專利名稱：一種防堵塞中間包上水口及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煉鋼用功能耐火材料，特別涉及鋼的連續(xù)鑄造生產(chǎn)過程中使用的一種防堵塞中間包上水口及其制造方法。
背景技術(shù)：
中間包上水口是連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)過程中的重要部件，它安裝在中間包底部。上水口碗部與中間包整體塞棒相配合，通過塞棒的上下移動來控制鋼水的流量；上水口底部與浸入式水口相連接。通過塞棒的控制，鋼水從中間包中，依次流經(jīng)中間包上水口、浸入式水口到達(dá)結(jié)晶器中。流鋼通道是否通暢，直接影響到連續(xù)鑄鋼的生產(chǎn)。在連續(xù)鑄鋼過程中，一方面由于鋼中的固體夾雜物在中間包上水口內(nèi)壁沉積，另一方面由于鋼水中的鋁與上水口中的氧(或被吸入的氧)之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物氧化鋁，沉積在上水口內(nèi)壁上，導(dǎo)致上水口堵塞?，F(xiàn)在普遍采用透氣性鋁鋯碳質(zhì)中間包上水口防止上水口堵塞，使用中通過上水口中的狹縫式氣隙，向上水口內(nèi)壁吹氬氣，防止夾雜物和反應(yīng)產(chǎn)物在上水口內(nèi)壁沉積。鋁鋯碳質(zhì)透氣性中間包上水口結(jié)構(gòu)中的狹縫式氣隙，一般通過蠟環(huán)燒蝕后獲得， 而蠟環(huán)的制作工藝復(fù)雜，效率低，成型過程中蠟環(huán)位置和厚度不易控制，影響透氣性能的穩(wěn)定。鋁鋯碳質(zhì)透氣性中間包上水口在使用中，由于上水口狹縫式氣隙與內(nèi)壁之間的透氣材料氣孔率高，厚度較薄，強(qiáng)度相對較低，透氣材料易出現(xiàn)裂紋，鋼水就會滲入到狹縫式氣隙中，沿著吹氬氣道流出，造成生產(chǎn)安全事故。一直以來，透氣性中間包上水口氣道穿鋼是連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)過程中常見事故之一。鋁鋯碳質(zhì)透氣性中間包上水口在使用中，一方面存在輸送氬氣的管道漏氣或安裝時管道與上水口連接處漏氣；另一方面，上水口外壁也是多孔材料，部分氬氣同時從水口外壁漏出，兩方面原因?qū)е職鍤獗硥鹤冃?，上水口?nèi)壁有效氬氣流量不足，透氣性中間包上水口存在防堵塞的功能降低的可能。鋁鋯碳質(zhì)透氣性中間包上水口在使用中，在不同的鋼水條件下，所吹氬氣的流量指標(biāo)不易確定，增大了連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)的工藝控制難度。氬氣流量過小，中間包上水口易堵塞；氬氣流量過大，會導(dǎo)致結(jié)晶器中鋼液位波動過大，影響結(jié)晶器冶金功能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種防堵塞中間包上水口及其制造方法，該中間包上水口使用中既不需吹氬氣，又能防止上水口堵塞，生產(chǎn)過程中成型簡單，使用過程中安全可靠。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種防堵塞中間包上水口，該中間包上水口由三部分復(fù)合而成碗部、內(nèi)層采用防堵塞的鋯鈣碳材料；外層和底層采用不同組分的鋁鋯碳材料。①所述上水口碗部、內(nèi)層采用的鋯鈣碳材料由下述成分按重量比例組成
3
鱗片石墨0 35份，Omm <粒度< 0. 5mm ；鋯酸鈣60 99. 5份，粒度為兩種0. Imm彡粒度A彡0. 5mm，Omm <粒度B < 0. Imm ；
粒度A與粒度B的重量比例為 3. 5) 1 ；添加劑0. 5 5份；所述添加劑為金屬硅粉、碳化硅、碳化硼、或硼化鈣中的一種或幾種組合；外加上述總重量4 12%的酚醛樹脂；②所述上水口外層采用的鋁鋯碳材料由下述成分按重量比例組成鱗片石墨20 27份，Omm <粒度< 0. 5mm ；棕剛玉57 65份，粒度為兩種0. Imm彡粒度A彡0. 5mm，Omm <粒度B < 0. Imm ； 粒度A與粒度B的重量比例為(1 1.5) 1 ；鋯莫來石10 15份；Omm <粒度< 0. 2mm ；添加劑3 7份；所述添加劑為硼砂、玻璃粉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉中的一種或幾種組合；外加上述總重量8 12%的酚醛樹脂；③所述上水口底部采用的鋁鋯碳材料由下述成分按重量比例組成鱗片石墨7 15份，其粒度為0_ <粒度< 0. 5mm ；棕剛玉70 78份，粒度為兩種0. Imm彡粒度A彡0. 5mm, Omm <粒度B < 0. Imm ； 粒度A與粒度B的重量比例為(0. 3 1) 1 ；鋯莫來石10 15份，Omm <粒度< 0. 2mm ；添加劑4 7份；所述添加劑為金屬硅粉、碳化硼、碳化硅、三聚磷酸鈉中的一種或幾種組合；外加上述總重量8 12%的酚醛樹脂。上述防堵塞中間包上水口的制造工藝如下1)配料按照配料單把各種原料稱好備用；2)混合把底部用料、外層用料、內(nèi)層及碗部用料加入到高速混合機(jī)中，最后加入酚醛樹脂，混合均勻后，干燥備用；3)成型把混合好的底部用料、外層用料、內(nèi)層及碗部用料按圖紙要求分別加入到組合好的模具中，在等靜壓機(jī)中成型，成型壓力130Mpa ；4)燒成成型好的產(chǎn)品在還原氣氛下燒成，1000°C保溫6小時；5)加工按圖紙要求進(jìn)行車加工；6)安裝按圖紙要求進(jìn)行鐵殼和板間石墨嘴的安裝；7)涂覆按要求在上水口內(nèi)壁及部分外壁涂刷防氧化涂料；8)包裝經(jīng)檢查后包裝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1)本發(fā)明防堵塞中間包上水口，內(nèi)層料中鋯酸鈣在使用溫度下分解出的CaO與鋼水中的Al2O3反應(yīng)形成低熔點相，低熔點相使上水口內(nèi)壁光滑，不易附著，可有效消除固體物在上水口內(nèi)壁的沉積，防止水口堵塞；2)外層料中的低熔點添加劑，在燒成時融化燒結(jié)，形成致密層，阻礙水口從外壁吸入氧氣，減少Al2O3的生成量，進(jìn)一步降低堵塞的可能；
3)該防堵塞中間包上水口中沒有狹縫式氣隙，生產(chǎn)工藝簡單，使用中不會發(fā)生氣道穿鋼生產(chǎn)事故；4)該防堵塞中間包上水口使用中內(nèi)壁不吹氬氣，降低了上水口安裝及使用難度， 避免了透氣中間包上水口因氬氣流量和背壓不穩(wěn)定導(dǎo)致的防堵塞功能降低，而且不吹氬氣，對結(jié)晶器中的液位波動影響較小。
圖1是防堵塞中間包上水口三維立體圖；圖2是防堵塞中間包上水口俯視圖；圖3是圖2中的A-A剖面圖；圖4是圖2中的B-B剖面圖。圖中，1-碗部，2-內(nèi)層，3-外層，4-底部，5-鐵殼，6-板間吹氬石墨嘴。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖1-圖4所示，本發(fā)明防堵塞中間包上水口，由碗部1、內(nèi)層2、外層3、底部4、 鐵殼5、板間吹氬石墨嘴6組成。碗部1和內(nèi)層2由同一種材料組成；鐵殼5包在上水口的外面，與外層3和底部4相銜接。所述的上水口內(nèi)層2、外層3及碗部1中沒有狹縫式吹氬氣隙。實施例1①碗部1、內(nèi)層2所采用的鋯鈣碳材料按如下的重量配比進(jìn)行配料
鱗片石墨，Omm〈粒度<0.5mm15份
電熔鋯酸鈣，0.1mm妄粒度= 0.5mm60份
電熔鋯酸鈣，Omm〈粒度<0.1mm21份
金屬硅粉2份
碳化硼2份
外加酚醛樹脂10份②外層3所采用的鋁鋯碳材料按如下的重量配比進(jìn)行配料鱗片石墨，Omm〈粒度<0.5mm25份
棕剛玉，0.1mm含粒度含0.5mm32份
棕剛玉，Omm〈粒度<0.1mm26份
鋯莫來石，Omm〈粒度<0.2mm12份
硼砂3份
六偏磷酸鈉2份
外加酚醛樹脂10份③底部4所采用的鋁鋯碳材料按如下的重量配比進(jìn)行配料
鱗片石墨，Omm〈粒度<0.5mm8份
棕剛玉，0.1mm含粒度含0.5mm25份
棕剛玉，Omm〈粒度<0.1mm48份
鋯莫來石，Omm〈粒度<0.2mm15份
金屬硅粉2份
碳化硅2份
外加酚醛樹脂11份上述防堵塞中間包上水口的制造工藝如下1)配料按照配料單把各種原料稱好備用。2)混合把配好的料加入高速混合機(jī)中，加入液體樹脂，混合均勻后，干燥備用。3)成型把混合好的底部4用料、外層3用料、內(nèi)層料2及碗部1用料按圖紙要求加入到組合好的模具中，在等靜壓機(jī)中成型，成型壓力130MPa4)燒成成型好的產(chǎn)品在還原氣氛下燒成，1000°C保溫6小時。5)加工按圖紙要求進(jìn)行車加工。6)安裝按圖紙尺寸要求安裝鐵殼5和板間吹氬嘴6。7)涂覆按要求在上水口內(nèi)壁及部分外壁涂刷防氧化涂料。8)包裝經(jīng)檢查后包裝。經(jīng)檢測，防堵塞中間包上水口碗部、內(nèi)層鋯鈣碳料物理性能指標(biāo)為氣孔率 12. 1%，常溫抗折強(qiáng)度13. 5Mpa，體積密度3. 01g/cm3 ；外層鋁鋯碳料物理性能指標(biāo)為氣孔率9. 9%，常溫抗折強(qiáng)度14. 5Mpa,體積密度2. 55g/cm3 ；底部鋁鋯碳料物理性能指標(biāo)為氣孔率14. 1%，常溫抗折強(qiáng)度13. 5Mpa，體積密度2. 66g/cm3。實施例2①碗部1、內(nèi)層2所采用的鋯鈣碳材料按如下的重量配比進(jìn)行配料鱗片石墨，Omm〈粒度<0.5mm3份
電熔鋯酸鈣，0.1mm妄粒度= 0.5mm65份
電熔鋯酸鈣，Omm〈粒度<0.1mm30份
硼化鈣1份
碳化硅1份
外加酚醛樹脂5份②外層3所采用的鋁鋯碳材料按如下的重量配比進(jìn)行配料
鱗片石墨，Omm〈粒度<0.5mm20份
棕剛玉，0.1mm含粒度含0.5mm30份
棕剛玉，Omm〈粒度<0.1mm29份
鋯莫來石，Omm〈粒度<0.2mm15份
玻璃粉3份
三聚磷酸鈉3份
外加酚醛樹脂11份③底部4所采用的鋁鋯碳材料按如下的重量配比進(jìn)行配料
鱗片石墨，Omm〈粒度<0.5mm10份
棕剛玉，0.1mm含粒度含0.5mm24份
棕剛玉，Omm〈粒度<0.1mm50份
鋯莫來石，Omm〈粒度<0.2mm12份
碳化硼1份
碳化硅3份
外加酚醛樹脂10份上述防堵塞中間包上水口的制造工藝與實施例1相同。經(jīng)檢測，防堵塞中間包上水口碗部、內(nèi)層鋯鈣碳料物理性能指標(biāo)為氣孔率 13. 2 %，常溫抗折強(qiáng)度14. 3Mpa，體積密度3. 05g/cm3 ；外層鋁鋯碳料物理性能指標(biāo)為氣孔率9. 5%，常溫抗折強(qiáng)度14. 7Mpa，體積密度2. 58g/cm3 ；底部鋁鋯碳料物理性能指標(biāo)為氣孔率13. 9%，常溫抗折強(qiáng)度14. IMpa，體積密度2. 64g/cm3。實施例3①碗部1、內(nèi)層2所采用的鋯鈣碳材料按如下的重量配比進(jìn)行配料鱗片石墨，Omm〈粒度<0.5mm30份
電熔鋯酸鈣，0.1mm妄粒度= 0.5mm50份
電熔鋯酸鈣，Omm〈粒度<0.1mm15份
硼化鈣2份
金屬硅粉3份
外加酚醛樹脂11份②外層3所采用的鋁鋯碳材料按如下的重量配比進(jìn)行配料
鱗片石墨，Omm〈粒度<0.5mm23份
棕剛玉，0.1mm含粒度含0.5mm35份
棕剛玉，Omm〈粒度<0.1mm26份
鋯莫來石，Omm〈粒度<0.2mm10份
硼砂4份
三聚磷酸鈉2份
外加酚醛樹脂10份③底部4所采用的鋁鋯碳材料按如下的質(zhì)量配比進(jìn)行配料
鱗片石墨，Omm〈粒度<0.5mm11份
棕剛玉，0.1mm含粒度含0.5mm30份
棕剛玉，Omm〈粒度<0.1mm44份
鋯莫來石，Omm〈粒度<0.2mm10份
金屬硅粉4份
三聚磷酸鈉1份
外加酚醛樹脂9份
上述防堵塞中間包上水口的制造工藝與實施例1相同。經(jīng)檢測，防堵塞中間包上水口碗部、內(nèi)層鋯鈣碳料物理性能指標(biāo)為氣孔率 11. 8%，常溫抗折強(qiáng)度12. 5Mpa，體積密度2. 97g/cm3 ；外層鋁鋯碳料物理性能指標(biāo)為氣孔率9. 6%，常溫抗折強(qiáng)度13. 7Mpa，體積密度2. 58g/cm3 ；底部鋁鋯碳料物理性能指標(biāo)為氣孔率13. 7%，常溫抗折強(qiáng)度13. 4Mpa，體積密度2. 63g/cm3。實施例4①碗部1、內(nèi)層2所采用的鋯鈣碳材料按如下的重量配比進(jìn)行配料
8電熔鋯酸鈣，0.1mm妄粒度= 0.5mm70份
電熔鋯酸鈣，Omm〈粒度<0.1mm四份
金屬硅粉1份
外加酚醛樹脂4份②外層3所采用的鋁鋯碳材料按如下的重量配比進(jìn)行配料
鱗片石墨，Omm〈粒度<0.5mm21份
棕剛玉，0.1mm含粒度含0.5mm35份
棕剛玉，Omm〈粒度<0.1mm29份
鋯莫來石，Omm〈粒度<0.2mm10份
硼砂2份
玻璃粉3份
外加酚醛樹脂10份③底部4所采用的鋁鋯碳材料按如下的重量配比進(jìn)行配料
鱗片石墨，，Omm〈粒度<0.5mm13份
棕剛玉，0.1mm含粒度含0.5mm33份
棕剛玉，Omm〈粒度<0.1mm39份
鋯莫來石，Omm〈粒度<0.2mm10份
三聚磷酸鈉3份
碳化硅2份
外加酚醛樹脂10份上述防堵塞中間包上水口的制造工藝如下1)配料按照配料單把各種原料稱好備用。2)混合把配好的料加入高速混合機(jī)中，加入液體樹脂，混合均勻后，干燥備用。3)成型把混合好的底部4用料、外層3用料、內(nèi)層料2及碗部1用料按圖紙要求加入到組合好的模具中，在等靜壓機(jī)中成型，成型壓力130MPa4)燒成成型好的產(chǎn)品在還原氣氛下燒成，1000°C保溫6小時。5)加工按圖紙要求進(jìn)行車加工。6)安裝按圖紙尺寸要求安裝鐵殼5和板間吹氬嘴6。7)涂覆按要求在上水口內(nèi)壁及部分外壁涂刷防氧化涂料。8)包裝經(jīng)檢查后包裝。經(jīng)檢測，防堵塞中間包上水口碗部、內(nèi)層鋯鈣碳料物理性能指標(biāo)為氣孔率 14. 7 %，常溫抗折強(qiáng)度14. IMpa，體積密度3. 12g/cm3 ；外層鋁鋯碳料物理性能指標(biāo)為氣孔率10. 2 %，常溫抗折強(qiáng)度14. 9Mpa，體積密度2. 59g/cm3 ；底部鋁鋯碳料物理性能指標(biāo)為氣孔率12. 1%，常溫抗折強(qiáng)度14. 8Mpa，體積密度2. 62g/cm3。
權(quán)利要求
1.一種防堵塞中間包上水口，其特征在于，該中間包上水口由三部分復(fù)合而成碗部、 內(nèi)層采用防堵塞的鋯鈣碳材料；外層和底部采用不同組分的鋁鋯碳材料；所述上水口碗部、內(nèi)層采用的鋯鈣碳材料由下述成分按重量比例組成鱗片石墨0 35份、鋯酸鈣60 99. 5份、添加劑0. 5 5份；外加上述總重量4 12%的酚醛樹脂；所述添加劑為金屬硅粉、碳化硅、碳化硼、或硼化鈣中的一種或幾種組合；所述上水口外層采用的鋁鋯碳材料由下述成分按重量比例組成鱗片石墨20 27份、 棕剛玉57 65份、鋯莫來石10 15份、添加劑3 7份；外加上述總重量8 12%的酚醛樹脂；所述添加劑為硼砂、玻璃粉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉中的一種或幾種組合；所述上水口底部采用的鋁鋯碳材料由下述成分按重量比例組成鱗片石墨7 15份、 棕剛玉70 78份、鋯莫來石10 15份、添加劑4 7份、外加上述總重量8 12%的酚醛樹脂；所述添加劑為金屬硅粉、碳化硼、碳化硅、三聚磷酸鈉中的一種或幾種組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防堵塞中間包上水口，其特征在于，所述的上水口內(nèi)層、 外層及碗部中沒有狹縫式吹氬氣隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防堵塞中間包上水口，其特征在于，所述的鋯酸鈣為電熔鋯酸鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種防堵塞中間包上水口的制造方法，其特征在于，該中間包上水口按如下工藝制造1)配料按照配料單把各種原料稱好備用；2)混合把底部用料、外層用料、內(nèi)層及碗部用料加入到高速混合機(jī)中，最后加入酚醛樹脂，混合均勻后，干燥備用；3)成型把混合好的底部用料、外層用料、內(nèi)層及碗部用料按圖紙要求分別加入到組合好的模具中，在等靜壓機(jī)中成型，成型壓力130Mpa;4)燒成成型好的產(chǎn)品在還原氣氛下燒成，1000°C保溫6小時；5)加工按圖紙要求進(jìn)行車加工；6)安裝按圖紙要求進(jìn)行鐵殼和板間石墨嘴的安裝；7)涂覆按要求在上水口內(nèi)壁及部分外壁涂刷防氧化涂料；8)包裝經(jīng)檢查后包裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種防堵塞中間包上水口的制造方法，其特征在于，該方法適用于各種型號規(guī)格的防堵塞中間包上水口的制造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防堵塞中間包上水口及其制造方法。該防堵塞中間包上水口由三部分復(fù)合而成碗部、內(nèi)層采用防堵塞的鋯鈣碳材料；外層和底部采用不同組分的鋁鋯碳材料。這三部分材料通過等靜壓機(jī)壓制復(fù)合而成，在內(nèi)層、外層及碗部中沒有狹縫式吹氬氣隙。本發(fā)明制造的中間包上水口，使用過程中不需吹氬氣，就可以起到有效防止上水口內(nèi)壁堵塞的效果；解決了連續(xù)鑄鋼中普遍采用的鋁鋯碳質(zhì)透氣性中間包上水口在制造和使用中的問題制造過程中成型工藝復(fù)雜、使用過程中因氬氣流量和背壓不穩(wěn)導(dǎo)致中間包上水口內(nèi)壁堵塞、以及透氣中間包上水口內(nèi)壁透氣材料易出現(xiàn)裂紋導(dǎo)致鋼水滲入吹氬氣隙造成生產(chǎn)安全事故。
文檔編號B22D41/50GK102416451SQ201110413610
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者劉紹杰, 徐全勝, 徐占魁, 李波, 李濤, 李軾保, 王仁貴, 高玉明 申請人:遼寧科大東方巨業(yè)高級陶瓷有限公司