CN115502339A

CN115502339A - 一种上下分体式流钢槽

Info

Publication number: CN115502339A
Application number: CN202211148851.1A
Authority: CN
Inventors: 万旭杰; 张华霞; 孟宇; 姜华; 刘茜珂; 张凤祥
Original assignee: Beijing Aviation Materials Research Institute Co ltd
Current assignee: Beijing Aviation Materials Research Institute Co ltd
Priority date: 2022-09-21
Filing date: 2022-09-21
Publication date: 2022-12-23

Abstract

本发明公开了一种上下分体式流钢槽，包括上槽体和下槽体，所述上槽体与所述下槽体之间采用拼接结构连接，所述上槽体由四部分连接而成，所述下槽体为一体成型结构；所述流钢槽整体依次分为进口段流钢槽、第一流钢槽、第二流钢槽和出口段流钢槽；所述上槽体的制备材料为黏土砖或镁砖，所述下槽体的制备材料包括氧化铝、石英砂和氧化锆。该上下分体式流钢槽的下槽体为一体成型结构，既不漏液又无污染；上槽体为可拆卸型分段结构，可单独拆卸和更换，节省成本，提高工作效率；下槽体的制备材料中引入了氧化锆，能够降低材料表面的气孔率，使材料更加致密，制得的下槽体不与钢液发生反应，同时提高了下槽体的机械强度、耐磨性和抗冲刷性。

Description

一种上下分体式流钢槽

技术领域

本发明属于金属熔炼设备技术领域，具体涉及一种上下分体式流钢槽。

背景技术

流钢槽主要应用于钢铁冶金和铸造工业流程中，其作用是输送钢液。具体是在使用时，将钢液从钢包或者冶炼炉倾倒至流钢槽的钢液缓冲区域，钢液沿着流钢槽流至末端的下钢口后进入锭模或者型模中。在真空感应炉内冶炼完合金后进行浇铸锭模时，由于感应炉内的钢渣和钢液混合在一起没有分离，若直接浇铸，则得到的合金纯净度太低，杂质太多，不符合生产要求，所以在浇铸前使用流钢槽，通过先将钢液倒入流钢槽，经过过滤后再注入锭模中，从而得到符合生产要求的合金。

传统的流钢槽是由黏土或者其他耐火材料制成，通常采用一次成型的工艺进行生产制造。但是传统的流钢槽存在很大缺陷，比如：在生产制造时就会产生较大内应力、合模缝、机构不牢固、质量差，搬运和使用时容易断裂；耐高温性能差，在使用过程中受高温影响容易发生碎裂，并且容易与金属熔体发生反应，使金属的品质受到污染，而且内壁残留的金属液难以清理。

此外流钢槽容易发生损坏的部位通常是底部，当流钢槽受损较轻时，可以用修补材料进行修补，当流钢槽使用次数较多时，底部受损就很严重，无法进行修补，只能选择替换。但是传统的流钢槽是一次成型的，更换时需要把整个流钢槽全部替换，既耗费大量时间又耗费大量金钱，而且更换新的流钢槽在使用前需要花费较长时间进行清理，这就需要更多的人力和物力，大幅度降低合金生产过程的工作效率。

申请公布号为CN110479971A的发明专利公开了一种超薄型铝基流钢槽，槽体为分段结构，包括依次连接的接钢槽、第一流钢槽、第二流钢槽和出钢槽；槽体为层状结构，从内而外依次设置耐火层、过渡层、加固层和保护层，该层状结构采用涂覆方式进行制备；槽体壁厚为12-25mm。该专利技术将流钢槽整体分为四段，在组装过程中，每两段之间不可避免的产生缝隙，虽然使用卡扣等方式连接，但毕竟不是一体成型结构，所以每两段之间需要使用修补料进行弥合，而修补料会对钢液产生污染；此外槽体的层状结构采用涂覆方式制备而成，四层结构使用不同的材料，然而不同的材料受热后，热膨胀不同，所以涂覆的材料很容易脱落。该专利技术虽然能够使流钢槽变得轻薄，节省了成本，但是仍然存在一些技术缺陷，因此急需开发一种新型的流钢槽来解决这些缺陷，不仅要进一步研发流钢槽的结构，还要研发槽体的材料配方。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种上下分体式流钢槽，包括上槽体和下槽体，所述上槽体与所述下槽体之间采用拼接结构连接；所述上槽体由四部分连接而成，所述下槽体为一体成型结构。

优选的是，所述流钢槽整体依次分为进口段流钢槽、第一流钢槽、第二流钢槽和出口段流钢槽。

在上述任一方案中优选的是，所述进口段流钢槽依次分为钢液缓冲区、钢液过渡区和钢液直流区。所述钢液缓冲区、钢液过渡区、钢液直流区的容积比为2-2.5:0.5-1:1。

在上述任一方案中优选的是，所述钢液过渡区设置过渡斜面；所述钢液直流区内设置第一挡板槽，所述第一挡板槽内设置第一挡渣板，所述第一挡板槽的一侧设置第一挡渣坝。所述过渡斜面与所述钢液缓冲区和所述钢液直流区的夹角均为120-150°。

在上述任一方案中优选的是，所述出口段流钢槽内依次设置第二挡板槽和第三挡板槽，所述第二挡板槽内设置第二挡渣板，所述第三挡板槽内设置过滤板，所述第二挡板槽与所述第三挡板槽之间且靠近所述第二挡板槽的位置设置第二挡渣坝。所述过滤板由泡沫陶瓷材料制备而成。

在上述任一方案中优选的是，所述出口段流钢槽的末端设置出钢口。

在上述任一方案中优选的是，所述上槽体与所述下槽体之间的拼接结构为：所述上槽体的底面为直角结构，且直角设置在所述上槽体的内侧；所述下槽体的顶面为直角结构，且直角设置在所述下槽体的外侧；所述上槽体的直角结构与所述下槽体的直角结构相吻合，且上槽体的内侧与下槽体的内侧处于同一平面上。

所述进口段流钢槽、第一流钢槽、第二流钢槽和出口段流钢槽位于所述上槽体的部分采用卡扣结构连接。该卡扣结构为：当相邻两段流钢槽连接时，其中一段流钢槽的一端向外凸出，与之相连的另一段流钢槽的端面向内凹进，凹进部位的倾斜角度为15-30°。

在上述任一方案中优选的是，所述下槽体的高度为所述流钢槽整体高度的35-40％。所述流钢槽整体为上口宽、下口窄的U形结构，外侧长度至少为4m，上槽体的厚度为15-20mm，下槽体的厚度为20-30mm。

在上述任一方案中优选的是，所述第一挡渣坝的顶面比所述第一挡渣板的底面高5-10mm；所述第二挡渣坝的顶面比所述第二挡渣板的底面高5-10mm。所述第一挡板槽、第二挡板槽和第三挡板槽底部的间隙均为15-20mm。

在上述任一方案中优选的是，所述上槽体的制备材料为黏土砖或镁砖；所述下槽体的制备材料包括氧化铝(AL₂O₃)、石英砂(SiO₂)和氧化锆(ZrO₂)。

在下槽体的制备材料中，各物质的质量百分比为：氧化铝85-94％、石英砂4-10％、氧化锆1.5-5％、其他(杂质、TiO₂等)0-0.5％。

本发明中，添加氧化锆这一物质以及氧化锆的添加量非常关键，其中不同粒径氧化锆的添加量为：0.15-0.5mm粒径氧化锆的添加量为氧化锆总量的65-75％、0.074-0.15mm粒径氧化锆的添加量为氧化锆总量的15-25％、0.048-0.074mm粒径氧化锆的添加量为氧化锆总量的5-15％。

本发明的上下分体式流钢槽的下槽体是关键部件，钢液最终在下槽体内流动，所以对下槽体的结构设计和材料选择要求较高，下槽体既不能漏液又不能有污染，还要避免因流钢槽的长宽比较大而引起崩裂的问题。本发明的上下分体式流钢槽具有如下优势：

1、流钢槽的下槽体为一体成型结构，既不漏液又无污染。

2、流钢槽的上槽体为可拆卸型分段结构，当某一段受到损坏时，可以单独拆卸和更换，从而节省成本，提高工作效率。

3、流钢槽的上槽体由黏土砖或镁砖等更经济实用的耐火材料制成，可进一步节省成本。

4、流钢槽下槽体的制备材料中引入了氧化锆，按照本发明的材料组分制备的下槽体：工作温度至少达到1800℃；能够降低材料表面的气孔率，使材料更加致密；制得的下槽体不与钢液发生反应；提高了下槽体的机械强度和抗折强度；提高了耐磨性和抗冲刷性；表面无粉末夹杂产生；更持久耐用，不易损坏。

附图说明

图1为按照本发明的上下分体式流钢槽的一优选实施例的立体结构图；

图2为图1所示实施例中上下分体式流钢槽的主视图；

图3为图1所示实施例中进口段流钢槽的结构示意图；

图4为图1所示实施例中出口段流钢槽的结构示意图；

图5为图1所示实施例中上槽体与下槽体之间的拼接结构示意图；

图6为图1所示实施例中上槽体四部分之间的卡扣结构示意图。

图中标注说明：1-上槽体，2-下槽体，3-进口段流钢槽，4-第一流钢槽，5-第二流钢槽，6-出口段流钢槽，7-拼接结构，8-卡扣结构，31-钢液缓冲区，32-钢液过渡区，33-钢液直流区，34-过渡斜面，35-第一挡板槽，36-第一挡渣坝，61-第二挡板槽，62-第三挡板槽，63-第二挡渣坝，64-出钢口，71-直角结构，81-凸出，82-凹进。

具体实施方式

为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。

实施例一：

如图1-4所示，按照本发明的上下分体式流钢槽的一优选实施例，包括上槽体1和下槽体2，所述上槽体1与所述下槽体2之间采用拼接结构7连接；所述上槽体1由四部分连接而成，所述下槽体2为一体成型结构。所述流钢槽整体依次分为进口段流钢槽3、第一流钢槽4、第二流钢槽5和出口段流钢槽6。

所述流钢槽整体为上口宽、下口窄的U形结构，外侧长度为4m，上槽体的厚度为20mm，下槽体的厚度也为20mm。所述下槽体的高度为所述流钢槽整体高度的35％。

所述进口段流钢槽3依次分为钢液缓冲区31、钢液过渡区32和钢液直流区33。所述钢液缓冲区31、钢液过渡区32、钢液直流区33的容积比为2:1:1。所述钢液过渡区32设置过渡斜面34，过渡斜面34与钢液缓冲区31和钢液直流区33的夹角均为120°。所述钢液直流区33内设置第一挡板槽35，所述第一挡板槽内设置第一挡渣板，所述第一挡板槽35的一侧设置第一挡渣坝36。第一挡渣板沿着第一挡板槽插入流钢槽内，且第一挡渣板与流钢槽底部保持一定距离，第一挡板槽底部的间隙为15mm，第一挡渣坝的顶面比第一挡渣板的底面高5mm。

所述出口段流钢槽6内依次设置第二挡板槽61和第三挡板槽62，所述第二挡板槽内设置第二挡渣板，所述第三挡板槽内设置泡沫陶瓷过滤板，所述第二挡板槽61与所述第三挡板槽62之间且靠近所述第二挡板槽61的位置设置第二挡渣坝63。所述出口段流钢槽6的末端设置出钢口64。第二挡渣板沿着第二挡板槽插入流钢槽内，且第二挡渣板与流钢槽底部保持一定距离，第二挡板槽底部的间隙为15mm，第二挡渣坝的顶面比第二挡渣板的底面高5mm；泡沫陶瓷过滤板沿着第三挡板槽插入流钢槽内，且泡沫陶瓷过滤板与流钢槽底部保持一定距离，第三挡板槽底部的间隙为15mm。

如图5所示，所述上槽体1与所述下槽体2之间的拼接结构7为：所述上槽体1的底面为直角结构71，且直角设置在所述上槽体的内侧；所述下槽体2的顶面为直角结构71，且直角设置在所述下槽体的外侧；所述上槽体1的直角结构71与所述下槽体2的直角结构71相吻合，且上槽体1的内侧与下槽体2的内侧处于同一平面上。

如图6所示，所述进口段流钢槽3、第一流钢槽4、第二流钢槽5和出口段流钢槽6位于所述上槽体1的部分采用卡扣结构8连接。该卡扣结构为：当相邻两段流钢槽连接时，其中一段流钢槽的一端向外凸出81，与之相连的另一段流钢槽的端面向内凹进82，凹进部位的倾斜角度为15°。

所述上槽体的制备材料为黏土砖；所述下槽体的制备材料包括氧化铝(AL₂O₃)、石英砂(SiO₂)和氧化锆(ZrO₂)。在下槽体的制备材料中，各物质的质量百分比为：氧化铝85％、石英砂10％、氧化锆4.5％、其他(杂质、TiO₂等)0.5％。添加氧化锆这一物质以及氧化锆的添加量非常关键，其中不同粒径氧化锆的添加量为：0.15-0.5mm粒径氧化锆的添加量为氧化锆总量的65％、0.074-0.15mm粒径氧化锆的添加量为氧化锆总量的25％、0.048-0.074mm粒径氧化锆的添加量为氧化锆总量的10％。

本实施例的上下分体式流钢槽的下槽体是关键部件，钢液最终在下槽体内流动，所以对下槽体的结构设计和材料选择要求较高，下槽体既不能漏液又不能有污染，还要避免因流钢槽的长宽比较大而引起崩裂的问题。本实施例的上下分体式流钢槽具有如下优势：(1)流钢槽的下槽体为一体成型结构，既不漏液又无污染；(2)流钢槽的上槽体为可拆卸型分段结构，当某一段受到损坏时，可以单独拆卸和更换，从而节省成本，提高工作效率；(3)流钢槽的上槽体由黏土砖或镁砖等更经济实用的耐火材料制成，可进一步节省成本；(4)流钢槽下槽体的制备材料中引入了氧化锆，按照本实施例的材料组分制备的下槽体：工作温度至少达到1800℃；能够降低材料表面的气孔率，使材料更加致密；制得的下槽体不与钢液发生反应；提高了下槽体的机械强度和抗折强度；提高了耐磨性和抗冲刷性；表面无粉末夹杂产生；更持久耐用，不易损坏。

实施例二：

按照本发明的上下分体式流钢槽的另一优选实施例，其整体结构、各部件之间的连接关系、工作原理、有益效果等均与实施例一相同，不同的是：

所述下槽体的高度为所述流钢槽整体高度的40％；所述上槽体的厚度为15mm，所述下槽体的厚度也为30mm。所述钢液缓冲区、钢液过渡区、钢液直流区的容积比为2.5:0.5:1。所述过渡斜面与钢液缓冲区和钢液直流区的夹角均为150°。所述第一挡板槽、第二挡板槽、第三挡板槽底部的间隙均为为20mm，所述第一挡渣坝的顶面比所述第一挡渣板的底面高10mm，所述第二挡渣坝的顶面比所述第二挡渣板的底面高10mm。所述卡扣结构中凹进部位的倾斜角度为30°。

在下槽体的制备材料中，各物质的质量百分比为：氧化铝94％、石英砂4％、氧化锆1.5％、其他(杂质、TiO₂等)0.5％。添加氧化锆这一物质以及氧化锆的添加量非常关键，其中不同粒径氧化锆的添加量为：0.15-0.5mm粒径氧化锆的添加量为氧化锆总量的75％、0.074-0.15mm粒径氧化锆的添加量为氧化锆总量的20％、0.048-0.074mm粒径氧化锆的添加量为氧化锆总量的5％。

实施例三：

所述下槽体的高度为所述流钢槽整体高度的38％；所述上槽体的厚度为18mm，所述下槽体的厚度也为25mm。所述钢液缓冲区、钢液过渡区、钢液直流区的容积比为2.2:0.8:1。所述过渡斜面与钢液缓冲区和钢液直流区的夹角均为135°。所述第一挡板槽、第二挡板槽、第三挡板槽底部的间隙均为为18mm，所述第一挡渣坝的顶面比所述第一挡渣板的底面高8mm，所述第二挡渣坝的顶面比所述第二挡渣板的底面高8mm。所述卡扣结构中凹进部位的倾斜角度为25°。

在下槽体的制备材料中，各物质的质量百分比为：氧化铝90％、石英砂7％、氧化锆3％。添加氧化锆这一物质以及氧化锆的添加量非常关键，其中不同粒径氧化锆的添加量为：0.15-0.5mm粒径氧化锆的添加量为氧化锆总量的70％、0.074-0.15mm粒径氧化锆的添加量为氧化锆总量的15％、0.048-0.074mm粒径氧化锆的添加量为氧化锆总量的15％。

采用上述三个实施例的技术方案制备流钢槽，由于下槽体是关键部件，所以对下槽体进行综合性能测试，测试结果如表1所示。

表1下槽体的性能测试结果

说明：

(1)永久线变化测试：永久线变化率为1600℃时的测试结果。

(2)热震性测试：1400℃，热循环5次，抗折强度损失率为5-7％。

对比例：

本发明背景技术中引用的申请公布号为CN110479971A的发明专利公开了一种超薄型铝基流钢槽，槽体为分段结构，包括依次连接的接钢槽、第一流钢槽、第二流钢槽和出钢槽；槽体为层状结构，从内而外依次设置耐火层、过渡层、加固层和保护层，该层状结构采用涂覆方式进行制备。该专利中记载了流钢槽的性能测试结果，如表2所示。

表2流钢槽的性能测试结果(CN110479971A)

将表1与表2的测试结果进行对比和分析，得知：本发明的上下分体式流钢槽的强度更高，降低了使用时掉渣的风险，表面气孔率较低，可有效阻止钢液与流钢槽发生反应，同时减少侵蚀过程，使用效果更佳。

特别说明：本发明的技术方案中涉及了诸多参数，需要综合考虑各个参数之间的协同作用，才能获得本发明的有益效果和显著进步。而且技术方案中各个参数的取值范围都是经过大量试验才获得的，针对每一个参数以及各个参数的相互组合，发明人都记录了大量试验数据，限于篇幅，在此不公开具体试验数据。

本领域技术人员不难理解，本发明的上下分体式流钢槽包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种上下分体式流钢槽，包括上槽体和下槽体，所述上槽体与所述下槽体之间采用拼接结构连接，其特征在于：所述上槽体由四部分连接而成，所述下槽体为一体成型结构。

2.如权利要求1所述的上下分体式流钢槽，其特征在于：所述流钢槽整体依次分为进口段流钢槽、第一流钢槽、第二流钢槽和出口段流钢槽。

3.如权利要求2所述的上下分体式流钢槽，其特征在于：所述进口段流钢槽依次分为钢液缓冲区、钢液过渡区和钢液直流区。

4.如权利要求3所述的上下分体式流钢槽，其特征在于：所述钢液过渡区设置过渡斜面；所述钢液直流区内设置第一挡板槽，所述第一挡板槽内设置第一挡渣板，所述第一挡板槽的一侧设置第一挡渣坝。

5.如权利要求4所述的上下分体式流钢槽，其特征在于：所述出口段流钢槽内依次设置第二挡板槽和第三挡板槽，所述第二挡板槽内设置第二挡渣板，所述第三挡板槽内设置过滤板，所述第二挡板槽与所述第三挡板槽之间且靠近所述第二挡板槽的位置设置第二挡渣坝。

6.如权利要求5所述的上下分体式流钢槽，其特征在于：所述出口段流钢槽的末端设置出钢口。

7.如权利要求1所述的上下分体式流钢槽，其特征在于：所述上槽体与所述下槽体之间的拼接结构为，所述上槽体的底面为直角结构，且直角设置在所述上槽体的内侧；所述下槽体的顶面为直角结构，且直角设置在所述下槽体的外侧；所述上槽体的直角结构与所述下槽体的直角结构相吻合，且上槽体的内侧与下槽体的内侧处于同一平面上。

8.如权利要求7所述的上下分体式流钢槽，其特征在于：所述下槽体的高度为所述流钢槽整体高度的35-40％。

9.如权利要求5所述的上下分体式流钢槽，其特征在于：所述第一挡渣坝的顶面比所述第一挡渣板的底面高5-10mm；所述第二挡渣坝的顶面比所述第二挡渣板的底面高5-10mm。

10.如权利要求1-9中任一项所述的上下分体式流钢槽，其特征在于：所述上槽体的制备材料为黏土砖或镁砖；所述下槽体的制备材料包括氧化铝、石英砂和氧化锆。