CN102503462A - 金属连续铸造复合渣线长水口及其制备方法 - Google Patents

金属连续铸造复合渣线长水口及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种金属连续铸造复合渣线长水口及其制备方法，属于耐火材料技术领域。所述的金属连续铸复合长水口的本体、内渣线、外渣线分别包括如下以重量份数计的原料组分：a.本体料：石墨18-25、高铝矾土24#10-15、高铝矾土36#10-15、棕刚玉粉150-0#20-25、石英10-15、金属硅粉3-5、碳化硅粉2-4、硼玻璃粉1-3；b.内渣线料：石墨18-25、高铝莫来石24#15-25、高铝莫来石36#15-25、棕刚玉粉150-0#20-25、金属硅粉2-4、碳化硅粉2-4、氧化铝粉3-5；c.外渣线料：石墨6-20、高铝莫来石36#20-35、高铝莫来石70#15-35、棕刚玉粉150-0#15-35、金属硅粉1-3、碳化硅粉1-3。本发明具有抗热震性能好、使用寿命长、生产成本低的特点。

Description

金属连续铸造复合渣线长水口及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属连续铸造复合渣线长水口及其制备方法，属于耐火材料技术领域。
背景技术
金属连续铸造长水口是金属铸造熔融物输送部件，安装在大包与中间包之间防止钢水氧化与掺渣。它是连铸过程中最关键的功能部件之一，也是一次性使用的耐火材料部件。它是钢水从大包输送中间包的通道，其功能是保护钢水不被氧化，防止氮溶入或保护渣混入钢水及防止钢水飞溅，保证钢液在中包内有一合理的流场和温度场分布。长水口的品质好坏直接关系到连铸工艺是否能够正常进行、连铸时间的长短及铸坯质量。特别的是，渣线是长水口最重要的部位，既是易发生质量事故的部位，又是决定长水口使用寿命的关键部位。
现有技术中的金属连续铸造长水口常规做法是本体料和渣线料为一种料，由于采用的耐火材料的组成与组分不尽合理，致使产品的耐高温、抗热震性能不够好，抗侵蚀、热冲击强度不够高，抗剥落性能不佳，造成金属连续铸造长水口产品使用寿命短，机械强度低、材质易剥落导致钢水掺杂、铸坯质量不合格，而且生产成本高。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种耐高温、抗热震性能好，抗侵蚀、热冲击强度好，抗剥落性优异、使用寿命长、机械强度高、生产成本低的金属连续铸造复合渣线长水口；本发明同时提供了其制备方法。
所述的金属连续铸造复合渣线长水口，包括本体和渣线，其技术要点在于：渣线由内渣线和外渣线复合而成；本体、内渣线、外渣线分别由不同组分与不同配比的耐火材料组成，包括如下以重量份数计的原料组分：
a.本体料
Figure BDA0000100800860000011
b.内渣线料
c.外渣线料
Figure BDA0000100800860000022
渣线部位是复合渣线长水口最重要的部位，既是易发生质量事故的部位，又是决定水口使用寿命的关键，本发明采用高铝莫来石颗粒和棕刚玉粉代替白刚玉和棕刚玉颗粒作为渣线材料骨料，高铝莫来石颗粒经过1750℃高温烧结16小时以上，其致密度、抗侵蚀性和均匀度高于白刚玉和棕刚玉颗粒。发明人充分考虑了复合渣线长水口渣线内部耐冲刷，渣线外部耐侵蚀，采取与之技术要求相匹配的耐火材料组成与配比。
各种原料的作用分别为：石墨韧性好，物理化学性能优，具有良好的耐高温，自润滑、传导、抗热震、耐腐蚀等多种性能；高铝莫来石具有膨胀均匀、热稳定性好、荷重软化点高、高温蠕变值小、硬度大、抗化学腐蚀性好；金属硅粉、碳化硅粉具有热导率高、高温强度大、耐磨耐热震、耐侵蚀等特点；棕刚玉粉起填充作用。各原料采用独特配比，精心混制，在制备方法中添加残炭率高、强度好的酚醛树脂作结合剂，使用效果理想，大幅度的降低了成本，提高了产品的抗侵蚀、耐冲刷强度，抗剥落性能提高，抗热震稳定明显提高。
同时，长水口本体部分的耐火材料的设计中，采用了高铝矾土颗粒和棕刚玉粉代替以前通常使用白刚玉和棕刚玉颗粒，既能达到寿命要求又降低了成本。
本发明中高铝莫来石24#、高铝莫来石36#、高铝莫来石70#、高铝矾土24#、高铝矾土36#均采用颗粒。高铝莫来石和高铝矾土的型号代表粒度，型号越大颗粒细度越小。其它组分均为粉末：石墨40～200目；石英0.01～0.59mm；金属硅粉20～200目；碳化硅粉20～200目；硼玻璃粉320目；氧化铝粉20～200目。
所述的金属连续铸造复合渣线长水口达到如下技术指标：
Figure BDA0000100800860000031
所述的金属连续铸造复合渣线长水口，优选的技术方案如下：
本体、内渣线、外渣线分别由不同组分与不同配比的耐火材料组成，包括如下以重量份数计的原料组分：
a.本体料
Figure BDA0000100800860000032
b.内渣线料
Figure BDA0000100800860000033
c.外渣线料
Figure BDA0000100800860000034
Figure BDA0000100800860000041
所述的金属连续铸造复合渣线长水口的制备方法，包括如下步骤：
a.混料：
按照拟定配方准确计量本体料、内渣线料、外渣线料各组分，分别投入各自的高速混炼机中，喷涂法添加酚醛树脂结合剂各1份，高速混炼均匀，备用；
b.干燥：
经干燥设备烘干到可使用状态后放入恒温恒湿料库房进行存放，备用；
c.成型：
将步骤b干燥好的耐火材料原料装入采取符合设计技术要求的胶套中，用等静压机在125兆帕压力下成型；
d.车床加工：
将成型半成品车床加工至图纸要求；
e.烘干：
将半成品烘干；
f.粉刷：
将烘干后产品粉刷2遍，备烧；
g.烧成：
经过14个小时的烧成，烧成温度为800-900℃，将烧成窑炉温度升至1020℃，并在1020℃下保温50-60分钟；
h.焊铁壳，粘贴锆质纤维毡、包装，质量检验合格后入库。
所述的金属连续铸造复合长水口的制造方法，适用于各种规格型号的金属连铸长水口的制造，其规格型号需要根据实际情况进行选择。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述的金属连续铸造复合长水口，具有耐高温、抗热震性能好，抗侵蚀、热冲击强度好，抗剥落性优异、使用寿命长、机械强度高、生产成本低的特点；
(2)本发明解决了现有技术中的长水口产品使用寿命短，机械强度低、生产成本高的问题；
(3)本发明所述的金属连续铸造复合长水口产品达到如下技术指标：
体积密度≥2.3g/cm3，常温抗折强度≥5.5MPa，耐压强度≥19MPa，显气孔率≤19％，热震稳定次数≥5次；各项指标均达到国家标准；
(4)本发明的金属连续铸造复合渣线长水口的制造方法，适用于各种规格型号的金属连铸长水口的制造。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明I部位的放大图。
图中：1、环形氩封槽；2、铁壳；3、本体；4、外渣线；5、内渣线；6、出料孔；7、碗口；8、吹氩嘴；9、吹氩孔。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作进一步描述：
如图1～2所示，金属连续铸造复合渣线长水口，包括本体3、本体3内上部的碗口7和本体3下部的渣线，水口底部设置出料孔6，其技术要点在于：渣线由内渣线5和外渣线4复合而成，碗口7外壁设置吹氩嘴8，吹氩嘴8通过铁壳2固定在碗口7外壁上，碗口7内壁设置环形氩封槽1，环形氩封槽1与吹氩嘴8通过吹氩孔9相连通。吹氩嘴8连接吹氩装置，工作时起吹氩保护钢水作用。
实施例1～5
一、实施例1～5的配料如表1。
表1实施例1～5配料表
Figure BDA0000100800860000051
Figure BDA0000100800860000061
二、实施例1～5的制备方法如下：
a.混料：
本体料：将本体料各组分准确计量后投入本体料高速混炼机中，喷涂法添加酚醛树脂结合剂1份，高速混炼均匀，备用；
内渣线料：将内渣线料各组分准确计量后投入内渣线料高速混炼机中，喷涂法添加酚醛树脂结合剂1份，高速混炼均匀，备用；
外渣线料：将外渣线料各组分准确计量后投入外渣线料高速混炼机中，喷涂法添加酚醛树脂结合剂1份，高速混炼均匀，备用；
b.干燥：
将步骤a制备的本体料、内渣线料、外渣线料分别经干燥设备烘干到标准挥发份状态后放入恒温恒湿料库房进行存放，备用；
c.成型：
将步骤b干燥好的本体料、内渣线料、外渣线料三种耐火材料原料装入采取符合设计技术要求的胶套中，用等静压机在125兆帕压力下成型；
d.车床加工：
将成型后半成品用车床加工至图纸要求；
e.烘干：
将加工后的半成品烘干；
f.粉刷：
将烘干后产品粉刷2遍，备烧；
g.烧成：
经过14个小时的烧成，烧成温度为900℃，将烧成窑炉温度升至1020℃，并在1020℃下保温50-60分钟；
h.焊铁壳，粘贴锆质纤维毡、包装，质量检验合格后入库。
三、实施例1～5的产品性能指标如下：
实施例1制得的金属连续铸造复合渣线长水口使用效果较好，使用寿命能够达到12小时左右，比原来提高使用寿命2小时，达到如下技术指标：
Figure BDA0000100800860000071
实施例2制得的金属连续铸造复合渣线长水口使用效果较好，使用寿命比原来的10小时提高了2小时，达到如下技术指标：
Figure BDA0000100800860000072
实施例3制得的金属连续铸造复合渣线长水口使用效果较好，使用寿命比原来的10小时提高了1.5小时，达到如下技术指标：
实施例4制得的金属连续铸造复合渣线长水口使用效果较好，使用寿命比原来的10小时提高了1.5小时，达到如下技术指标：
Figure BDA0000100800860000074
Figure BDA0000100800860000081
实施例5制得的金属连续铸造复合渣线长水口使用效果较好，使用寿命比原来的10小时提高了1.5小时，达到如下技术指标：
Figure BDA0000100800860000082
由以上可知，所述的金属连续铸造复合渣线长水口使用效果较好，寿命高，耐冲刷，抗侵蚀，抗热震稳定性好，已经批量生产。
四、本发明实施例中所用原材料生产厂家如下表2所示。
表2原材料生产厂家表
  名称   粒径或规格   执行的标准   生产厂家
  石墨   粒径180～200目   GB/T3518-2004   青岛兴华石墨制品有限公司
  高铝矾土   24#、36#   YB/T5179-2005   孟县玉山耐火材料厂
  高铝莫来石   24#、36#、70#   -   郑州梅河福安耐火磨料厂
  棕刚玉粉   150-0#   YB/T2478-2004   周村萌水磨料有限公司
  石英   粒径0.59～0.21mm   YB/T115-2004   东海县海纳矿业有限公司
  金属硅粉   粒径180～200目   GB/T2881-2004   抚顺县鹏程矿业有限公司
  碳化硅粉   粒径180～200目   -   滕州恒信达有限公司
  硼玻璃粉   粒径320目   -   淄博中暖磨具辅料有限公司
  氧化铝粉   粒径180～200目   YS/T89-2005   淄博东润工贸有限公司
  酚醛树脂结合剂   214-C   YB/T4131-2005   青岛合力化工有限公司

Claims (4)

1.一种金属连续铸造复合渣线长水口，包括本体和渣线，其特征在于渣线由内渣线和外渣线复合而成；本体、内渣线、外渣线分别由不同组分与不同配比的耐火材料组成，包括如下以重量份数计的原料组分：
a.本体料
Figure FDA0000100800850000011
b.内渣线料
Figure FDA0000100800850000012
c.外渣线料
Figure FDA0000100800850000013
2.根据权利要求1所述的金属连续铸造复合渣线长水口，其特征在于所述的本体、内渣线、外渣线分别由不同组分与不同配比的耐火材料组成，包括如下以重量份数计的原料组分：
a.本体料
Figure FDA0000100800850000014
b.内渣线料
Figure FDA0000100800850000022
c.外渣线料
Figure FDA0000100800850000023
3.根据权利要求1所述的金属连续铸造复合渣线长水口，其特征在于所述的金属连续铸造复合渣线长水口达到如下技术指标：
Figure FDA0000100800850000024
4.一种权利要求1所述的金属连续铸造复合渣线长水口的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a.混料：
按照拟定配方准确计量本体料、内渣线料、外渣线料各组分，分别投入各自的高速混炼机中，喷涂法添加酚醛树脂结合剂各1份，高速混炼均匀，备用；
b.干燥：
经干燥设备烘干到可使用状态后放入恒温恒湿料库房进行存放，备用；
c.成型：
将步骤b干燥好的耐火材料原料装入采取符合设计技术要求的胶套中，用等静压机在125兆帕压力下成型；
d.车床加工：
将成型半成品车床加工至图纸要求；
e.烘干：
将半成品烘干；
f.粉刷：
将烘干后产品粉刷2遍，备烧；
g.烧成：
经过14个小时的烧成，烧成温度为800-900℃，将烧成窑炉温度升至1020℃，并在1020℃下保温50-60分钟；
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