CN103008638B - 一种复合整体塞棒及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新型连铸功能耐火材料领域，具体公开了一种复合整体塞棒及其制作方法，该复合整体塞棒包括棒头（1）、过渡段（2）和棒身（3），棒头（1）采用镁碳材质，棒身（3）采用铝碳材质，棒头（1）和棒身（3）之间的过渡段（2）采用尖晶石碳材质，所述尖晶石碳材质含有尖晶石、石墨、添加剂和结合剂。本发明提供的复合整体塞棒，可以避免传统过渡料在使用过程中由于发生反应生成尖晶石而产生体积膨胀，最终导致棒头断裂的现象。
Description
技术领域
本发明涉及新型连铸功能耐火材料领域，尤其涉及一种复合整体塞棒及其制作方法。
背景技术
用于连铸工艺中的整体塞棒通常由棒身和棒头组成，在连铸工艺中，整体塞棒应用于中间包内，其主要功能是通过调整整体塞棒棒头和整体式浸入式水口或中间包上水口碗部的配合间隙，来控制中间包的钢水开浇、关闭以及结晶器内的钢流，从而保证钢水在结晶器中液面的稳定以及连铸工艺的稳定。塞棒的使用条件非常苛刻，既要承受高温煤气烘烤、浇钢初期的强烈热震及剧烈冲刷，又要经受钢液和覆盖剂的侵蚀。
目前整体塞棒棒身材料主要为铝碳材质，在使用时整体塞棒要经受热冲击，整体塞棒必须具有一定的抗热冲击性，不能出现断头、棒尖断等问题，否则就会引起连铸的中断，给钢厂造成较大的经济损失。另外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。为提高塞棒的使用寿命，根据所浇钢种的不同，棒头可采用Al2O3-C质、MgO-C质材料。
随着我国连铸事业的发展，品种钢越来越多，棒头采用镁碳材质的越来越多。现有技术中的镁碳塞棒一般是棒头采用镁碳材质，棒身采用铝碳材质，在两者之间加入长度为20～50mm左右的过渡料（镁碳泥料和铝碳泥料按一定比例混合均匀的泥料），由于镁碳和铝碳材质之间热膨胀的差异，导致塞棒在使用过程中容易掉头、棒尖断，随着浇铸时间的延长，过渡料在长时间烘烤和使用过程中也会发生反应生成尖晶石，产生较大的体积膨胀，从而导致棒头断裂。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种可以缓解棒头和棒身之间的热膨胀差异，同时还可以避免传统过渡料在使用过程中由于发生反应生成尖晶石而产生体积膨胀，最终导致棒头断裂现象的复合整体塞棒及其制作方法。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种复合整体塞棒，包括棒头、过渡段和棒身，其中，棒头采用镁碳材质，棒身采用铝碳材质，棒头和棒身之间的过渡段采用尖晶石碳材质，所述尖晶石碳材质含有尖晶石、石墨、添加剂和结合剂。
其中，所述尖晶石碳材质由以下重量份的成分组成：尖晶石70～85份；石墨10～25份；添加剂2～5份；结合剂10～15份。
进一步，所述添加剂为金属硅粉、碳化硅粉中的一种或两种；所述结合剂为酚醛树脂。
再进一步，所述酚醛树脂为热固性酚醛树脂，其残炭量大于等于35%，固含量大于等于65%，温度在25℃时的粘度为600～1000cps。
其中，所述尖晶石的化学成分为：Al2O3和MgO，其中，Al2O3的质量百分比为70～80%，MgO的质量百分比为20～30%。
其中，所述石墨中碳的质量百分比大于等于90%。
其中，所述尖晶石碳材质的过渡段高度为20～50mm。
本发明还提供所述复合整体塞棒的制作方法，该塞棒的制作过程如下：
将尖晶石、石墨、添加剂及结合剂混合，经造粒、干燥后制成过渡段采用的尖晶石碳材质；
将制成的尖晶石碳材质、棒头采用的镁碳材质以及棒身采用的铝碳材质放到复合整体塞棒模具的相应位置上，用等静压成型后，在温度为900～1100℃且非氧化气氛下进行煅烧，得到复合整体塞棒；
然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形，并喷涂防氧化涂层，得到所需的复合整体塞棒。
（三）有益效果
本发明提供的复合整体塞棒，在塞棒棒头和棒身之间的过渡段采用尖晶石碳材料，使之与棒头的镁碳材质、棒身的铝碳材质的热膨胀相匹配，这样不仅可以缓解棒头和棒身之间的热膨胀差异，还可以避免传统过渡料（镁碳泥料和铝碳泥料按一定比例混合均匀的泥料）在使用过程中由于发生反应生成尖晶石而产生体积膨胀，最终导致棒头断裂的现象。
附图说明
图1是本发明的复合整体塞棒的结构示意图。
图中，1：棒头；2：过渡段；3：棒身。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的复合整体塞棒的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
本发明提供的复合整体塞棒包括棒头1、过渡段2和棒身3，其中棒头1采用镁碳材质，棒身3采用铝碳材质，棒头1和棒身3之间的过渡段2采用尖晶石碳材质，所述尖晶石碳材质含有尖晶石、石墨、添加剂和结合剂。由于所述过渡段2采用的尖晶石碳材质与棒头1的镁碳材质、棒身3的铝碳材质的热膨胀相匹配，因此最终能够避免复合整体塞棒在使用过程中棒头1断裂的现象。
所述尖晶石碳材质由以下重量份的成分组成：尖晶石70～85份；石墨10～25份；添加剂2～5份；结合剂10～15份。
所述尖晶石的化学成分为：Al2O3和MgO，其中，Al2O3的质量百分比为70～80%，MgO的质量百分比为20～30%；所述添加剂为金属硅粉、碳化硅粉中的一种或两种；所述结合剂为酚醛树脂，所述酚醛树脂优选为热固性酚醛树脂，其残炭量大于等于35%，固含量大于等于65%，温度在25℃时的粘度为600～1000cps。所述石墨中碳的质量百分比大于等于90%。
本发明提供的复合整体塞棒的制造方法为：将尖晶石、石墨、添加剂及结合剂混合，经造粒、干燥后制成过渡段2采用的尖晶石碳材质，将制成的尖晶石碳材质、棒头1采用的镁碳材质以及棒身3采用的铝碳材质放到复合整体塞棒模具的相应位置上，用等静压成型后，在温度为900～1100℃且非氧化气氛下进行煅烧，得到复合整体塞棒；然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形，并喷涂防氧化涂层，得到所需的复合整体塞棒。
实施例一
过渡段2采用的尖晶石碳材质的组成为：尖晶石73g，石墨25g，金属硅粉2g，酚醛树脂15g。按上述配例将尖晶石、石墨、金属硅粉和酚醛树脂混合，经造粒、干燥后制成过渡段2采用的尖晶石碳材质，将制成的尖晶石碳材质、棒头1采用的镁碳材质以及棒身3采用的铝碳材质放到复合整体塞棒模具的相应位置上，尖晶石碳材质加入高度为20mm（即过渡段高度为20mm），用等静压成型后，在温度为900℃且非氧化气氛下进行煅烧，得到复合整体塞棒；然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形，并喷涂防氧化涂层，得等所需的的复合整体塞棒在某钢厂使用25炉，使用16小时，在使用过程中，没有出现棒头1断裂等现象。
实施例二
过渡段2采用的尖晶石碳材质的组成为：尖晶石78g，石墨17g，金属硅粉3g，碳化硅粉2g，酚醛树脂13g。按上述配比将尖晶石、石墨、金属硅粉、碳化硅粉和酚醛树脂混合，经造粒、干燥后制成过渡段2采用的尖晶石碳材质，将制成的尖晶石碳材质、棒头1采用的镁碳材质以及棒身3采用的铝碳材质放到复合整体塞棒模具的相应位置上，尖晶石碳材质加入高度为30mm（即过渡段高度为30mm），用等静压成型后，在温度为1100℃且非氧化气氛下进行煅烧，得到复合整体塞棒，然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形，并喷涂防氧化涂层，得到所需的复合整体塞棒在某钢厂使用12炉，使用12小时，在使用过程中，没有出现棒头1断裂等现象。
实施例三
过渡段2采用的尖晶石碳材质的组成为：尖晶石80g，石墨18g，碳化硅粉2g，酚醛树脂14g。按上述配比将尖晶石、石墨、碳化硅粉和酚醛树脂混合，经造粒、干燥后制成过渡段2采用的尖晶石碳材质，将制成的尖晶石碳材质、棒头1采用的镁碳材质以及棒身3采用的铝碳材质放到复合整体塞棒模具的相应位置上，尖晶石碳材质加入高度为40mm（即过渡段高度为40mm），用等静压成型后，在温度为1000℃且非氧化气氛下进行煅烧，得到复合整体塞棒，然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形，并喷涂防氧化涂层，得到所需的复合整体塞棒在某钢厂使用40炉，使用22小时，在使用过程中，没有出现棒头1断裂等现象。
实施例四
过渡段2采用的尖晶石碳材质的组成为：尖晶石85g，石墨10g，金属硅粉2g，碳化硅粉3g，酚醛树脂10g。按上述配比将尖晶石、石墨、金属硅粉、碳化硅粉和酚醛树脂混合，经造粒、干燥后制成过渡段2采用的尖晶石碳材质，将制成的尖晶石碳材质、棒头1采用的镁碳材质以及棒身3采用的铝碳材质放到复合整体塞棒模具的相应位置上，尖晶石碳材质加入高度为40mm（即过渡段高度为40mm），用等静压成型后，在温度为900℃且非氧化气氛下进行煅烧，得到复合整体塞棒，然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形，并喷涂防氧化涂层，得到所需的复合整体塞棒在某钢厂使用91炉，使用39小时，在使用过程中，没有出现棒头1断裂等现象。
实施例五
过渡段2采用的尖晶石碳材质的组成为：尖晶石70g，石墨25g，金属硅粉2g，碳化硅粉3g，酚醛树脂15g。按上述配例将尖晶石、石墨、金属硅粉、碳化硅粉和酚醛树脂混合，经造粒、干燥后制成过渡段2采用的尖晶石碳材质，将制成的尖晶石碳材质、棒头1采用的镁碳材质以及棒身3采用的铝碳材质放到复合整体塞棒模具的相应位置上，尖晶石碳材质加入高度为50mm（即过渡段高度为50mm），用等静压成型后，在温度为1050℃且非氧化气氛下进行煅烧，得到复合整体塞棒，然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形，并喷涂防氧化涂层，得到所需的复合整体塞棒在某钢厂使用25炉，使用16小时，在使用过程中，没有出现棒头1断裂等现象。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种复合整体塞棒，包括棒头(1)、过渡段(2)和棒身(3)，棒头(1)采用镁碳材质，棒身(3)采用铝碳材质，其特征在于，棒头(1)和棒身(3)之间的过渡段(2)采用尖晶石碳材质，所述尖晶石碳材质含有尖晶石、石墨、添加剂和结合剂；所述尖晶石碳材质由以下重量份的成分组成：尖晶石70～85份；石墨10～25份；添加剂2～5份；结合剂10～15份；所述添加剂为金属硅粉、碳化硅粉中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的复合整体塞棒，其特征在于，所述结合剂为酚醛树脂。
3.根据权利要求2所述的复合整体塞棒，其特征在于，所述酚醛树脂为热固性酚醛树脂，其残炭量大于等于35％，固含量大于等于65％，温度在25℃时的粘度为600～1000cps。
4.根据权利要求1所述的复合整体塞棒，其特征在于，所述尖晶石的化学成分为：Al2O3和MgO，其中，Al2O3的质量百分比为70～80％，MgO的质量百分比为20～30％。
5.根据权利要求1所述的复合整体塞棒，其特征在于，所述石墨中碳的质量百分比大于等于90％。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的复合整体塞棒，其特征在于，所述尖晶石碳材质的过渡段(2)高度为20～50mm。
7.一种权利要求1-6任意一项所述的复合整体塞棒的制作方法，其特征在于，该塞棒的制作过程如下：
将尖晶石、石墨、添加剂及结合剂混合，经造粒、干燥后制成过渡段(2)采用的尖晶石碳材质；
将制成的尖晶石碳材质、棒头(1)采用的镁碳材质以及棒身(3)采用的铝碳材质放到复合整体塞棒模具的相应位置上，用等静压成型后，在温度为900～1100℃且非氧化气氛下进行煅烧，得到复合整体塞棒；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150805 |