複合無矽長水口及其製造方法
2023-04-23 12:45:46 1
專利名稱：複合無矽長水口及其製造方法
技術領域：
本發明涉及水口及製造方法，尤其是涉及在連續鑄鋼生產中使用的複合無矽長水口長水口及其製造方法。
背景技術：
當連鑄鋼水由鋼包向中間包澆注時，為了避免二次氧化和飛濺，在鋼包底部的滑動水口的下端安裝長水口，一端與下水口相連，另一端插入中間包的鋼水內進行密封保護澆注。長水口的作用如下(1)防止鋼水二次氧化，改善鋼的質量；(2)減少鋼中易氧化元素的氧化產物在水口內壁沉積，延長其使用壽命；C3)長水口可多次使用，降低耐火材料消耗。長水口應具備以下性能(1)優異的抗熱震性；O)良好的機械性能和抗震動的能力；(3)抗鋼液和熔渣的侵蝕性好；(4)與大包下水口的連接處必須帶有氣封裝置。長水口的材質一般有熔融石英質和鋁碳質兩大類。熔融石英長水口，採用泥漿澆注法成型，其特點是熱震性好，有較高的機械強度和耐酸性渣侵蝕，化學穩定性好。但其易與鋼水或渣中的鐵錳等氧化物形成低熔物，在高溫下石英與碳反應被分解和氣化，耐侵蝕性差，也不利於冶煉潔淨鋼。傳統的Al2O3-C質長水口通常含有一定數量的熔融石英以提高抗熱震性。然而，由於S^2與MnO或FeO反應生成低熔點物質，從而降低了材料的抗侵蝕和抗衝刷性能。
發明內容
本發明的目的在於提供一種複合無矽長水口及其製造方法，由鋁炭外層和無碳內層組成，含炭外層採用鈦酸鋁取代傳統鋁碳水口中的碳化矽和熔融石英，使產品實現無矽化，通過結合劑改性的鈦酸鋁材料的使用克服了鈦酸鋁材料燒結體強度低的缺點，既保證了水口的機械強度和較好的抗熱震性能，又防止了傳統Al2O3-C質長水口中S^2與鋼水中 MnO或!^0反應生成低熔點物質而導致的水口抗侵蝕和抗衝刷性能降低的缺陷；本發明所提供的複合無矽長水口的無碳內層由鈦酸鋁和剛玉組成，實現無碳化，防止CO的生成並進而導致的Al2O3的生成和附著，保證了水口內壁的光潔、有利於鋼水的純淨度，可用於純淨鋼的生產。傳統的Al2O3-C質長水口通常含有一定數量的熔融石英以提高抗熱震性。然而，由於S^2與MnO或FeO反應生成低熔點物質，從而降低了材料的抗侵蝕和抗衝刷性能。本發明則是利用鈦酸鋁取代鋁碳長水口中的碳化矽和熔融石英，內部複合一層無碳鈦酸鋁-剛玉複合材料提高抗衝刷能力，延長使用壽命。為達到上述目的，本發明的技術方案是，一種複合無矽長水口，其包括，外層本體，其材質組分重量百分比為鱗片石墨 15 35 %，白剛玉35 55 %，鈦酸鋁20 50 %，外加酚醛樹脂結合劑8 10 % ；內層，其
3材質組分重量百分比為鈦酸鋁60 90%，剛玉10 40%，外加鋁膠結合劑3 5%。進一步，所述的鈦酸鋁組分重量百分比為=Al2O3 40 50%，TiA 50 60%，外加穩定劑1 8%。所述的穩定劑是MgO 1 4%、或MgO 1 4%和1 3%、或F2O3 3 8%、 或氧化鋯0. 5 2%。上述外加劑添加含量均為原料總量100%之外的相對含量而言。鈦酸鋁為假板鈦礦結構族化合物，屬正交晶系，其晶體在不同方向上的熱膨脹係數顯著不同，因此在燒成冷卻後，由於內部應力過大，在內部產生大量的微裂紋。在鈦酸鋁晶體結構中，每個鋁離子和鈦離子被形成八面體的六個氧原子所包圍而位於八面體的中心，這些(TiO6)或(AlO6)在a軸、b軸方向上，以共用邊相連。在C軸方向上，三個八面體的頂點連接起來形成連續的鏈，各鏈條在空間無限延伸，相互交叉聯結，形成空間網狀結構， 這在宏觀上表現出較低的熱膨脹係數，但同時也使燒結體的強度大大降低。通常需要在基質材料中引入添加劑來改善性能，目前鈦酸鋁改性使用的添加劑有Li2O, B2O, Cr2O3，La2O3, CeO2, SiC, Si3N4，SiO2, MgO, F2O3, ZrO2以及FeTi03+Fe203等。改性製備的鈦酸鋁陶瓷材料具有較高的熔點、較低的熱膨脹係數(在RT-1000°C條件下，α 1000°C，導熱係數小，在較高溫度和冷熱頻繁交換條件下具有很大的應用潛力。另外具有與許多金屬(特別是有色金屬)熔液及玻璃熔液不浸潤的特性，能夠經受起高溫金屬溶液的長期衝刷和侵蝕而不產生剝落現象。本發明複合無矽長水口的製造方法，其包括如下步驟1)長水口包括，外層本體，其材質組分重量百分比為15 35%，白剛玉35 55%，鈦酸鋁20 50%，外加酚醛樹脂結合劑8 10% ；內層，其材質組分重量百分比為 鈦酸鋁60 90 %，剛玉10 40 %，外加鋁膠結合劑3 5 % ；2)將外層本體材質和內層無碳材質分別均勻混合，往其中外層材質加入上述組份中外加8 10%的酚醛樹脂結合劑，使用造粒機將原料造粒，造粒料經流動烘乾床烘乾，使之滿足成型要求；內層材質中加入3 5的鋁膠攪拌均勻待用；3)將內層材質、外層本體材質造粒料分別按次序加入模具，使用靜壓機在80 150MPa的壓力下壓製成型，成型產品在梭式窯中於1200 1300°C還原氣氛或無氧條件下燒制，燒成產品經過車床加工，產品表面再塗敷防氧化塗層，烘乾後即製成長水口。進一步，所述的還原氣氛或無氧環境為埋碳燒結、或真空燒結或惰性氣體環境下燒結的方式。所述的防氧化塗層為釉質。本發明的有益效果和現有技術的產品比較，由於本發明採用通過結合劑改性的鈦酸鋁材料取代傳統長水口中熔融石英和碳化矽，使產品實現無矽化，既保證了水口的機械強度和較好的抗熱震性能，又防止了傳統Al2O3-C質長水口中SiA與鋼水中MnO或FeO反應生成低熔點物質而導致的水口抗侵蝕和抗衝刷性能的降低；同時內層無碳，防止CO的生成並進而導致的Al2O3 附著，保證了水口內壁的光潔、有利於鋼水的純淨度，可用於純淨鋼的生產。
圖1為本發明複合式長水口的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步說明。參見圖1，本發明的複合無矽長水口，包括，外層本體1，其材質組分重量百分比為15 35%，白剛玉35 55%，鈦酸鋁20 50%，外加酚醛樹脂結合劑8 10%;內層 2，其材質組分重量百分比為鈦酸鋁60 90 %，剛玉10 40 %，外加鋁膠結合劑3 5 % ；製造時，將外層本體1材質和內層2無碳材質分別均勻混合，往其中外層材質加入上述組份中外加8 10%的酚醛樹脂結合劑，使用造粒機將原料造粒，造粒料經烘乾床烘乾，使之滿足成型要求；內層材質中加入3 5的鋁膠攪拌均勻待用；將內層材質、外層本體材質造粒料分別按次序加入模具，使用靜壓機在80 150MPa的壓力下壓製成型，成型產品在梭式窯中於1200 1300°C還原氣氛下(無氧環境)燒制，燒成產品經過車床加工，產品表面再塗敷防氧化塗層(釉質)，烘乾後即製成長水口。表1為本發明實施例的成分。表1單位重量百分比
實施例外層本體材料內層無碳材料鱗片石墨白剛玉鈦酸鋁外加酚醛樹脂結合劑鈦酸鋁剛玉外加鋁膠結合劑115355011%90103%22250286%60405%33545205%70305%430254510%75254%52055257%85154.5%將以上組分分別均勻混合，按照前文所述的方法製造成長水口。綜上所述，本發明由於採用鈦酸鋁取代熔融石英和碳化矽，使產品實現無矽化，同時內層無碳，提高產品抗衝涮能力，防止內部結瘤，延長使用壽命、有利於鋼水的純淨度。
權利要求
1.複合無矽長水口，其特徵在於包括，外層本體，其材質組分重量百分比為15 35 %，白剛玉35 55 %，鈦酸鋁20 50 %，外加酚醛樹脂結合劑8 10 % ；內層，其材質組分重量百分比為鈦酸鋁60 90%，剛玉10 40%，外加鋁膠結合劑3 5%。
2.如權利要求1所述的複合無矽長水口，其特徵是所述的鈦酸鋁組分重量百分比為 Al20340 ~ 50%, Ti0250 ~ 60%,外加穩定劑 1 8%。
3.如權利要求2所述的複合無矽長水口，其特徵是所述的鈦酸鋁穩定劑是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。
4.複合無矽長水口的製造方法，其包括如下步驟1)長水口包括，外層本體，其材質組分重量百分比為15 35%，白剛玉35 55%，鈦酸鋁20 50%，外加酚醛樹脂結合劑8 10% ；內層，其材質組分重量百分比為鈦酸鋁 60 90 %，剛玉10 40 %，外加鋁膠結合劑3 5 % ；2)將外層本體材質和內層無碳材質分別均勻混合，往其中外層材質加入上述組份中按鈦酸鋁的組份重量外加8 10%的酚醛樹脂結合劑，使用造粒機將原料造粒，造粒料經烘乾床烘乾，使之滿足成型要求；內層材質中按鈦酸鋁的組份重量加入3 5的鋁膠攪拌均勻待用；3)將內層材質、外層本體材質造粒料分別按次序加入模具，使用靜壓機在80 150MPa 壓力下壓製成型，成型產品在梭式窯中於1200 1300°C還原氣氛或無氧條件下燒制，燒成產品經過車床加工，產品表面再塗敷防氧化塗層，烘乾後即製成長水口。
5.如權利要求4所述的複合浸入式水口的製造方法，其特徵是，所述的還原氣氛或無氧環境為埋碳燒結、或真空燒結或惰性氣體環境下燒結的方式。
6.如權利要求4所述的複合浸入式水口的製造方法，其特徵是，所述的防氧化塗層為釉質。
全文摘要
複合無矽長水口及其製造方法，複合無矽長水口包括，外層本體，其材質組分重量百分比為鱗片石墨15～35％，白剛玉35～55％，鈦酸鋁20～50％，外加酚醛樹脂結合劑8～10％；內層，其材質組分重量百分比為鈦酸鋁60～90％，剛玉10～40％，外加鋁膠結合劑3～5％。本發明複合無矽長水口由鋁炭外層和無碳內層組成，含炭外層採用鈦酸鋁取代鋁碳水口中的碳化矽和熔融石英，使產品實現無矽化，無碳內層由鈦酸鋁和剛玉組成，實現無碳化，用於純淨鋼的生產。
文檔編號B22D41/54GK102335739SQ201010236298
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月26日 優先權日2010年7月26日
發明者楊建華 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司