CN111559924A - 一种抗氧化石墨浇注管及其制备方法 - Google Patents

一种抗氧化石墨浇注管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗氧化石墨浇注管及其制备方法，应用于材料技术领域，由以下各组分组成，其化学成分质量百分比为：二氧化硅0.5‑0.7％、五氧化二磷0.01‑0.08％、三氧化二铝0.7‑0.9％、氧化锆0.2‑0.4％、三氧化二硼0.1‑0.3％和氧化镁0.1‑0.3％，余量为石墨。本发明的抗氧化石墨浇注管一方面可以有效提高浇注管的抗氧化性，延长其使用寿命；另一方面，可以通过该抗氧化剂保护层减少石墨浇注管与其内部流动的铜溶液的接触，从而有效减少铜溶液溶碳，降低碳夹杂，改善铸锭的成分、组织和冷热加工性能，有很好的的推广价值。

Description

一种抗氧化石墨浇注管及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种抗氧化石墨浇注管及其制备方法。
背景技术
在连续或半连续的铜(或铜合金)铸造生产中，熔炼炉内的铜液经过浇注管流入水冷结晶器中，在结晶器内经水冷后，在铸造机的牵引下得到铸锭，其中，浇注管可以改变液态金属在水冷结晶器内的流动状态，分散金属液带入的热量；目前，现有的石墨浇铸管在高温下是容易氧化的，在浇铸过程中会出现铜液粘附在浇注管表面降低浇注管的使用寿命，不利于铸坯凝壳的形成和均匀成长等问题；同时，由于铜液中夹碳，导致现有的石墨浇注管中的石墨易氧化脱落，从而影响铸锭的成分和内部组织，导致铸造缺陷，影响铸锭后续热轧、冷轧板带的质量。
因此，有必要设计一种抗氧化石墨浇注管，用以解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供了一种抗氧化石墨浇注管及其制备方法，用以解决现有技术的石墨浇注管在高温下容易氧化，导致的降低浇注管的使用寿命，不利于铸坯凝壳的形成和均匀成长等的问题。
本发明所述的抗氧化石墨浇注管，包括石墨浇注管和抗氧化剂保护层，由以下各组分组成，其化学成分质量百分比为：
二氧化硅0.5-0.7％、五氧化二磷0.01-0.08％、三氧化二铝0.7-0.9％、氧化锆0.2-0.4％、三氧化二硼0.1-0.3％和氧化镁0.1-0.3％，余量为石墨。
在本发明的某些实施方式中，由以下各组分组成，其化学成分质量百分比为：
二氧化硅0.6％、五氧化二磷0.03％、三氧化二铝0.8％、氧化锆0.3％、三氧化二硼0.2％；氧化镁0.2％，余量为石墨。
本发明还提供了一种抗氧化石墨浇注管的制备方法，包括以下步骤：
步骤a:抗氧化剂溶液制备：将二氧化硅、五氧化二磷、三氧化二铝、氧化锆、三氧化二硼和氧化镁按照比例混合均匀，在气旋磨设备中研磨，使混合粉末粒度低于800-1000目，按照料水比为1：100-150将混合料配制成抗氧化剂溶液；
步骤b:浸渍：将石墨浇注管浸渍到步骤a的抗氧化剂溶液中，使抗氧化剂溶液浸渍到石墨浇注管中的微细孔内，获得微纳米陶瓷抗氧化剂填充；
步骤c:烘烤：将步骤b中浸渍后的石墨浇注管放入烘烤炉内，使其表面获得抗氧化剂保护层。
在本发明的某些实施方式中，步骤b中，将石墨浇注管浸渍到抗氧化剂溶液中，采用常压浸渍或1000-1500Pa的低压浸渍，使抗氧化剂溶液浸渍到石墨浇注管中的微细孔内。
在本发明的某些实施方式中，步骤c中，烘烤炉的设置温度为350-1000℃，保温1-4小时。
在本发明的某些实施方式中，步骤c中，烘烤炉的设置温度为400℃，保温2小时。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明的制备方法简单，设备成本不高，通过机械制粉和水溶剂分散后，石墨浇注管整体浸渍后烘烤的方法，工艺成本低；
2.本发明通过精选抗氧化剂，合理选择配料比，可以在石墨浇注管表面形成有效的二氧化硅、三氧化二铝等抗氧化剂层，降低石墨浇注管的高温氧化量，提高其使用寿命，降低生产成本；
3.本发明的抗氧化剂保护层可以减少石墨浇注管和铜溶液的接触，减少铜液在浇注管表面的粘附，减少石墨因氧化脱落进入铜液，降低浇注管对凝壳的影响，降低碳夹杂，改善铸锭的成分、组织和冷热加工性能，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面将对本发明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做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：
一种抗氧化石墨浇注管，由以下质量百分比的组分组成：
二氧化硅0.5％、五氧化二磷0.01％、三氧化二铝0.7％、氧化锆0.2％、三氧化二硼0.1％和氧化镁0.1％，余量为石墨。
一种抗氧化石墨浇注管的制备方法，步骤如下：
步骤a:抗氧化剂溶液制备：将0.5％的二氧化硅、0.01％的五氧化二磷、0.7％的三氧化二铝、0.2％的氧化锆、0.1％的三氧化二硼和0.1％的氧化镁混合均匀，在气旋磨设备中研磨，使混合粉末粒度低于1000目，按照料水比为1：100将混合料配制成抗氧化剂溶液；
步骤b:将石墨浇注管浸渍到步骤a的抗氧化剂溶液中，采用1000-1500Pa的低压浸渍，使抗氧化剂溶液浸渍到石墨浇注管中的微细孔内，获得微纳米陶瓷抗氧化剂填充；
步骤c:烘烤：将步骤b中浸渍后的石墨浇注管放入烘烤炉内，设置烘烤炉的工艺参数为：1000℃保温1小时，使石墨浇注管表面获得抗氧化剂保护层。
为测试本实施例制备的抗氧化石墨浇注管在铜铸造中的实际效果，选用10吨立式半连续扁方锭铸造机，与未进行抗氧化处理石墨浇注管相比，寿命提高150％。
实施例2：
一种抗氧化石墨浇注管，由以下质量百分比的组分组成：
二氧化硅0.6％、五氧化二磷0.03％、三氧化二铝0.8％、氧化锆0.3％、三氧化二硼0.2％和氧化镁0.2％，余量为石墨。
一种抗氧化石墨浇注管的制备方法，步骤如下：
步骤a:抗氧化剂溶液制备：将0.6％的二氧化硅、0.03％的五氧化二磷、0.8％的三氧化二铝、0.3％的氧化锆、0.2％的三氧化二硼和0.2％的氧化镁混合均匀，在气旋磨设备中研磨，使混合粉末粒度低于1000目，按照料水比为1：100将混合料配制成抗氧化剂溶液；
步骤b:将石墨浇注管浸渍到步骤a的抗氧化剂溶液中，采用常压浸渍，使抗氧化剂溶液浸渍到石墨浇注管中的微细孔内，获得微纳米陶瓷抗氧化剂填充；
步骤c:烘烤：将步骤b中浸渍后的石墨浇注管放入烘烤炉内，设置烘烤炉的工艺参数为：400℃保温2小时，使石墨浇注管表面获得抗氧化剂保护层。
为测试本实施例制备的抗氧化石墨浇注管在铜铸造中的实际效果，选用10吨立式半连续扁方锭铸造机，与未进行抗氧化处理石墨浇注管相比，寿命提高120％。
实施例3：
一种抗氧化石墨浇注管，由以下质量百分比的组分组成：
二氧化硅0.7％、五氧化二磷0.08％、三氧化二铝0.9％、氧化锆0.4％、三氧化二硼0.3％和氧化镁0.3％，余量为石墨。
一种抗氧化石墨浇注管的制备方法，步骤如下：
步骤a:抗氧化剂溶液制备：将0.7％的二氧化硅、0.08％的五氧化二磷、0.9％的三氧化二铝、0.4％的氧化锆、0.3％的三氧化二硼和0.3％的氧化镁混合均匀，在气旋磨设备中研磨，使混合粉末粒度低于800目，按照料水比为1：150将混合料配制成抗氧化剂溶液；
步骤b:将石墨浇注管浸渍到步骤a的抗氧化剂溶液中，采用常压浸渍，使抗氧化剂溶液浸渍到石墨浇注管中的微细孔内，获得微纳米陶瓷抗氧化剂填充；
步骤c:烘烤：将步骤b中浸渍后的石墨浇注管放入烘烤炉内，设置烘烤炉的工艺参数为：350℃保温4小时，使石墨浇注管表面获得抗氧化剂保护层。
为测试本实施例制备的抗氧化石墨浇注管在铜铸造中的实际效果，选用10吨立式半连续扁方锭铸造机，与未进行抗氧化处理石墨浇注管相比，寿命提高90％。
本发明所述的抗氧化石墨浇注管，采用石墨微孔填充二氧化硅、五氧化二磷、三氧化二铝、氧化锆、三氧化二硼和氧化镁等氧化物或其复合物，经烘烤后形成二氧化硅、三氧化二铝等抗氧化保护层，一方面有效提高浇注管抗氧化性，延长使用寿命；另一方面，通过该保护层减少石墨浇注管和铜溶液的接触，从而有效减少铜溶液溶碳，降低碳夹杂，改善铸锭的成分、组织和冷热加工性能。
以上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 (6)

1.一种抗氧化石墨浇注管，包括石墨浇注管和抗氧化剂保护层，其特征在于：由以下各组分组成，其化学成分质量百分比为：
二氧化硅0.5-0.7％、五氧化二磷0.01-0.08％、三氧化二铝0.7-0.9％、氧化锆0.2-0.4％、三氧化二硼0.1-0.3％和氧化镁0.1-0.3％，余量为石墨。
2.如权利要求1所述的一种抗氧化石墨浇注管，其特征在于：由以下各组分组成，其化学成分质量百分比为：
二氧化硅0.6％、五氧化二磷0.03％、三氧化二铝0.8％、氧化锆0.3％、三氧化二硼0.2％；氧化镁0.2％，余量为石墨。
3.一种如权利要求1-2任一所述的抗氧化石墨浇注管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤a:抗氧化剂溶液制备：将二氧化硅、五氧化二磷、三氧化二铝、氧化锆、三氧化二硼和氧化镁按照比例混合均匀，在气旋磨设备中研磨，使混合粉末粒度低于800-1000目，按照料水比为1：100-150将混合料配制成抗氧化剂溶液；
步骤b:浸渍：将石墨浇注管浸渍到步骤a的抗氧化剂溶液中，使抗氧化剂溶液浸渍到石墨浇注管中的微细孔内，获得微纳米陶瓷抗氧化剂填充；
步骤c:烘烤：将步骤b中浸渍后的石墨浇注管放入烘烤炉内，使其表面获得抗氧化剂保护层。
4.如权利要求3所述的一种抗氧化石墨浇注管的制备方法，其特征在于：步骤b中，将石墨浇注管浸渍到抗氧化剂溶液中，采用常压浸渍或1000-1500Pa的低压浸渍，使抗氧化剂溶液浸渍到石墨浇注管中的微细孔内。
5.如权利要求3所述的一种抗氧化石墨浇注管的制备方法，其特征在于：步骤c中，烘烤炉的设置温度为350-1000℃，保温1-4小时。
6.如权利要求5所述的一种抗氧化石墨浇注管的制备方法，其特征在于：步骤c中，烘烤炉的设置温度为400℃，保温2小时。
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