CN111269018A - 长寿命流钢槽及其制造模具、制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长寿命流钢槽的制造方法，包括：在混料机中将硅质浇注料95～99wt％和高温粘结剂1～5wt％混合；然后加入耐火材料浇注料原料质量6～10wt％的水，继续混合约5～10min；最后，加入规格为(20～25)mm×(0.4～0.7)mm的不锈钢纤维(占二者重量的80～90wt％)和(25～35)mm×(0.8～1.2)mm的不锈钢纤维的混合物，混合约5～10min，停止混合，出料备用；然后成型再依次进行常温干燥处理和加热干燥处理得到流钢槽的成品。本发明还公开了长寿命流钢槽以及用于制备前述长寿命流钢槽的模具。

Description

长寿命流钢槽及其制造模具、制造方法
技术领域
本发明属于冶炼及金属制造设备技术领域，涉及一种中小型流钢槽，具体涉及一种长寿命流钢槽及其制造模具、制造方法。
背景技术
在钢铁冶金、有色金属及铸造工业流程中会使用到流钢槽(或称浇钢槽、流道等)，流钢槽的作用是将钢液(黑色或有色)进行输送。使用时钢液从上一级容器(如冶炼炉或钢包)，倾倒至流钢槽的受钢端(或设计的受钢口)部位，钢液沿流钢槽流到尾端的下钢口后泄入下一级容器(如钢包、中间包、铸造的锭模或型模等)。流钢槽是一种多次使用的部件，使用过程大致如下：过钢→表面清理→(修补)→(热处理)→过钢。钢铁冶金及金属工业所用流钢槽分为大型和中小型。其中，在中型或小型金属工业生产过程中，如典型的铸造工业的合金钢和非晶钢生产过程中，流钢槽的典型外尺度长4米、宽0.5米、高0.5米，U形流道断面的工作尺度为(0.08～0.15)米×(0.08～0.15)米，一昼夜过钢量约100吨。
中小型流钢槽由于过钢量较小，损坏现象主要发生在局部点的冲刷，及多次使用后的热循环导致的开裂、剥落。热循环反复进行，流钢槽耐火材料经历反复冷热交替，在晶界处产生裂纹，并逐渐扩展，最终造成结构开裂、剥落，当开裂、剥落积累到一定程度，流钢槽便不能继续使用。为了解决局部冲刷和开裂、剥落问题，主要在材料种类上进行改进，提高氧化铝含量，例如在耐火材料中配入刚玉；或采用莫来石、铝镁尖晶石等高档原料，提高流钢槽耐火材料的高温力学性能及抗蚀损性能。
但是，耐火材料为脆性的无机非金属，无塑性，其断裂韧性低，易产生脆性开裂。为了提高流钢槽结构的断裂韧性及其整体抗开裂性能，引入了钢纤维对耐火材料进行增强。在耐火浇注料中加入钢纤维可以提高耐火材料在苛刻热循环环境下的使用性能，解决耐火材料本身无法避免的热震开裂和机械震动开裂的脆性问题，往往能提高使用寿命1～3倍。
但显示出较好力学性能的同时，钢纤维的加入也有一些缺点：如使用温度应控制在钢纤维的软化点以下；同时钢纤维与耐火材料混合的均匀度较难控制，当钢纤维发生局部偏析时，高温下的结构应力会集中在钢纤维少的部位，在长期的使用过程中致应力开裂，这种应力开裂直接影响整体结构的完整性，导致了钢纤维增强耐火材料的使用寿命波动。
目前不锈钢纤维增强耐火材料浇注料的技术方法基本局限在简单的将不锈钢纤维混合在浇注料中进行成型使用，虽然制造过程的成本较低，但不锈钢纤维的实际效能未得到完全发挥。不锈钢纤维价格较高，如何体现较高价格的钢纤维尤其是不锈钢纤维加入后形成的新体系耐火材料的性能和价值，逐渐成为这种耐火材料制造的焦点问题。
通常不锈钢纤维增强硅质耐火材料制造过程如下：模具准备→硅质浇注料、不锈钢纤维→混合→浇注→震动成型→静置干燥→加热烘烤→成品。
高铝质浇注料的体积密度为3.0克/cm3，硅质浇注料的体积密度为1.9克/cm3，而不锈钢纤维的比重为8.0克/cm3。在不锈钢纤维硅质耐火浇注料成型制造，尤其是震动成型过程中，不同组元的密度差对成型质量有较为明显的影响。这个影响主要体现在不锈钢纤维分布不均匀和钢纤维指向的集中偏析，进行震动后，不锈钢纤维底部分布较多，顶部分布较少，同时水平指向(X、Y轴方向)较多，垂直指向(Z轴方向)较少，如图5所示。
对于硅质浇注料耐火材料，在使用时的结构应力易在顶部不锈钢纤维较少部位及水平指向分布的“层”间释放，小裂纹长期积累，最终导致“层”间开裂，造成结构失效。因此，硅质浇注料中较大的密度差造成的不锈钢纤维分布不均是此类材料的性能和质量的薄弱点，在制造时控制材料的结构形式，如控制不锈钢纤维的分布和取向是提高材料性能的有效途径。
但是，目前如何实现钢纤维的取向及合理分布的内容，在采用钢纤维(不锈钢纤维)增强耐火材料浇注料的专利及文献中均未涉及。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供了一种长寿命流钢槽及其制造模具、制造方法，改善了不锈钢纤维的分布及取向，强化了耐火材料整体结构强度，使不锈钢纤维增强的效果得到更好的发挥。
为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：
一种长寿命流钢槽，所述长寿命流钢槽由耐火材料浇注料和不锈钢纤维组成的混合浇注材料在模具中经震动成型、干燥制成；其中，在震动成型的过程中对所述模具中的所述混合浇注材料施加横向挤压力使由所述模具界定的所述混合浇注材料的形状符合所述长寿命流钢槽的形状。
在上述长寿命流钢槽中，作为一种优选实施方式，所述不锈钢纤维添加量为所述耐火材料浇注料质量的4～4.5％；更优选地，所述不锈钢纤维由第一不锈钢纤维和第二不锈钢纤维组成，其中，所述第一不锈钢纤维的规格为(20～25)mm×(0.4～0.7)mm，所述第二不锈钢纤维的规格为(25～35)mm×(0.8～1.2)mm；进一步优选地，在所述不锈钢纤维中，所述第一不锈钢纤维占比为80～90wt％，所述第二不锈钢纤维的占比为10～20wt％。
在上述长寿命流钢槽中，作为一种优选实施方式，所述耐火材料浇注料包括选自硅质浇注料、高铝质浇注料、粘土质浇注料、莫来石浇注料、尖晶石浇注料中的一种或多种材料、和高温粘结剂；更优选地，所述高温粘结剂是氧化镁粉；更优选地，所述氧化镁为细粉料，粒径为≤0.5mm。
在上述长寿命流钢槽中，作为一种优选实施方式，所述耐火材料浇注料的原料按重量百分比包括：硅质浇注料95～99％，高温粘结剂1～5％。
在上述长寿命流钢槽中，作为一种优选实施方式，所述硅质浇注料包括氧化硅颗粒料和氧化硅细粉料，其中所述氧化硅颗粒料的粒径为2-6mm，所述氧化硅细粉料的粒径为≤0.5mm；进一步优选地，在所述硅质浇注料中，所述氧化硅颗粒料与所述氧化硅细粉料的重量比为(3～5)：1，优选4：1。
一种用于上述长寿命流钢槽的制造方法，该制造方法包括如下步骤：
混料步骤，根据既定的比例取原料，将耐火材料浇注料和不锈钢纤维进行混合处理，得到混合浇注材料；
成型步骤，首先将所述混合浇注材料加入所述模具，在震动台上进行预震动；然后继续震动且在震动的同时对所述模具中的所述混合浇注材料施加横向挤压力，并使所述模具移动到最终位置，以至由所述模具界定的所述混合浇注材料的形状符合所述长寿命流钢槽的形状；之后再进行最终震动，震动完成后进行干燥、脱模处理，得到流钢槽坯料；
后续步骤，对所述流钢槽坯料进行干燥处理，得到所述流钢槽的成品。
在上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述混料步骤具体为：在混料机中将耐火材料浇注料的原料混合；然后加入所述耐火材料浇注料原料质量6～10wt％的水，继续混合5～10min；最后，加入所述不锈钢纤维，混合5～10min，停止混合，出料备用；
进一步优选地，所述混料机中先将耐火材料浇注料的原料中的所述氧化硅细粉料和所述高温粘结剂混合均匀，然后再与所述氧化硅颗粒料混合。
在上述制造方法中，作为一种优选实施方式，在所述后续步骤中，所述干燥处理包括依次进行的常温干燥处理和加热干燥处理，所述常温干燥处理的时间为6-8天；所述加热干燥处理的加热温度为140-160℃，保温4-6天；
进一步优选地，所述成型步骤中，所述预震动的时间为8-14s；所述最终震动的时间为45-70s。
一种用于制备上述长寿命流钢槽的模具，所述模具包括外模具和内模具，所述外模具和所述内模具之间形成用于容纳所述混合浇注材料的空间，其中，所述内模具包括固定部和非固定部，所述非固定部设置于所述固定部上，通过向所述非固定部施加向外的横向挤压力来获得所需的模具状态。
在上述模具中，作为一种优选实施方式，所述内模具的固定部包括主梁，所述主梁沿所述外模具的长度方向设置于所述外模具内，非固定部包括两块模具板，两块所述模具板立设于所述主梁的上表面上且与所述主梁构成倒梯形，在施加外力的情况下，两块所述模具板的与所述主梁接触的侧边可以在所述主梁的上表面上分别向所述主梁上表面的两侧滑动；
进一步优选地，所述主梁上表面的两侧分别设置有凹槽结构，在未施外力之前，两块所述模具板的与所述主梁接触的侧边均设置于所述凹槽结构内侧，形成所述模具的初始状态；施加外力时，两块所述模具板的与所述主梁接触的侧边分别向外侧滑动至对应凹槽内以实现卡位，形成所述模具的最终状态；
进一步优选地，所述主梁通过支撑方法或悬挂方法固定到外模具上；
进一步优选地，所述模具还包括楔形块，所述楔形块用于对所述混合浇注材料施加向外的横向挤压力，在施加外力时，所述楔形块设置于所述两块模具板和主梁形成的倒梯形中，以将所述模具由初始状态变成最终状态；或者，两个所述模具板的远离主梁的侧边上分别设有连接部，所述连接部分别与外部动作机构连接，所述外部动作机构用于通过对两个连接部分别施加向外的横向外力，以将所述模具由初始状态变成最终状态。
在上述模具中，作为一种优选实施方式，所述内模具的固定部包括主梁，沿所述外模具的长度方向设置于所述外模具内，非固定部包括两块模具板，两块所述模具板立设于所述主梁的上表面的两侧边且与所述主梁构成倒梯形，所述主梁分别与两块所述模具板通过铰接方式连接；通过旋转两块所述模具板获得所需的模具状态；更优选地，所述主梁通过支撑方法或悬挂方法固定到外模具上。
在可实施的情况下，本发明的模具各部件可以任何方式组合使用。
本发明通过上述技术方案带来的有益效果如下：
1)本发明针对耐火材料密度较小的特点，适当提高不锈钢纤维的加入量，通过模具改善不锈钢纤维的分布及取向，发明了一种不锈钢纤维增强耐火材料流钢槽，特别是一种不锈钢纤维增强硅质耐火材料流钢槽，特别适合硅硼钢用，使用寿命长；
2)本发明考虑到不锈钢纤维在硅质浇注料混合和成型时的浮力因素，发现通常所用不锈钢纤维规格为(25～35)×(0.8～1.2)mm，在硅质浇注料中有较大的沉降趋势，而规格为(20～25)×(0.4～0.7)mm的不锈钢钢纤维在硅质浇注料中的沉降趋势较少；小规格不锈钢纤维适量配合使用后，即减少不锈钢纤维的沉降数量，提高流钢槽结构性能，又可以控制制造成本；同时本发明采用组合模具，在成型时将浇注料进行横向挤压，使水平指向(X、Y轴指向)不锈钢纤维有一定数量的转向为向上(Z轴指向)，较好的解决了不锈钢纤维取向问题，使流钢槽的耐火材料垂直方向结合力加强，较大的强化了硅质耐火材料整体结构强度，使不锈钢纤维增强的效果得到更好地发挥。
附图说明
图1为本发明实施例提供的流钢槽制造模具的结构示意图；
图2为本发明另一实施例提供的流钢槽制造模具的结构示意图；
图3为图1所示流钢槽制造模具的使用示意图，其中，(a)为采用楔形块施加横向挤压力的初始状态图；(b)为楔形块下压后模具板达到最终位置的状态示意图；
图4为图2所示流钢槽制造模具的使用示意图，其中，(a)为加横向挤压力的初始状态图；(b)为模具板旋转达到最终位置的状态示意图；
图5为现有不锈钢纤维硅质耐火浇注料中的不锈钢纤维取向示意图；
图6为图1所示流钢槽制造模具的另一使用示意图；
附图标记说明如下：
1-主梁、2，3-模具板、4-外模具、5-混合浇注材料、21，31-连接部。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。以下说明并不构成对本发明保护范围的限制，其仅用于详细说明本发明的特点，本领域技术人员不经创造性劳动获得的与本发明等同的技术方案，均落入本发明的保护范围内。
本发明提供了一种长寿命流钢槽，由耐火材料浇注料和不锈钢纤维组成的混合浇注材料在模具中经震动成型、干燥制成；其中，在震动成型的过程中对所述模具中的所述混合浇注材料施加向外横向挤压力使其内部形状逐渐符合所述长寿命流钢槽的形状，即通过施加外力将模具变形从而使模具内的混合浇注材料变为所需的流钢槽形状。
本发明中所述横向挤压力是指从模具内侧向模具外侧施加的作用力，也可以说是从内模具侧向外模具侧施加的作用力。
本发明流钢槽优选为中小型流钢槽，更优选为：外尺度长1-6米、宽0.25-1.5米、高0.2-1米，比如外尺度长4米、宽0.5米、高0.5米，U形流道断面的工作尺度为(0.08～0.15)米×(0.08～0.15)米，一昼夜过钢量约100吨的流钢槽。
上述长寿命流钢槽，作为一种优选实施方式，所述不锈钢纤维添加量为所述耐火材料浇注料质量的4～4.5％(例如4.1％、4.2％、4.4％)；不锈钢纤维的添加量在本发明的范围内可以进一步增加流钢槽的使用寿命，如不锈钢纤维添加量低于此范围时，因不锈钢纤维含量偏低，其使用强度会降低，达不到理想寿命，如不锈钢纤维添加量高于此范围时，不锈钢含量升高，一方面会影响耐火材料间的粘结性，影响使用性能，另一方面也会增加成本；更优选地，所述不锈钢纤维由第一不锈钢纤维和第二不锈钢纤维组成，其中，所述第一不锈钢纤维的规格为(20～25)mm×(0.4～0.7)mm，所述第二不锈钢纤维的规格(长×直径)为(25～35)mm×(0.8～1.2)mm；进一步优选地，在所述不锈钢纤维中，所述第一不锈钢纤维占比为80～90wt％(比如，82wt％、84wt％、86wt％、88wt％)，所述第二不锈钢纤维的占比为10～20wt％(比如11％、13％、15％、17％、19％)，若第一不锈钢纤维占比小于80wt％，在一定程度上会增加不锈钢纤维沉降的比例，影响使用寿命。
上述长寿命流钢槽，作为一种优选实施方式，所述耐火材料浇注料包括选自硅质浇注料(硅质耐火材料)、高铝质浇注料、粘土质浇注料、莫来石浇注料、尖晶石浇注料中的一种或多种材料和高温粘结剂；更优选所述高温粘结剂是氧化镁粉；进一步优选地，所述耐火材料浇注料的原料按重量百分比包括：硅质浇注料95～99％(比如96％、97％、98％)，高温粘结剂1～5％。
更优选地，所述硅质浇注料包括氧化硅颗粒料和氧化硅细粉料，其中所述氧化硅颗粒料的粒径为2-6mm，所述氧化硅细粉料的粒径为≤0.5mm；所述氧化镁为细粉料，粒径为≤0.5mm。
更优选地，在所述硅质浇注料中，所述氧化硅颗粒料与所述氧化硅细粉料的重量比为(3～5)：1，优选4：1。
本申请还提供一种流钢槽制造方法，用于制造上述长寿命流钢槽，该制造方法包括如下步骤：
混料步骤，根据既定的比例取原料，将耐火材料浇注料和不锈钢纤维进行混合处理，得到混合浇注材料；
成型步骤，首先将所述混合浇注材料加入所述模具，在震动台上进行预震动一定时间，以利于所述混合浇注材料更好地填充于模具内以及减少气孔；然后继续震动且在震动的同时对所述模具中的所述混合浇注材料施加横向挤压力，并使所述模具移动到最终位置，以使混合浇注材料液面达到最终要求的高度尺寸；之后再进行最终震动，震动完成后进行干燥、脱模处理，得到流钢槽坯料；
后续步骤，对所述流钢槽坯料进行干燥处理，得到所述流钢槽的成品。
上述长寿命流钢槽制造方法中，作为一种优选实施方式，所述混料步骤具体为：在混料机中将所述氧化硅颗粒料、所述氧化硅细粉料和所述高温粘结剂混合；然后加入耐火材料浇注料原料质量6～10wt％的水，继续混合约5～10min；最后，加入所述不锈钢纤维，混合约5～10min，停止混合，出料备用。为使混料更加均匀，优选地，所述混料机中先将所述氧化硅细粉料和所述高温粘结剂混合均匀，然后再与所述氧化硅颗粒料混合。
上述长寿命流钢槽制造方法中，作为一种优选实施方式，对所述流钢槽坯料进行所述干燥处理包括依次进行的常温干燥处理和加热干燥处理，所述常温干燥处理的时间为6-8天(比如6.5天、7天、7.5天)；所述加热干燥处理加热温度为140-160℃(比如145℃、150℃、155℃)，保温4-6天(比如4.5天、5天、5.5天)。
上述长寿命流钢槽制造方法中，作为一种优选实施方式，所述成型步骤中，所述预震动的时间为8-14s(比如9s、10s、11s、12s、13s)；所述最终震动的时间为45-70s(比如46s、48s、50s、55s、60s、65s、68s)。
本申请还提供一种用于制造流钢槽的模具，可以用来制备上述长寿命流钢槽。
上述用于制造流钢槽的模具包括外模具4和内模具，外模具4和内模具之间形成用于容纳混合浇注材料的空间，其中，所述内模具包括固定部和非固定部，所述非固定部设置于所述固定部上，通过向所述非固定部施加向外的横向挤压力来获得所需的模具状态。
上述模具中，作为一种优选实施方式，内模具的固定部包括主梁1，主梁1为长条窄板状，主梁1沿外模具4的长度方向(即流钢槽的长度方向)设置于外模具4内，根据所述流钢槽的槽内高确定主梁1在外模具4内的高度，且主梁1位于外模具宽度方向的中央位置。非固定部包括两块模具板2和3，两块模具板2、3立设于主梁1的上表面上且与所述主梁构成倒梯形或者长方体形，在施加外力的情况下，两块模具板2、3的与主梁1接触的侧边可以在主梁1的上表面上分别向主梁1上表面的两侧滑动；即主梁1的上表面分别与两块模具板2、3的一侧边滑动连接(如图3所示)。由于模具板是可以移动的，在进行浇注成型时，可以对两块模具板施加外力使其下侧边在主梁上表面上向外侧移动，扩展到要求形状尺寸，得到所述的模具状态。对混合浇注材料施加横向挤压力F，可以优化混合浇注材料内的各组元在沉降力(浮力)之外的运动排列，进而达到优化不锈钢纤维及耐火材料组分等不同密度(比重)均匀分布的目的。
在本申请的某一具体实施例中，主梁1上表面为凹槽结构，即上表面的两侧(与外模具壁平行的两侧)分别设置有凹槽结构，在未施外力之前，两块模具板2、3的与主梁1接触的侧边均设置于凹槽结构内侧，且模具板2,3的侧面与主梁1的轴平行，从而形成整个模具的初始状态；施加外力时，两块模具板2、3的与主梁1接触的侧边分别在主梁1上向外侧滑动至对应凹槽内以实现卡位，同时模具板的板面也会对应向外侧倾斜，形成模具的最终状态，即可以获得所需流钢槽结构的模具状态。使用时，在外模具4之内固定内模具，其中，内模具的主梁1固定在需要尺度的位置上(如图1所示)，主梁1的固定方法有多种，如支撑方法，悬挂方法等都能简单地达到紧固定位的目的。模具还包括楔形块，楔形块用于对混合浇注材料施加向外的横向挤压力，在施加外力时，楔形块设置于两块模具板2、3和主梁1形成的倒梯形中，以将模具由初始状态变成最终状态；具体地，将模具板2、3调整在初始位置(初始状态)，模具板2，3的底端接触于主梁上表面，二者成类似V形角(也可以说成倒梯形)，其夹角大小与楔形块的侧面互相配合。通过楔形块下压来施加横向挤压力，模具板2、3可以根据成型的需要进行移动，例如模具板2平行地从位置a移动到位置b，模具板移动时，保证接缝(即模具板与主梁的对接位置)的基本对位，不发生脱离现象，如模具板2在主梁1上从位置a移动到位置b的过程中均保持良好接触(如图1、图3所示)。在施加外力方面，本发明还可以采用以下结构：模具板2,3的另一侧边(即远离主梁1的侧边)设有连接部21,31，与外部动作机构连接；比如，参见图6，连接部21,31为与模具板2、3一体连接的、平行于水平面的平板，外部动作机构与连接部连接，通过对连接部21,31施加横向外力，使得模具板平行地从位置a移动到位置b。实践中，由于动作机构的功率和尺度较为大型(主电机5kw，设备总质量约5吨)，同时主梁1和模具板2,3都是厚重的钢材，厚重的钢梁和钢板既保证结构刚性又保证相应动作完成，适当施加压力时就能保证接缝处较为紧密接触，同时，当流钢槽坯料干燥收缩后也方便脱模。
在本申请的另一实施例中，主梁1的两侧分别与两块模具板2,3的一侧铰接，两块模具板立设于主梁的上表面的两侧边且与主梁构成倒梯形，两块模具板2,3可以以主梁的两侧边为轴实现旋转移动，通过旋转两块模具板获得所需的模具状态。使用时，在外模具4之内固定内模具，其中，内模具的主梁1固定在需要尺度的位置上(如图2所示)，主梁1的固定方法有多种，如支撑方法，悬挂方法等，都能简单地达到紧固定位的目的；将模具板2、3调整在初始位置，模具板2、3可以根据成型的需要进行旋转移动(如图2、图4所示)，具体为，模具板2和模具板3分别以位置O1、位置O2为圆心从初始位置旋转一定的角度，达到需要的最终位置(如图4所示)。
为更清楚地说明本发明技术方案，以下提供若干实施例和对比例。
本申请的长寿命流钢槽的良好性能主要来自于材料结构的控制和精细制造过程，这个过程从原料及模具准备开始。在以下实施例中，选择原料为纯度较高的硅质耐火材料，及其合理的不锈钢纤维增强材料体系。具体地，选取高纯度硅质耐火材料原料，纯度≥99％，用量占耐火材料总重量(即高纯度硅质耐火材料和氧化镁细粉料的总质量)的95％～99％；选取高温烧结剂氧化镁细粉料，纯度≥99％，用量占耐火材料总重量(即高纯度硅质耐火材料和氧化镁细粉料的总质量)的1％～5％。其中，硅质耐火材料包括80％～90％颗粒料及10％～20％细粉料，颗粒料为石英质粒料，平均粒径为2～6mm，细粉料为硅质细粉料，平均粒径为≤0.5mm；氧化镁细粉料平均粒径为≤0.5mm。不锈钢纤维增强材料体系包括两种规格的不锈钢纤维：第一种规格(20～25)×(0.4～0.7mm)占比例为80～90％；第二种规格(25～35)×(0.8～1.2mm)占比例为10～20％。将上述两种不锈钢纤维按比例混合后按耐火材料浇注料重量的4～4.5％加入到耐火材料浇注料中，得到混合浇注材料。
具体制备过程如下：
(1)混料步骤，在混料机中将硅质细粉料与氧化镁细粉料预先混合均匀，再加入石英质粒料混合均匀，接着加入占耐火材料总重量6～10％比例的水，继续混合约5～10min，然后加入预先混合好的不锈钢纤维，继续混合约5～10min，最后停止混合，出料备用。
(2)成型步骤，将步骤(1)制得的混合浇注材料5加入图1或图2所示模具中，震动约10s；然后继续震动且在震动的同时施加执行力F(即横向挤压力)，使模具板2,3进行移动，此时浇注料液面H将逐渐上升，将模具板逐渐调整到最终位置，浇注料液面达到最终要求的高度尺寸；最后持续震动约60秒钟，排除料内气孔，达到较好的料密度(参见图3、图4)；震动完成后进行干燥、脱模处理，得到流钢槽坯料；
(3)后续步骤，对步骤(2)得到的流钢槽坯料进行干燥处理：首先将流钢槽坯料常置于常温环境中进行干燥，干燥时间约七天；而后进行加热干燥，在加热炉中进行，用两天时间(48小时)缓慢升温至150℃，保温约5天时间，全部干燥过程即可完成，得到流钢槽成品。
实施例1
(1)混料步骤，粒料(石英质粒料，其氧化硅含量不低于98wt％，粒径为2-6mm)、高温粘结剂(氧化镁细粉料，粒径为≤0.5mm)和细粉料火耐材料(硅质细粉料，其氧化硅含量不低于99.5wt％，粒径为≤0.5mm)总重量约为150kg，其中，所用硅质耐火材料用量为148.5kg，氧化镁细粉料用量为1.5kg。硅质耐火材料中，石英质粒料用量为118.8kg，硅质细粉料用量为29.7kg。在混料机中将硅质细粉料与氧化镁细粉料预先混合均匀，再与石英质粒料进行混合，混合完成后加入12kg的水，继续混合约8min，然后加入6kg的预先混合好的不锈钢纤维(不锈钢牌号：446#)，其中，不锈钢纤维第一种规格(20～25)×(0.4～0.7)mm用量为4.8kg；第二种规格(25～35)×(0.8～1.2)mm用量为1.2kg，继续混合约8分钟，最后停止混合，出料备用。
(2)成型步骤，将步骤(1)制得的混合浇注材料加入图1所示模具中，模具内部填充的耐火材料尺寸为：外尺度长2130mm、宽250mm、高230mm，类梯形流道断面的工作尺度为(上150mm～下90mm)×高140mm。震动约10s；然后继续震动且在震动的同时施加执行力F(即横向挤压力)，采用楔形块受力向下，使模具板沿D所指方向进行移动，此时浇注料液面H将逐渐上升，将模具板逐渐调整到最终位置，浇注料液面达到最终要求的高度尺寸；最后持续震动约60秒钟，排除料内气孔，达到较好的料密度(参见图3)；震动完成后进行干燥、脱模处理，得到流钢槽坯料；
(3)后续步骤，对步骤(2)得到的流钢槽坯料进行干燥处理：首先将流钢槽坯料常置于常温环境中进行干燥，干燥时间约七天；而后进行加热干燥，在加热炉中进行，用两天时间(48小时)缓慢升温至150℃，保温约5天时间，全部干燥过程即可完成，得到流钢槽成品。
上述流钢槽成品用于硅硼钢，使用最大时长(寿命)约六个月，在使用寿命内，累计过钢量约5000吨。
在同等情况下，现有方法的流钢槽在用于硅硼钢时，其寿命约1～2个月。
实施例2-11和对比例1
实施例2-11、对比例1与实施例1相比，除了不锈钢纤维的组成及其用量不同外(具体见表1)，其他都与实施例1相同，得到的流钢槽尺寸均相同。实施例2-11、对比例1制造的流钢槽性能(使用寿命内累计过钢量)如下表1所示。使用寿命的判断标准为流钢槽出现明显裂纹，其深度扩展至浇道外壳，无法继续使用。
表1实施例1-11和对比例1中添加的不锈钢纤维情况和产品性能
Figure BDA0002403369760000121
对比例2
本对比例中成型步骤中模具一开始就固定在图3中(b)所示位置，在成型步骤中，不施加执行力F(即横向挤压力)，其他的工艺步骤和工艺条件都与实施例1相同；经试验，本对比例制造的流钢槽过钢量为3500吨。浇道长度方向的裂纹导致停用。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种长寿命流钢槽，其特征在于，所述长寿命流钢槽由耐火材料浇注料和不锈钢纤维组成的混合浇注材料在模具中经震动成型、干燥制成；其中，在震动成型的过程中对所述模具中的所述混合浇注材料施加横向挤压力使由所述模具界定的所述混合浇注材料的形状符合所述长寿命流钢槽的形状。
2.如权利要求1所述的流钢槽，其特征在于，所述不锈钢纤维添加量为所述耐火材料浇注料质量的4～4.5％；
优选地，所述不锈钢纤维由第一不锈钢纤维和第二不锈钢纤维组成，其中，所述第一不锈钢纤维的规格为(20～25)mm×(0.4～0.7)mm，所述第二不锈钢纤维的规格为(25～35)mm×(0.8～1.2)mm；
进一步优选地，在所述不锈钢纤维中，所述第一不锈钢纤维占比为80～90wt％，所述第二不锈钢纤维的占比为10～20wt％。
3.如权利要求1所述的流钢槽，其特征在于，所述耐火材料浇注料包括选自硅质浇注料、高铝质浇注料、粘土质浇注料、莫来石浇注料、尖晶石浇注料中的一种或多种材料、和高温粘结剂；
优选地，所述高温粘结剂是氧化镁粉；更优选地，所述氧化镁为细粉料，粒径为≤0.5mm。
进一步优选地，所述耐火材料浇注料的原料按重量百分比包括：硅质浇注料95～99％，高温粘结剂1～5％。
4.如权利要求3所述的流钢槽，其特征在于，所述硅质浇注料包括氧化硅颗粒料和氧化硅细粉料，其中所述氧化硅颗粒料的粒径为2-6mm，所述氧化硅细粉料的粒径为≤0.5mm；
优选地，在所述硅质浇注料中，所述氧化硅颗粒料与所述氧化硅细粉料的重量比为(3～5)：1，优选4：1。
5.一种用于权利要求1-4中任一项所述的长寿命流钢槽的制造方法，该制造方法包括如下步骤：
混料步骤，根据既定的比例取原料，将耐火材料浇注料和不锈钢纤维进行混合处理，得到混合浇注材料；
成型步骤，首先将所述混合浇注材料加入所述模具，在震动台上进行预震动；然后继续震动且在震动的同时对所述模具中的所述混合浇注材料施加横向挤压力，并使所述模具移动到最终位置，以至由所述模具界定的所述混合浇注材料的形状符合所述长寿命流钢槽的形状；之后再进行最终震动，震动完成后进行干燥、脱模处理，得到流钢槽坯料；
后续步骤，对所述流钢槽坯料进行干燥处理，得到所述流钢槽的成品。
6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述混料步骤具体为：在混料机中将耐火材料浇注料的原料混合；然后加入所述耐火材料浇注料原料质量6～10wt％的水，继续混合5～10min；最后，加入所述不锈钢纤维，混合5～10min，停止混合，出料备用；
优选地，所述混料机中先将耐火材料浇注料的原料中的所述氧化硅细粉料和所述高温粘结剂混合均匀，然后再与所述氧化硅颗粒料混合。
7.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，
在所述后续步骤中，所述干燥处理包括依次进行的常温干燥处理和加热干燥处理，所述常温干燥处理的时间为6-8天；所述加热干燥处理的加热温度为140-160℃，保温4-6天；
优选地，所述成型步骤中，所述预震动的时间为8-14s；所述最终震动的时间为45-70s。
8.一种用于制备权利要求1-4中任一项所述的长寿命流钢槽的模具，其特征在于，所述模具包括外模具和内模具，所述外模具和所述内模具之间形成用于容纳所述混合浇注材料的空间，其中，所述内模具包括固定部和非固定部，所述非固定部设置于所述固定部上，通过向所述非固定部施加向外的横向挤压力来获得所需的模具状态。
9.如权利要求8所述的模具，其特征在于，所述内模具的固定部包括主梁，所述主梁沿所述外模具的长度方向设置于所述外模具内，非固定部包括两块模具板，两块所述模具板立设于所述主梁的上表面上且与所述主梁构成倒梯形，在施加外力的情况下，两块所述模具板的与所述主梁接触的侧边可以在所述主梁的上表面上分别向所述主梁上表面的两侧滑动；
优选地，所述主梁上表面的两侧分别设置有凹槽结构，在未施外力之前，两块所述模具板的与所述主梁接触的侧边均设置于所述凹槽结构内侧，形成所述模具的初始状态；施加外力时，两块所述模具板的与所述主梁接触的侧边分别向外侧滑动至对应凹槽内以实现卡位，形成所述模具的最终状态；
进一步优选地，所述主梁通过支撑方法或悬挂方法固定到外模具上；
进一步优选地，所述模具还包括楔形块，所述楔形块用于对所述混合浇注材料施加向外的横向挤压力，在施加外力时，所述楔形块设置于所述两块模具板和主梁形成的倒梯形中，以将所述模具由初始状态变成最终状态；或者
两个所述模具板的远离主梁的侧边上分别设有连接部，所述连接部分别与外部动作机构连接，所述外部动作机构用于通过对两个连接部分别施加向外的横向外力，以将所述模具由初始状态变成最终状态。
10.如权利要求8所述的模具，其特征在于，所述内模具的固定部包括主梁，沿所述外模具的长度方向设置于所述外模具内，非固定部包括两块模具板，两块所述模具板立设于所述主梁的上表面的两侧边且与所述主梁构成倒梯形，所述主梁分别与两块所述模具板通过铰接方式连接；通过旋转两块所述模具板获得所需的模具状态；
优选地，所述主梁通过支撑方法或悬挂方法固定到外模具上。
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