CN102896309B - 一种连铸用整体塞棒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种连铸用整体塞棒及其制备方法，塞棒包括：棒头，其成分质量百分含量为：粒度不大于1mm SiC颗粒55～65％，粒度不大于325目SiC粉12～15％，粒度不大于325目石墨粉20～25％，粒度不大于325目AlN粉2～4％，粒度不大于325目Si粉1～3％，酚醛树脂外加4～7％；棒身，其成分质量百分含量为：粒度不大于1mm含铝原料颗粒55～65％，粒度不大于325目含铝原料粉15～20％，粒度不大于325目石墨粉20～25％，酚醛树脂外加4～7％。本发明塞棒具有抗熔渣侵蚀能力强、热震稳定性好、强度高、抗冲刷、耐高温等特点，使用寿命在12小时以上，能够满足多炉连铸性能要求和产品质量要求。

Description

一种连铸用整体塞棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及炼钢用耐火材料技术领域，特别涉及一种连铸用整体塞棒及其制备方法。
背景技术
塞棒作为连铸三大件(塞棒、长水口、浸入式水口)之一，安装于中间包，与内装式浸入式水口或中间包上水口配合，在连铸工艺中控制钢水从中间包到结晶器流量，以保证结晶器中钢液面的稳定和连铸工艺、质量的稳定。
塞棒在使用过程中经受高温钢液的热冲击和控流时滑动面的磨损，需要具有良好的抗热震性、抗剥落性和抗侵蚀性，以保证在苛刻使用条件下的安全可靠性和较高的使用寿命。
在塞棒材质选择上，与浸入式水口碗部材质一致，以保证安全使用为第一要素，一旦发生塞棒的棒头和上水口配合不严而产生泄露、或者出现开裂、断棒现象，将会导致连铸异常终浇甚至漏钢、溢钢等恶性是事故的发生。
组合式塞棒的袖砖和塞头采用不同的配料组成，通过钢结构控制杆(棒芯)组合安装后使用，更容易造成塞棒头脱落，塞棒开裂等异常，使用寿命不长且不稳定，不适宜作为长时间连续浇注的控流装置。
采用整体塞棒能够有效延长塞棒的使用寿命，使用过程中塞棒头部受钢水冲蚀严重，其抗侵蚀、抗冲刷性能的好坏是决定其使用寿命的关键因素。为提高整体塞棒的使用寿命，根据所浇注钢种的不同，棒头可采用Al2O3—C质、MgO—C质或ZrO2—C质材料，当真空度较高时，MgO会与C反应，造成棒头侵蚀加快；钢液Ca含量高时，与Al2O3反应，加快棒头冲蚀，不能长时间连铸；ZrO2—C质塞棒普遍适用于浇铸各种钢，但原料成本较高，价格昂贵，使用受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连铸用整体塞棒及其制备方法，碳化硅材料具有强的共价键结合特性，赋予它具有良好的稳定性；同时具有仅次于金刚石的硬度，赋予它优良的耐磨性，同时具有较高的高温强度、高热导率、低的膨胀系数以及良好的抗热震性能，使它成为具有优异的高温性能、低膨胀、耐磨损、耐腐蚀的耐火材料。本发明利用碳化硅材料耐高温性能好，抗震性能和抗侵蚀性能优异的特点，取代其中的部分氧化物，实现碳化硅整体塞棒使用寿命的有效延长，从而保证连铸过程的长时间安全、稳定运行。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
本发明制备的连铸用整体塞棒的棒身采用Al2O3—C材质，棒头采用SiC—C材质。棒头的主要原料为碳化硅，石墨，氮化铝等，并采用酚醛树脂为结合剂。塞棒的制备工艺为将棒身和棒头的原料按比例分别混好后，采用等静压成型，坯体经900℃～1000℃烘烤制得碳化硅整体塞棒。本发明制备的碳化硅整体塞棒具有抗熔渣侵蚀能力强、热震稳定性好、强度高、抗冲刷、耐高温等特点，使用寿命在12小时以上，能够满足多炉连铸性能要求和产品质量要求。
具体地，本发明的一种连铸用整体塞棒，其包括：
棒头，其成分质量百分含量为：
粒度不大于1mm SiC颗粒   55～65％，
粒度不大于325目SiC粉  12～15％，
粒度不大于325目石墨粉  20～25％，
粒度不大于325目AlN粉  2～4％，
粒度不大于325目Si粉  1～3％，
酚醛树脂外加  4～7％，其添加量为按前述棒头成分总量计算的百分含量；
棒身，其成分质量百分含量为：
粒度不大于1mm含铝原料颗粒  55～65％，
粒度不大于325目含铝原料粉  15～20％，
粒度不大于325目石墨粉  20～25％，
酚醛树脂外加  4～7％，其添加量为按前述棒身成分总量计算的百分含量。
进一步，所述的含铝原料为白刚玉、棕刚玉、亚白刚玉或高铝矾土中的一种。
所述的酚醛树脂为液态热固性酚醛树脂。
本发明的一种连铸用整体塞棒的制备方法，将棒头和棒体的原料按上述比例配合好后，用造粒机分别进行混练造粒，原料干燥后采用等静压机成型，棒头和棒体原料分两次加入模具，压制得坯体经900℃～1000℃还原气氛中(一氧化碳的浓度高于氧气的浓度)烘烤即得碳化硅整体塞棒。
本发明的有益效果是：
塞棒棒头完全体现了碳化硅和石墨组分与钢水不浸润特性，同时具有更好的抗热震特性，本发明具有的有益效果是制备的碳化硅整体塞棒具有抗熔渣侵蚀能力强、热震稳定性好、强度高、抗冲刷、耐高温等特点，使用寿命在12小时以上，能够满足多炉连铸性能要求和产品质量要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本实施例中棒头采用的原料及质量百分含量为不大于1mmSiC颗粒55％，不大于325目SiC粉15％，不大于325目石墨粉25％，不大于325目AlN粉4％，不大于325目Si粉1％，外加酚醛树脂4％；其棒身所采用的原料及质量百分含量为不大于1mm白刚玉颗粒55％，不大于325目白刚玉粉20％，不大于325目石墨粉25％，外加酚醛树脂4％。
连铸用整体塞棒的制备工艺过程为：将棒头和棒体的原料按比例配合好后，用造粒机分别进行混练造粒，原料干燥后采用等静压机成型，棒头和棒体原料分两次加入模具，压制得坯体经900℃还原气氛中烘烤即得碳化硅整体塞棒。
实施例2
本实施例中棒头采用的原料及质量百分含量为不大于1mmSiC颗粒64％，不大于325目SiC粉12％，不大于325目石墨粉20％，不大于325目AlN粉3％，不大于325目Si粉1％，外加酚醛树脂7％；其棒身所采用的原料及质量百分含量为不大于1mm棕刚玉颗粒65％，不大于325目棕刚玉粉15％，不大于325目石墨粉20％，外加酚醛树脂7％。
制备工艺过程为：将棒头和棒体的原料按比例配合好后，用造粒机分别进行混练造粒，原料干燥后采用等静压机成型，棒头和棒体原料分两次加入模具，压制得坯体经1000℃还原气氛中烘烤即得碳化硅整体塞棒。
实施例3
本实施例中棒头采用的原料及质量百分含量为不大于1mmSiC颗粒60％，不大于325目SiC粉12.5％，不大于325目石墨粉22.5％，不大于325目AlN粉3％，不大于325目Si粉2％，外加酚醛树脂5％；其棒身所采用的原料及质量百分含量为不大于1mm亚白刚玉颗粒60％，不大于325目亚白刚玉粉17.5％，不大于325目石墨粉22.5％，外加酚醛树脂5％。
制备工艺过程为：将棒头和棒体的原料按比例配合好后，用造粒机分别进行混练造粒，原料干燥后采用等静压机成型，棒头和棒体原料分两次加入模具，压制得坯体经950℃还原气氛中烘烤即得碳化硅整体塞棒。
实施例4
本实施例中棒头采用的原料及质量百分含量为不大于1mmSiC颗粒65％，不大于325目SiC粉12％，不大于325目石墨粉20％，不大于325目AlN粉2％，不大于325目Si粉1％，外加酚醛树脂7％；其棒身所采用的原料及质量百分含量为不大于1mm高铝矾土颗粒65％，不大于325目高铝矾土粉15％，不大于325目石墨粉20％，外加酚醛树脂7％。
制备工艺过程为：将棒头和棒体的原料按比例配合好后，用造粒机分别进行混练造粒，原料干燥后采用等静压机成型，棒头和棒体原料分两次加入模具，压制得坯体经1000℃还原气氛中烘烤即得碳化硅整体塞棒。
实施例5
本实施例中棒头采用的原料及质量百分含量为不大于1mmSiC颗粒58％，不大于325目SiC粉14％，不大于325目石墨粉23％，不大于325目AlN粉4％，不大于325目Si粉1％，外加酚醛树脂6％；其棒身所采用的原料及质量百分含量为不大于1mm高铝矾土颗粒62％，不大于325目高铝矾土粉18％，不大于325目石墨粉20％，外加酚醛树脂6％。
制备工艺过程为：将棒头和棒体的原料按比例配合好后，用造粒机分别进行混练造粒，原料干燥后采用等静压机成型，棒头和棒体原料分两次加入模具，压制得坯体经950℃还原气氛中烘烤即得碳化硅整体塞棒。
实施例6
本实施例中棒头采用的原料及质量百分含量为不大于1mmSiC颗粒57％，不大于325目SiC粉13％，不大于325目石墨粉24％，不大于325目AlN粉3％，不大于325目Si粉3％，外加酚醛树脂7％；其棒身所采用的原料及质量百分含量为不大于1mm高铝矾土颗粒57％，不大于325目高铝矾土粉20％，不大于325目石墨粉23％，外加酚醛树脂4％。
制备工艺过程为：将棒头和棒体的原料按比例配合好后，用造粒机分别进行混练造粒，原料干燥后采用等静压机成型，棒头和棒体原料分两次加入模具，压制得坯体经980℃还原气氛中烘烤即得碳化硅整体塞棒。
表1  单位：质量百分比
本发明所提供的连铸用整体塞棒加工工艺成熟，该整体塞棒具有抗熔渣侵蚀能力强、热震稳定性好、强度高、抗冲刷、耐高温等特点，使用寿命长，能够满足多炉连铸性能要求和产品质量要求，非常使用于浸入式水口快换，塞棒控流技术制备条件下的连铸生产，具有较高的推广使用前景。

Claims (4)

1.一种连铸用整体塞棒，其包括，
棒头，其成分质量百分含量为：
粒度不大于1mm SiC颗粒    55～65％，
粒度不大于325目 SiC粉  12～15％，
粒度不大于325目 石墨粉 20～25％，
粒度不大于325目 AlN粉  2～4％，
粒度不大于325目 Si粉  1～3％，
酚醛树脂 外加  4～7％，其添加量为按前述棒头成分总量计算的百分含量；
棒身，其成分质量百分含量为：
粒度不大于1mm 含铝原料颗粒 55～65％，
粒度不大于325 目含铝原料粉 15～20％，
粒度不大于325 目石墨粉 20～25％，
酚醛树脂 外加 4～7％，其添加量为按前述棒身成分总量计算的百分含量。
2.如权利要求1所述的连铸用整体塞棒，其特征在于，所述的含铝原料为白刚玉、棕刚玉、亚白刚玉或高铝矾土中的一种。
3.如权利要求1所述的连铸用整体塞棒，其特征在于，所述的酚醛树脂为液态热固性酚醛树脂。
4.如权利要求1所述的连铸用整体塞棒的制备方法，将棒头和棒体的原料按上述比例配合好后，用造粒机分别进行混练造粒，原料干燥后采用等静压机成型，棒头和棒体原料分两次加入模具，压制得坯体经900℃～1000℃还原气氛中烘烤即得碳化硅整体塞棒，该还原气氛中氧气浓度低于一氧化碳浓度。
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