專利名稱：復(fù)合浸入式水口及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水口材料及制造方法，尤其是涉及在連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)中使用的復(fù)合浸入式水口及其制造方法。
背景技術(shù)：
浸入式水口是鋼鐵連鑄生產(chǎn)中最關(guān)鍵的功能耐火材料之一，其使用效果直接影響連鑄效率和鋼坯質(zhì)量。浸入式水口位于中間包與結(jié)晶器之間，是鋼水進(jìn)入結(jié)晶器的必由之路，因此浸入式水口起著保護(hù)鋼水，防止鋼水與空氣中的氧接觸再次發(fā)生二次氧化的可能性，同時(shí)通過設(shè)計(jì)合理的水口結(jié)構(gòu)，可以防止鋼水進(jìn)入結(jié)晶器時(shí)產(chǎn)生不合理的氣泡和偏流， 影響鋼材的質(zhì)量。目前，浸入式水口所用的材質(zhì)主要是Al2O3-C質(zhì)。其配料主要是電熔白剛玉、鱗片狀石墨、結(jié)合劑以及添加劑等。鋁碳浸入式水口除了機(jī)械損毀和蝕損外，連鑄過程中也會(huì)產(chǎn)生結(jié)瘤堵塞現(xiàn)象。特別是在澆鑄鋁鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，常因鋼液中Al2O3等夾雜物附著在水口內(nèi)壁而發(fā)生堵塞，從而影響到連鑄的連續(xù)作業(yè)。同時(shí)由于粘附在浸入式水口內(nèi)表面的夾雜物，在澆鑄過程中可能脫落 (特別是因?yàn)榘l(fā)生堵塞而進(jìn)行的一些如沖棒、捅水口等異常操作時(shí))，掉入鋼水中，造成連鑄坯中的非金屬夾雜，而影響連鑄鋼坯的質(zhì)量，甚至異物咬如坯殼發(fā)生漏鋼事故。另外，浸入式水口內(nèi)壁的結(jié)瘤還可引起結(jié)晶器內(nèi)鋼水的偏流，這同樣影響著鋼水的質(zhì)量。國內(nèi)外對浸入式水口堵塞機(jī)理的研究工作已進(jìn)行了 20多年，歸納起來主要有以下幾種觀點(diǎn)(1)反應(yīng)生成機(jī)理；( 蒸發(fā)-凝聚引起物理沉積。根據(jù)對水口堵塞機(jī)理的研究，采取了很多有針對性的辦法，這些方法和措施主要從煉鋼工藝角度和浸入式水口兩方面來考慮。從煉鋼工藝角度出發(fā)A.降低脫氧生成物熔點(diǎn)；B.鋼液清潔化。從浸入式水口角度出發(fā)一種為結(jié)構(gòu)防堵，原理是改變鋼液在水口內(nèi)部的流態(tài)，減少渦流，從而消除結(jié)瘤； 另一種為材質(zhì)防堵，即在水口中加入添加物或在水口內(nèi)復(fù)合一層防堵材料內(nèi)襯，減少或消除沉積，因材質(zhì)不同，防堵機(jī)理也有所不同。水口材質(zhì)的改進(jìn)，是解決水口堵塞問題的主要方向。主要分兩類，加入添加物改進(jìn)水口材質(zhì)和開發(fā)新的水口材質(zhì)。浸入式水口 Al2O3堵塞的主要原因之一是因水口材質(zhì)中碳的存在，與其中的SiO2, Al2O3發(fā)生還原反應(yīng)，還原物SiO及CO進(jìn)一步與鋼液中的Al反應(yīng)而生成Al2O3，粘附在裸露于水口內(nèi)壁面的Al2O3骨料上，造成水口內(nèi)壁Al2O3沉積。因而可在水口內(nèi)壁復(fù)合無碳層以改善水口的抗氧化鋁沉積性能。除防止氧化鋁沉積外，無碳材料還具有以下功能防止金屬沉積(因具有低的熱導(dǎo)率)；生產(chǎn)連鑄中碳鋼時(shí)避免產(chǎn)生裂紋(低的熱導(dǎo)率)；連鑄高氧鋼時(shí)具有高的抗侵蝕性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合浸入式水口及其制造方法，通過引入低膨脹系數(shù)、高抗熱震的鈦酸鋁取代傳統(tǒng)浸入式水口制作材料中的熔融石英和碳化硅，經(jīng)過改性的鈦酸鋁克服了材料在燒結(jié)后強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，使浸入式水口在不影響產(chǎn)品抗熱震性能和使用壽命的條件下，通過防止SiO生成的方式來減緩或阻止結(jié)瘤的產(chǎn)生，防止水口堵塞，同時(shí)， 水口內(nèi)壁采用復(fù)合無碳層以改善水口的抗氧化鋁沉積性能；除防止氧化鋁沉積外，無碳材料因具有低的熱導(dǎo)率特性而具備防止金屬沉積的功能，可以在連鑄中碳鋼時(shí)避免產(chǎn)生裂紋，連鑄高氧鋼時(shí)具有高的抗侵蝕性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，為了防止SiO的生成，在原材料上進(jìn)行控制，在實(shí)際生產(chǎn)過程中不引入含硅材料， 如為提高浸入式水口的抗熱震性性能，常引入5 15%熔融石英粉，為減緩石墨氧化，常引入碳化硅取代部分石墨，本項(xiàng)目則引入低膨脹系數(shù)、高抗熱震的鈦酸鋁取代熔融石英和碳化硅，在不影響產(chǎn)品抗熱震性能和使用壽命的條件下，通過防止SiO生成的方式來減緩或阻止結(jié)瘤的產(chǎn)生，防止水口堵塞，同時(shí)在水口內(nèi)壁復(fù)合無碳層以改善水口的抗氧化鋁沉積性能。除防止氧化鋁沉積外，無碳材料還具有以下功能防止金屬沉積(因具有低的熱導(dǎo)率)；連鑄中碳鋼時(shí)避免產(chǎn)生裂紋(低的熱導(dǎo)率)；連鑄高氧鋼時(shí)具有高的抗侵蝕性。具體地，本發(fā)明的復(fù)合浸入式水口，其包括外層本體、外層渣線段以及內(nèi)層；其中， 外層本體材質(zhì)組分百分含量為15 35%，白剛玉35 55%，鈦酸鋁20 50%，外加酚醛樹脂結(jié)合劑8 10%;外層渣線段材質(zhì)組分百分含量為鱗片石墨15 25%，氧化鋯45 85%，鈦酸鋁0 30%，外加酚醛樹脂結(jié)合劑8 10% ；內(nèi)層材質(zhì)組分百分含量為鈦酸鋁 60 90%，剛玉10 40%，外加鋁膠結(jié)合劑3 5%。進(jìn)一步，所述的鈦酸鋁組分百分含量為A120340 50%，Ti&50 60%，外加穩(wěn)定齊[J 1 8%。又，所述的穩(wěn)定劑是MgO 1 4%、或MgO 1 4%和1 3%、或F2O3 3 8%、或氧化鋯0. 5 2%，以重量百分比計(jì)。上述外加劑添加含量均為對應(yīng)原料總量100%之外的相對含量而言。另外，本發(fā)明的復(fù)合浸入式水口的制造方法，其包括如下步驟1)復(fù)合浸入式水口，包括外層本體、外層渣線段以及內(nèi)層；其中，外層本體材質(zhì)組分百分含量為15 35%，白剛玉35 55%，鈦酸鋁20 50%，外加酚醛樹脂結(jié)合劑8 10 % ；外層渣線段材質(zhì)組分百分含量為鱗片石墨15 25 %，氧化鋯45 85 %，鈦酸鋁0 30%，外加酚醛樹脂結(jié)合劑8 10% ；內(nèi)層材質(zhì)組分百分含量為鈦酸鋁60 90%，剛玉 10 40%，外加鋁膠結(jié)合劑3 5% ；2)按上述配比，將外層本體材質(zhì)和外層渣線材質(zhì)和內(nèi)層材質(zhì)分別均勻混合，往其中的外層材質(zhì)加入上述組份時(shí)外加8 10%的酚醛樹脂結(jié)合劑，使用造粒機(jī)將原料造粒， 造粒料經(jīng)烘干床烘干，使之滿足成型要求，內(nèi)層材質(zhì)中加入3 5的鋁膠攪拌均勻待用；3)將內(nèi)層材質(zhì)、外層本體材質(zhì)造粒料和外層渣線材質(zhì)造粒料分別按次序加入模具，使用靜壓機(jī)在80 150MPa的壓力下壓制成型；4)成型產(chǎn)品在梭式窯中于1200 1300°C還原氣氛下或無氧環(huán)境燒制，燒成產(chǎn)品經(jīng)過車床加工，產(chǎn)品表面再涂敷防氧化涂層，烘干后即制成浸入式水口。進(jìn)一步，所述的還原氣氛或無氧環(huán)境為埋碳燒結(jié)、或真空、或惰性氣體環(huán)境下燒結(jié)的方式。所述的防氧化涂層為釉質(zhì)。
本發(fā)明的有益效果和現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品比較，本發(fā)明由于采用鈦酸鋁取代熔融石英和碳化硅，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無硅化，在保證產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，高抗熱震性能和耐侵蝕耐沖刷性能的同時(shí)內(nèi)層無碳， 在實(shí)際使用過程中可防止SiO生成并進(jìn)而與鋼水中的AL氧化生成來Al2O3并附著在水口內(nèi)部，從而達(dá)到減緩或阻止結(jié)瘤的產(chǎn)生，防止水口堵塞和結(jié)晶器偏流的發(fā)生；此外內(nèi)層無碳可在使用過層中保持水口光潔，防止內(nèi)壁雜質(zhì)粘附，延長使用時(shí)間，提高作業(yè)效率，同時(shí)可通過該技術(shù)的應(yīng)用，減少因此造成的異常操作，提高鑄坯的質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明復(fù)合式浸入式水口的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。參見圖1，其所示為本發(fā)明復(fù)合浸入式水口，其包括外層本體1、外層渣線段2以及內(nèi)層3。本發(fā)明的復(fù)合浸入式水口的制造方法，其包括如下步驟1)復(fù)合浸入式水口，包括外層本體、外層渣線段以及內(nèi)層；具體實(shí)施例的成分配比插件；2)按配比，將外層本體材質(zhì)和外層渣線材質(zhì)和內(nèi)層材質(zhì)分別均勻混合，往其中的外層材質(zhì)加入上述組份時(shí)外加8 10 %的酚醛樹脂結(jié)合劑，使用造粒機(jī)將原料造粒，造粒料經(jīng)烘干床烘干，使之滿足成型要求，內(nèi)層材質(zhì)中加入3 5的鋁膠攪拌均勻待用；幻將內(nèi)層材質(zhì)、外層本體材質(zhì)造粒料和外層渣線材質(zhì)造粒料分別按次序加入模具，使用靜壓機(jī)在80 150MI^的壓力下壓制成型；4) 成型產(chǎn)品在梭式窯中于1200 1300°C還原氣氛下或無氧環(huán)境燒制，燒成產(chǎn)品經(jīng)過車床加工，產(chǎn)品表面再涂敷防氧化涂層，烘干后即制成浸入式水口。表1為本發(fā)明的實(shí)施例。表1單位重量百分比
權(quán)利要求
1.復(fù)合浸入式水口，其特征在于包括外層本體、外層渣線段以及內(nèi)層；其中，外層本體材質(zhì)組分百分含量為15 35%，白剛玉35 55%，鈦酸鋁20 50%，外加酚醛樹脂結(jié)合劑8 10%;外層渣線段材質(zhì)組分百分含量為鱗片石墨15 25%，氧化鋯45 85%， 鈦酸鋁0 30%，外加酚醛樹脂結(jié)合劑8 10% ；內(nèi)層材質(zhì)組分百分含量為鈦酸鋁60 90 %，剛玉10 40 %，外加鋁膠結(jié)合劑3 5 %。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合浸入式水口，其特征在于所述的鈦酸鋁組分百分含量為 Al20340 ~ 50%, Ti0250 ~ 60%,外加穩(wěn)定劑 1 8%。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合浸入式水口，其特征在于所述的穩(wěn)定劑是MgO1 4%、 或MgO 1 4%和CeO2I 3%、或F2033 8%、或氧化鋯0. 5 2%，以重量百分比計(jì)。
4.一種復(fù)合浸入式水口的制造方法，其包括如下步驟1)復(fù)合浸入式水口，包括外層本體、外層渣線段以及內(nèi)層；其中，外層本體材質(zhì)組分百分含量為15 35%，白剛玉35 55%，鈦酸鋁20 50 %，外加酚醛樹脂結(jié)合劑8 10 % ；外層渣線段材質(zhì)組分百分含量為鱗片石墨15 25 %，氧化鋯45 85 %，鈦酸鋁0 30%，外加酚醛樹脂結(jié)合劑8 10% ；內(nèi)層材質(zhì)組分百分含量為鈦酸鋁60 90%，剛玉 10 40%，外加鋁膠結(jié)合劑3 5% ；2)按上述配比，將外層本體材質(zhì)和外層渣線材質(zhì)和內(nèi)層材質(zhì)分別均勻混合，往其中的外層材質(zhì)加入上述組份時(shí)外加8 10%的酚醛樹脂結(jié)合劑，使用造粒機(jī)將原料造粒，造粒料經(jīng)烘干床烘干，使之滿足成型要求，內(nèi)層材質(zhì)中按材料重量的3 5%加入的鋁膠攪拌均勻待用；3)將內(nèi)層材質(zhì)、外層本體材質(zhì)造粒料和外層渣線材質(zhì)造粒料分別按次序加入模具，使用靜壓機(jī)在80 150MPa的壓力下壓制成型；4)成型產(chǎn)品在梭式窯中于1200 1300°C還原氣氛下或無氧環(huán)境燒制，燒成產(chǎn)品經(jīng)過車床加工，產(chǎn)品表面再涂敷防氧化涂層，烘干后即制成浸入式水口。
5.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合浸入式水口的制造方法，其特征是，所述的還原氣氛或無氧環(huán)境為埋碳燒結(jié)、或真空燒結(jié)或惰性氣體環(huán)境下燒結(jié)的方式。
6.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合浸入式水口的制造方法，其特征是，所述的防氧化涂層為釉質(zhì)。
7.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合浸入式水口的制造方法，其特征是，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求，內(nèi)外復(fù)合層的比例可在0 6) 1范圍內(nèi)調(diào)整，渣線段的厚度和高度范圍也可根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行調(diào)整。
全文摘要
一種復(fù)合浸入式水口，其包括外層本體、外層渣線段以及內(nèi)層；其中，外層本體材質(zhì)組分百分含量為鱗片石墨15～35％，白剛玉35～55％，鈦酸鋁20～50％，外加酚醛樹脂結(jié)合劑8～10％；外層渣線段材質(zhì)組分百分含量為鱗片石墨15～25％，氧化鋯45～85％，鈦酸鋁0～30％，外加酚醛樹脂結(jié)合劑8～10％；內(nèi)層材質(zhì)組分百分含量為鈦酸鋁60～90％，剛玉10～40％，外加鋁膠結(jié)合劑3～5％。
文檔編號B22D41/50GK102335738SQ20101023629
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者楊建華 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司