CN117753957A - 一种塞棒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种塞棒及其制备方法,本发明中的塞棒具有优秀的热震稳定性能、抗侵蚀性能,化学稳定性好,耐冲刷侵蚀,不易掉头脱落,满足长时间连续浇注,使用寿命可达40‑60h甚至更长。

Description

一种塞棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及连铸塞棒技术领域,尤其涉及一种塞棒及其制备方法。
背景技术
塞棒的使用条件比较苛刻,既要承受高温烘烤不氧化、浇钢初期不开裂、又要长时间浸没在钢水中经受钢水的冲刷、侵蚀,为了满足长时间连续浇注的需要,对塞棒的使用寿命提出更高的要求。
中国专利CN201110134527.X公开了陶瓷复合式整体塞棒及其制作工艺,公开了陶瓷复合式整体塞棒,包括棒身,所述棒身为锥形罩状结构,陶瓷棒头预压在棒身头部。由于采用了所述技术方案,陶瓷复合式整体塞棒通过自身选用的原料和特定的加工工艺,结合棒身内预压陶瓷棒头的特性,能够保证优秀的热震稳定性能,又有能发挥陶瓷优秀的抗侵蚀性能,这样就能确保采用本发明的陶瓷复合式整体塞棒确保连铸技术能安全可靠地进行。
但是上述现有技术方案的塞棒,由于棒头预压在棒身头部,两者分体连接,紧配性差,这种结构的塞棒在实际使用过程中发现钢水容易从棒头与棒身的连接处渗入,导致棒头易脱落,脱落概率超过三成,寿命短,无法满足长时间连续浇注的要求,且易产生钢厂生产事故。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处,提供一种塞棒及其制备方法,本发明中的塞棒具有优秀的热震稳定性能、抗侵蚀性能,化学稳定性好,耐冲刷侵蚀,不易掉头脱落,满足长时间连续浇注,使用寿命可达40-60h甚至更长。
为实现上述目的,本发明提供一种塞棒,包括:棒身;以及棒头,所述棒头预压于所述棒身的头部;所述棒头包括:头部,所述头部裸露于所述棒身外部;以及连接部,所述连接部与所述头部上下分布设置,所述连接部埋设于所述棒身内部且两者呈台阶式卡接。
进一步的,所述连接部包括若干个上下依次连接的柱体,最上方的所述柱体的外径大于所述头部的外径。
进一步的,所述柱体设置有三个且其构成的所述连接部的截面为“工”字形。
进一步的,所述连接部与所述头部一体成型设置。
进一步的,所述头部部分埋设于所述棒身内部。
进一步的,所述棒身设置为锥形罩状结构,其外部匹配包覆套设有外套。
进一步的,所述棒身内芯设有不贯通的定位孔。
本发明还提供一种上述塞棒的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,棒身1由高铝原料添加鳞片石墨及抗氧化剂烧制成锥形罩状结构,并且添加酚醛树脂为结合剂;
步骤2:采用30—40%的稳定氧化锆添加40—60%超细单斜氧化锆,再添加3-5的高纯氧化镁细粉,以30—100Mpa的压力机压成型,然后车床加工成型,并在高温窑炉中以1700度烧结成陶瓷棒头2;
步骤3:将陶瓷棒头2预埋在棒身1内,通过100-130Mpa的压力等静压5-8分钟成型棒身1;
步骤4:将步骤3的成型后的成品在梭式窑中通过还原性保护气氛下经1000—1400度热处理4小时,经过车床加工去除毛刺,加工成型;
步骤5:将步骤4的成品刷防氧化涂层。
进一步的,所述高铝原料为电熔刚玉、烧结刚玉、棕刚玉或高铝矾土中的一种或多种混合。
进一步的,所述抗氧化剂为碳化硅与金属硅粉的其中一种或者两者的混合物。
进一步的,所述步骤1中高铝原料为棕刚玉和烧结氧化铝粉的混合物,抗氧化剂为碳化硅和金属硅粉的混合物,其中所添加的各成份的质量百分比为:
棕刚玉:65%;
烧结氧化铝粉:8%;
鳞片石墨:22%;
碳化硅:2-3%;
金属硅粉:2-3%;
添加的酚醛树脂质量为上述混合物质量总量的10%-12%。
本发明的有益效果在于:
(1)采用本发明的技术方案,通过原料的选用和特定的制备工艺,结合棒身与棒头的结构配合,棒头预压于棒身内并由棒身提供轴向支撑,且棒头的连接部与棒身呈台阶式卡接,钢水不易侵蚀,不易掉头脱落,且使塞棒具有优秀的热震稳定性能、抗侵蚀性能,化学稳定性好,耐冲刷侵蚀,不易掉头脱落,满足长时间连续浇注,使用寿命可达40-60h甚至更长,显著提高连铸效率,大大降低生产成本;
(2)本发明中的塞棒为复合型产品,利用氧化锆棒头的抗侵蚀性达到长寿命要求,且棒头连接结构不易出现掉头脱落情况,塞棒加套设计,使得棒身使用寿命长。
附图说明
图1为实施例一中塞棒的整体示意图;
图2为实施例二中棒头与棒身的连接结构示意图。
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。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
实施例一
如图1所示,提供一种塞棒,包括:棒身1;以及棒头2,所述棒头2预压于所述棒身1的头部;所述棒头2包括:头部21,所述头部21裸露于所述棒身1外部;以及连接部22,所述连接部22与所述头部21上下分布设置,所述连接部22埋设于所述棒身1内部且两者呈台阶式卡接。
在本实施例中,连接部22与棒身1之间呈多级台阶式卡合连接,连接结构稳定的同时,由于两者连接面呈多弯折状,能够有效防止钢水的渗入侵蚀或显著降低钢水的渗透速度,从而确保棒头2与棒身1的连接强度,避免脱落,提高使用寿命。
进一步的,所述连接部22包括若干个上下依次连接的柱体20,最上方的所述柱体20的外径大于所述头部的外径。
进一步的,所述连接部22与所述头部21一体成型设置。
进一步的,所述头部21部分埋设于所述棒身1内部,一体化成型,结合性好,没有间隙。
进一步的,所述棒身1设置为锥形罩状结构,如图1所示,D1<D2,其外部匹配包覆套设有外套3,外套3对棒身1受冲刷侵蚀力度最大的部位进行保护,确保棒身与棒头的使用寿命相当,外套3内圈设置与棒身1相匹配的锥度,确保紧密装配,防止掉落。
本实施例中,棒身1与外套3的基础成分相近,其中棒身1材料中Al含量大于50%,外套3材料中Al含量大于65%,氧化铝含量高,提升产品的抗侵蚀性能。
进一步的,所述棒身1内芯设有不贯通的定位孔,定位孔确保棒身和棒头之间的稳定连接。
进一步的,所述棒身1光滑无毛刺,更耐冲刷。
实施例二
本实施例与上述实施例中相同或相应的部件采用与上述实施例相应的附图标记,为简便起见,下文仅描述与上述实施例的区别点。该实施例与上述实施例的不同之处在于:
进一步的,如图2所示,所述柱体20设置有三个且其构成的所述连接部22的截面为“工”字形。
实施例三
提供一种上述塞棒的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,棒身1由高铝原料添加鳞片石墨及抗氧化剂烧制成锥形罩状结构,并且添加酚醛树脂为结合剂;
步骤2:采用30—40%的稳定氧化锆添加40—60%超细单斜氧化锆,再添加3-5的高纯氧化镁细粉,以30—100Mpa的压力机压成型,然后车床加工成型,并在高温窑炉中以1700度烧结成陶瓷棒头2;
步骤3:将陶瓷棒头2预埋在棒身1内,通过100-130Mpa的压力等静压5-8分钟成型棒身1;
步骤4:将步骤3的成型后的成品在梭式窑中通过还原性保护气氛下经1000—1400度热处理4小时,经过车床加工去除毛刺,加工成型;
步骤5:将步骤4的成品刷防氧化涂层。
进一步的,所述高铝原料为电熔刚玉、烧结刚玉、棕刚玉或高铝矾土中的一种或多种混合。
进一步的,所述抗氧化剂为碳化硅与金属硅粉的其中一种或者两者的混合物。
进一步的,所述步骤1中高铝原料为棕刚玉和烧结氧化铝粉的混合物,抗氧化剂为碳化硅和金属硅粉的混合物,其中所添加的各成份的质量百分比为:
棕刚玉:65%;
烧结氧化铝粉:8%;
鳞片石墨:22%;
碳化硅:2-3%;
金属硅粉:2-3%;
添加的酚醛树脂质量为上述混合物质量总量的10%-12%。
实施例中采用30—40%的稳定氧化锆添加40—60%超细单斜氧化锆,再添加3-5的高纯氧化镁细粉制成陶瓷棒头2,抗侵蚀性能、化学稳定性、耐冲刷侵蚀性能好,适用于较为恶劣的工作环境中。
此外,除了实施例中所公开的材料以外,所述高铝原料还可以包含电熔刚玉、烧结刚玉、棕刚玉或高铝矾土中的一种或多种混合。所述抗氧化剂为碳化硅与金属硅粉的其中一种或者两者的混合物。操作人员可以根据原料价格自行进行调整配方,确保最后制成的成品中Al2O3-C含量大于40%。这样的结构保证了产品的热震稳定性能,结合陶瓷件具有较高的强度和较高的抗侵蚀性能,提高了抗钢水冲刷、侵蚀和抗热震性。使用寿命远远高于现有的产品。
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、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种塞棒,包括:
棒身(1);以及
棒头(2),所述棒头(2)预压于所述棒身(1)的头部;
其特征在于,所述棒头(2)包括:
头部(21),所述头部(21)裸露于所述棒身(1)外部;以及
连接部(22),所述连接部(22)与所述头部(21)上下分布设置,所述连接部(22)埋设于所述棒身(1)内部且两者呈台阶式卡接。
2.根据权利要求1所述的一种塞棒,其特征在于,所述连接部(22)包括若干个上下依次连接的柱体(20),最上方的所述柱体(20)的外径大于所述头部的外径。
3.根据权利要求1所述的一种塞棒,其特征在于,所述柱体(20)设置有三个且其构成的所述连接部(22)的截面为“工”字形。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种塞棒,其特征在于,所述连接部(22)与所述头部(21)一体成型设置。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种塞棒,其特征在于,所述头部(21)部分埋设于所述棒身(1)内部。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种塞棒,其特征在于,所述棒身(1)设置为锥形罩状结构,其外部匹配包覆套设有外套(3)。
7.一种如权利要求1-6任一所述的塞棒的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,棒身(1)由高铝原料添加鳞片石墨及抗氧化剂烧制成锥形罩状结构,并且添加酚醛树脂为结合剂;
步骤2:采用30—40%的稳定氧化锆添加40—60%超细单斜氧化锆,再添加3-5的高纯氧化镁细粉,以30—100Mpa的压力机压成型,然后车床加工成型,并在高温窑炉中以1700度烧结成陶瓷棒头(2);
步骤3:将陶瓷棒头(2)预埋在棒身(1)内,通过100-130Mpa的压力等静压5-8分钟成型棒身(1);
步骤4:将步骤3的成型后的成品在梭式窑中通过还原性保护气氛下经1000—1400度热处理4小时,经过车床加工去除毛刺,加工成型;
步骤5:将步骤4的成品刷防氧化涂层。
8.根据权利要求7所述的一种塞棒的制备方法,其特征在于,所述高铝原料为电熔刚玉、烧结刚玉、棕刚玉或高铝矾土中的一种或多种混合。
9.根据权利要求7所述的一种塞棒塞棒的制备方法,其特征在于,所述抗氧化剂为碳化硅与金属硅粉的其中一种或者两者的混合物。
10.根据权利要求1所述的一种塞棒塞棒的制备方法,其特征在于,所述步骤1中高铝原料为棕刚玉和烧结氧化铝粉的混合物,抗氧化剂为碳化硅和金属硅粉的混合物,其中所添加的各成份的质量百分比为:
棕刚玉:65%;
烧结氧化铝粉:8%;
鳞片石墨:22%;
碳化硅:2-3%;
金属硅粉:2-3%;
添加的酚醛树脂质量为上述混合物质量总量的10%-12%。
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