粒料25％，0.074mm＜粒度<1mm的废镁碳砖再生颗粒料20％，0.074mm＜粒度<1mm的烧结镁砂5％，粒度≦0.074mm的烧结镁砂10％，粒度≦0.045mm的轻烧氧化镁粉3.0％，硅粉4％，硅微粉1.5％，α-Al₂O₃微粉3.0％，纯铝酸钙水泥3.2％，三聚磷酸钠0.2％，防爆纤维0.1％。

所述套芯2采用一次性泡沫内模和再生镁碳质浇注料浇注成型的制备方法，包括以下步骤：将所述用于套芯2的再生镁碳质浇注料加入混料机内干混2分钟，加物料总重量7.2％的水，湿混6分钟，混匀后放入安置一次性泡沫内模7的套芯浇注外模8内，用振动棒振实，无大的气泡冒出时，套芯2的生坯浇注完成，凝固12小时后脱套芯浇注外模8，自然养护12小时，然后在加热炉内烘烤：①从室温以10℃/h升温速度升温至120℃；②在120℃保温，保温时间8h；③再从以10℃/h升温速度升温，升温至200℃；④在200℃保温，保温时间24h；⑤停火自然冷却，冷却至常温后，清理一次性泡沫内模7残留，套芯2制备完成。

所述底板6以废镁碳砖再生颗粒料为主原料，按重量百分比由下述物料组成：3mm≦粒度<5mm的废镁碳砖再生颗粒料24％，1mm≦粒度<3mm的废镁碳砖再生颗粒料32％，粒度≦0.074mm的废镁碳砖再生细粉10％，0.074mm＜粒度<1mm的烧结镁砂15％，粒度≦0.074mm的烧结镁砂5％，鳞片石墨7％，铝粉4％，酚醛树脂4％。所述底板6的底面呈正方形，边长c为500mm，厚度b为90mm。

所述底板6采用等静压成型法制备，包括下列步骤：

1)配料：将上述物料按所述的配比称量；

2)混炼：将混炼机预加热到40℃，低速时加入3mm≦粒度<5mm、1mm≦粒度≤3mm和0.074mm＜粒度<1mm烧结镁砂→干混1分钟后加入酚醛树脂→湿混3分钟后加入鳞片石墨→湿混2分钟后加入粒度≦0.074mm烧结镁砂和抗氧化剂→湿混3分钟→高速混合10分钟→出料，混炼过程中泥料温度温度＜70℃；

3)生坯成型：将泥料填入模具内，然后排除模具内的空气，以等静压在200MPa下压制成型后出模具，生坯成型完成；

4)生坯在室温下存放5小时后入窑烘烤：①由室温均匀、连续升温到70℃，升温时间8小时；②由70℃均匀、连续升温至140℃，升温、保温各4小时；③由140℃均匀、连续升温到190℃，升温、保温各8小时，自然冷却后出窑，底板6的制备完成，其耐压强度≥40MPa。

所述低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的制备方法：将底板6定位于外壳1内腔底部，底部预留有安置底板6的空间，套芯2的底部定位于底板6之上，且套芯2的纵向中心线与外壳1内腔的纵向中心线重合，底板6与外壳1以及底板6与套芯2之间的结合面涂抹1.5mm厚的镁质火泥，外壳1和套芯2之间设有结合缝3，所述结合缝3的宽度上部大、下部小，上部宽度m为10mm，下部宽度n为5mm。采用粒度≤1mm的烧结镁砂填实，并在其外表面涂抹一层厚度为25mm的再生镁碳质涂抹料，自然养护1天，低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的的制备完成。

实施例2

如实施例1所述，不同之处在于：

所述湍流控制器的套芯2，圆台上底面的直径D1为750mm，圆台下底面的直径D2为665mm；所述湍流控制器的套芯2的空心内腔上部4呈喇叭口形，外口直径￠为500mm，圆弧半径R为80mm，套芯2内腔上部4的高度a为100mm；套芯2内腔下部5的上口直径d1为440mm，下口直径d2为480mm，套芯内腔下部5的高度h为350mm。

所述套芯2采用再生镁碳质浇注料浇注成型，所述用于套芯2的再生镁碳质浇注料，按重量百分比由下述材料组成：3mm≦粒度<5mm的废镁碳砖再生颗粒料20％，1mm≦粒度<3mm的废镁碳砖再生颗粒料22％，0.074mm＜粒度<1mm的废镁碳砖再生颗粒料20％，3mm≦粒度<5mm的烧结镁砂5％，1mm≦粒度<3mm的烧结镁砂5％，粒度≦0.074mm的烧结镁砂13％，粒度≦0.045mm的轻烧氧化镁粉5.0％，硅粉2％，硅微粉2.0％，α-Al₂O₃微粉5.0％，纯铝酸钙水泥3.8％，三聚磷酸钠0.15％，防爆纤维0.05％。

所述套芯2采用一次性泡沫内模和再生镁碳质浇注料浇注成型的制备方法，包括以下步骤：将所述用于套芯2的再生镁碳质浇注料加入混料机内干混3分钟，加物料总重量6.7％的水，湿混6分钟，混匀后放入安置一次性泡沫内模7的套芯浇注外模8内，用振动棒振实，无大的气泡冒出时，套芯2的生坯浇注完成，凝固24小时后脱套芯浇注外模8，自然养护24小时，然后在加热炉内烘烤：①从室温以10℃/h升温速度升温至150℃；②在150℃保温，保温时间12h；③再从以10℃/h升温速度升温，升温至220℃；④在220℃保温，保温时间16h；⑤停火自然冷却，冷却至常温后，清理一次性泡沫内模7残留，套芯2制备完成。

所述底板6以废镁碳砖再生颗粒料为主原料，按重量百分比由下述物料组成：3mm≦粒度<5mm的废镁碳砖再生颗粒料20％，1mm≦粒度<3mm的废镁碳砖再生颗粒料28％，粒度≦0.074mm的废镁碳砖再生细粉12％，0.074mm＜粒度<1mm的烧结镁砂12％，粒度≦0.074mm的烧结镁砂9％，鳞片石墨10％，硅粉4.5％，酚醛树脂4.5％。所述底板6的底面呈正方形，边长c为520mm，厚度b为110mm。

所述底板6采用等静压成型法制备，包括下列步骤：

1)配料：将上述物料按所述的配比称量；

2)混炼：将混炼机预加热到50℃，低速时加入3mm≦粒度<5mm、1mm≦粒度≤3mm和0.074mm＜粒度<1mm烧结镁砂→干混2分钟后加入酚醛树脂→湿混2分钟后加入鳞片石墨→湿混3分钟后加入粒度≦0.074mm烧结镁砂和抗氧化剂→湿混2分钟→高速混合15分钟→出料，混炼过程中泥料温度温度＜70℃；

3)生坯成型：将泥料填入模具内，然后排除模具内的空气，以等静压在250MPa下压制成型后出模具，生坯成型完成；

4)生坯在室温下存放6小时后入窑烘烤：①由室温均匀、连续升温到90℃，升温时间16小时；②由90℃均匀、连续升温至160℃，升温、保温各8小时；③由160℃均匀、连续升温到210℃，升温、保温各16小时，自然冷却后出窑，底板6的制备完成，其耐压强度≥40MPa。

所述低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的制备方法：将底板6定位于外壳1内腔底部，底部预留有安置底板6的空间，套芯2的底部定位于底板6之上，且套芯2的纵向中心线与外壳1内腔的纵向中心线重合，底板6与外壳1以及底板6与套芯2之间的结合面涂抹1mm厚的镁质火泥，外壳1和套芯2之间设有结合缝3，所述结合缝3的宽度上部大、下部小，上部宽度m为15mm，下部宽度n为10mm。采用粒度≤1mm的烧结镁砂填实，并在其外表面涂抹一层厚度为35mm的再生镁碳质涂抹料，自然养护2天，低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的的制备完成。

实施例3

如实施例1所述，不同之处在于：

所述湍流控制器的套芯2，圆台上底面的直径D1为730mm，圆台下底面的直径D2为650mm；所述湍流控制器的套芯2的空心内腔上部4呈喇叭口形，外口直径￠为490mm，圆弧半径R为77mm，套芯内腔上部4的高度a为90mm；套芯内腔下部5的上口直径d1为430mm，下口直径d2为470mm，套芯内腔下部5的高度h为330mm。

所述底板6的底面呈正方形，边长c为510mm，厚度b为100mm。

所述结合缝3的宽度上部大、下部小，上部宽度m为12mm，下部宽度n为7mm。

所述套芯2采用再生镁碳质浇注料浇注成型，所述用于套芯2的再生镁碳质浇注料，按重量百分比由下述材料组成：3mm≦粒度<5mm的废镁碳砖再生颗粒料22％，1mm≦粒度<3mm的废镁碳砖再生颗粒料23％，0.074mm＜粒度<1mm的废镁碳砖再生颗粒料15％，1mm≦粒度<3mm的烧结镁砂5％，0.074mm＜粒度<1mm的烧结镁砂7％，粒度≦0.074mm的烧结镁砂12％，粒度≦0.045mm的轻烧氧化镁粉4.0％，硅粉3％，硅微粉1.25％，α-Al₂O₃微粉4.0％，纯铝酸钙水泥3.5％，三聚磷酸钠0.17％，防爆纤维0.08％。

所述套芯2采用一次性泡沫内模和再生镁碳质浇注料浇注成型的制备方法，包括以下步骤：将所述用于套芯2的再生镁碳质浇注料加入混料机内干混2分钟，加物料总重量7.0％的水，湿混5分钟，混匀后放入安置一次性泡沫内模7的套芯浇注外模8内，用振动棒振实，无大的气泡冒出时，套芯2的生坯浇注完成，凝固16小时后脱套芯浇注外模8，自然养护16小时，然后在加热炉内烘烤：①从室温以10℃/h升温速度升温至135℃；②在135℃保温，保温时间10h；③再从以10℃/h升温速度升温，升温至210℃；④在210℃保温，保温时间20h；⑤停火自然冷却，冷却至常温后，清理一次性泡沫内模7残留，套芯2制备完成。

所述底板6以废镁碳砖再生颗粒料为主原料，按重量百分比由下述物料组成：3mm≦粒度<5mm的废镁碳砖再生颗粒料21％，1mm≦粒度<3mm的废镁碳砖再生颗粒料30％，粒度≦0.074mm的废镁碳砖再生细粉14％，0.074mm＜粒度<1mm的烧结镁砂10％，粒度≦0.074mm的烧结镁砂7％，鳞片石墨8.5％，硅粉3％，碳化硅粉3％，酚醛树脂4％。

底板6采用等静压成型法制备，包括下列步骤：

1)配料：将上述物料按所述的配比称量；

2)混炼：将混炼机预加热到50℃，低速时加入3mm≦粒度<5mm、1mm≦粒度≤3mm和0.074mm＜粒度<1mm烧结镁砂→干混2分钟后加入酚醛树脂→湿混2分钟后加入鳞片石墨→湿混3分钟后加入粒度≦0.074mm烧结镁砂和抗氧化剂→湿混2分钟→高速混合15分钟→出料，混炼过程中泥料温度温度＜70℃；

3)生坯成型：将泥料填入模具内，然后排除模具内的空气，以等静压在250MPa下压制成型后出模具，生坯成型完成；

4)生坯在室温下存放6小时后入窑烘烤：①由室温均匀、连续升温到90℃，升温时间16小时；②由90℃均匀、连续升温至160℃，升温、保温各8小时；③由160℃均匀、连续升温到210℃，升温、保温各16小时，自然冷却后出窑，底板6的制备完成，其耐压强度≥40MPa。

所述低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的制备方法：将底板6定位于外壳1内腔底部预留安置底板6的空间，采用粒度≤1mm的烧结镁砂填实，套芯2的底部定位于底板6之上，且套芯2的纵向中心线与外壳1内腔的纵向中心线重合，底板6与外壳1以及底板6与套芯2之间的结合面均涂抹2mm厚的镁质火泥，外壳1和套芯2之间设有结合缝3，采用粒度≤1mm的烧结镁砂填实，并在其外表面涂抹一层厚度为30mm的再生镁碳质涂抹料，自然养护1.5天，低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的制备完成。

对比例1

CN201244677B公开了一种连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，包括外壳、底板、套芯、膨胀缝、抗氧化涂层，外壳采用镁质浇注料浇注成型，底板采用机压成型的镁碳砖砌筑，套芯采用机压成型的“扇形”镁碳砖砌筑，在外壳与底板、外壳与套芯之间设置膨胀缝，在套芯的外表面上涂抹抗氧化涂层。

对比例2

所述套芯2采用一次性泡沫内模和镁质浇注料浇注成型的制备方法，包括以下步骤：将所述用于套芯2的镁质浇注料加入混料机内干混2分钟，加物料总重量4.0％的水，湿混6分钟，混匀后放入安置一次性泡沫内模7的套芯浇注外模8内，用振动棒振实，无大的气泡冒出时，套芯2的生坯浇注完成，凝固12小时后脱套芯浇注外模8，自然养护12小时，然后在加热炉内烘烤：①从室温以10℃/h升温速度升温至120℃；②在120℃保温11h；③再从以10℃/h升温速度升温至220℃；④在220℃保温7h；⑤再以15℃/h升温速度升温至360℃；⑥在360℃保温7h；⑦停火自然冷却，冷却至常温后，清理一次性泡沫内模7残留，套芯2制备完成。

所述底板6的原料由如下重量百分比原料制备而成：

主料：烧结镁砂84wt％；辅料：鳞片石墨10.5wt％；抗氧化剂：铝粉2.0wt％；结合剂：酚醛树脂3.5wt％。

所述烧结镁砂，是以MgO含量为95wt％的轻烧氧化镁为原料，经压球、高温竖窑煅烧等工艺生产而成，MgO含量百分比94～95wt％，且由1mm≦粒度≤3mm、0.074mm＜粒度<1mm、粒度≦0.074mm混合而成。

所述鳞片石墨，其纯度C含量≥98wt％，粒度为100目。所述铝粉，其纯度Al含量≥99wt％，粒度为100目。所述硅粉，其纯度Si含量≥97wt％，粒度为100目。所述碳化硅，其纯度SiC含量≥94wt％，粒度为100目。所述酚醛树脂固含量≥72wt％，残碳量≥42wt％，水分≤5wt％。

所述底板(6)采用等静压成型法制备，包括下列步骤：

1)配料：将上述原料按所述的配比称量；

2)混炼：将混炼机预加热到40～50℃，低速时加入1mm≦粒度≤3mm和0.074mm＜粒度<1mm烧结镁砂，干混1～2分钟后加入酚醛树脂，湿混2～3分钟后加入鳞片石墨，湿混2～3分钟后加入粒度≦0.074mm烧结镁砂和抗氧化剂，湿混2～3分钟，高速混合10～15分钟，出料，混炼过程中泥料温度温度＜70℃；

3)生坯成型：将泥料填入模具内，然后排除模具内的空气，以等静压在200～250MPa下压制成型后出模具，生坯成型完成；

4)自然干燥、烘烤：生坯成型自然干燥8～16小时后，然后入窑烘烤：①从室温以10℃/h升温速度连续升温到140℃，保温8小时；②从140℃以10℃/h升温速度连续升温到200℃，保温24小时；③停火，自然冷却至室温，底板的制备完成，其耐压强度≥40MPa。

本发明实施例1-3与对比例1均按照相似比1:2建立水模，水模实验结果及对比分析情况，如下表1所示：

表1水模实验及对比分析结果

项目	平均停留时间/s	活塞流体积/％	死区体积/％
				实施例1	529.21	45.26	2.6
实施例2	528.49	44.75	2.64
				实施例3	530.01	46.93	2.58
对比例1	495.29	41.02	5.52
				本发明与对比例1比较	同比提高6.7％以上	同比增大9.0％以上	同比减小5.2％以上

通过上表1中的数据对比，本发明设计的中间包湍流控制器比CN103658577B所述连铸中间包复合式湍流控制器：钢液在中间包内的平均停留时间同比提高6.7％以上，死区比例同比减少5.2％以上。

本发明实施例1-3与与对比例1的结构材料、使用寿命及结晶器内钢水中全氧含量(对比测试钢种SPHC)在莱芜钢铁集团银山型钢有限公司板坯连铸中间包应用试验情况对比，如下表2所示：

表2不同中间包湍流控制器的使用寿命及结晶器内钢水中全氧含量结果

通过上表2中的数据对比，本发明制备的新型长寿连铸中间包湍流控制器的使用寿命，比现有专利技术CN103658577B生产的复合式湍流控制器同比提高4小时以上，结晶器内钢水中全氧含量同比降低11％以上，生产费用同比降低40％以上。相同的套芯内腔形状及加工方法，采用本发明的再生镁碳质浇注料可降低成本费用30％以上，且对结晶器内的钢中全氧含量和寿命基本没有影响。

Claims (10)

1.一种低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器的制备方法，其特征在于，以再生镁碳质浇注料为原料，采用一次性泡沫内模成型法制备套芯(2)，以废镁碳砖再生颗粒料为主原料，采用等静压成型法制备底板(6)；将底板(6)放置于外壳(1)内腔底部的预留空间内，套芯(2)的底部定位于底板(6)之上，使套芯(2)的纵向中心线与外壳(1)内腔的纵向中心线重合，底板(6)与外壳(1)、底板(6)与套芯(2)之间的结合面均涂抹1-2mm厚的镁质火泥；外壳(1)和套芯(2)之间设有结合缝(3)，结合缝采用粒度≤1mm的烧结镁砂填实，并在其外表面涂抹一层厚度为25-35mm的再生镁碳质涂抹料，自然养护1～2天。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述套芯(2)按重量百分比由下述材料组成：3mm≦粒度<5mm的废镁碳砖再生颗粒料20～25％，1mm≦粒度<3mm的废镁碳砖再生颗粒料22～25％，0.074mm＜粒度<1mm的废镁碳砖再生颗粒料15～20％，3mm≦粒度<5mm的烧结镁砂0～5％，1mm≦粒度<3mm的烧结镁砂0～5％，0.074mm＜粒度<1mm的烧结镁砂0～7％，粒度≦0.074mm的烧结镁砂10～13％，粒度≦0.045mm的轻烧氧化镁粉3.0～5.0％，硅粉2～4％，硅微粉1.0～1.5％，活性α-Al₂O₃微粉3.0～5.0％，纯铝酸钙水泥3.2～3.8％，三聚磷酸钠0.15～0.2％，防爆纤维0.05～0.1％。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述套芯(2)由以下方法制成：将用于套芯(2)的再生镁碳质浇注料加入混料机内干混2～3分钟，加物料总重量6.7～7.2％的水，湿混4～6分钟，混匀后放入安置一次性泡沫内模(7)的套芯浇注外模(8)内，一次性泡沫内模的形状、尺寸与套芯内腔相同；用振动棒振实，无大的气泡冒出时，套芯(2)的生坯浇注完成，凝固12～24小时后脱套芯浇注外模(8)，自然养护12～24小时，然后在加热炉内烘烤：①从室温以10℃/h升温速度升温至120～150℃；②在120～150℃保温，保温时间8～12h；③再从以10℃/h升温速度升温，升温至200～220℃；④在200～220℃保温，保温时间16～24h；⑤停火自然冷却，冷却至常温后，清理一次性泡沫内模(7)残留，套芯(2)制备完成。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述用于底板(6)的再生物料，按重量百分比由下述物料组成：3mm≦粒度<5mm的废镁碳砖再生颗粒料20-24％，1mm≦粒度<3mm的废镁碳砖再生颗粒料28～32％，粒度≦0.074mm的废镁碳砖再生细粉10～14％，0.074mm＜粒度<1mm的烧结镁砂10～15％，粒度≦0.074mm的烧结镁砂5～9％，鳞片石墨7～10％，抗氧化剂4～5％，酚醛树脂3.5～4.5％。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的抗氧化剂为铝粉、硅粉、碳化硅粉中一种或几种。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述底板(6)的制备方法，包括下列步骤：

1)配料：将底板(6)的组成物料按配比称量；

2)混炼：将混炼机预加热到40～50℃，低速时加入3mm≦粒度<5mm、1mm≦粒度≤3mm和0.074mm＜粒度<1mm烧结镁砂，干混1～2分钟后加入酚醛树脂，湿混2～3分钟后加入鳞片石墨，湿混2～3分钟后加入粒度≦0.074mm烧结镁砂和抗氧化剂，湿混2～3分钟，高速混合10～15分钟出料，混炼过程中泥料温度温度＜70℃；

3)生坯成型：将泥料填入模具内，然后排除模具内的空气，以等静压在200～250MPa下压制成型后出模具，生坯成型完成；

4)生坯在室温下存放5-6小时后入窑烘烤：①由室温均匀、连续升温到80±10℃，升温时间8-16小时；②由80±10℃均匀、连续升温至150±10℃，升温、保温各4～8小时；③由150±10℃均匀、连续升温到200±10℃，升温、保温各8～16小时，自然冷却后出窑，底板(6)制备完成，其耐压强度≥40MPa。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述结合缝(3)的宽度上部大、下部小，上部宽度m为10～15mm，下部宽度n为5～10mm。

8.根据权利要求1～7任一项所述方法制备的一种低成本高寿命板坯连铸中间包湍流控制器，其特征在于，由外壳(1)、套芯(2)、底板(6)组合而成，所述外壳(1)的内腔底上设有预留空间，所述底板(6)定位于预留空间内，底板(6)的上表面与内腔底的上表面齐平；套芯(2)的底部定位于底板(6)之上，且套芯(2)的纵向中心线与外壳(1)内腔的纵向中心线重合，底板(6)与外壳(1)、底板(6)与套芯(2)之间的结合面均通过涂抹1-2mm厚的镁质火泥固定，外壳(1)和套芯(2)之间设有结合缝(3)，所述套芯(2)为一具有内腔的圆台形预制件，所述套芯(2)的内腔的上、下两端均开口。

9.根据权利要求8所述的中间包湍流控制器，其特征在于，所套芯(2)的内腔包括上部(4)和下部(5)，所述上部(4)呈喇叭口形，下部(5)呈上口小、下口大的“圆鼓”形，上部(4)和下部(5)一体连接。

10.根据权利要求9所述的中间包湍流控制器，其特征在于，所述湍流控制器的套芯(2)的外形呈上底面大、下底面小的圆台形。

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