專利名稱：用于透氣上水口的透氣耐火材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在熔融鋼水澆鑄中使用的耐火水口，具體指使用惰性氣體來減少在鋼/水口界面處的氧化鋁沉積物的有害累積的水口。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，用耐火制品來控制熔融金屬，例如鋼水的流動。這些制品包括上水口、滑板、塞棒以及浸入式水口(shroud)，它們通常在澆鑄熔融金屬的過程中配合使用以調(diào)節(jié)鋼水的流動。由于鋁鎮(zhèn)靜鋼具有人們所期望的冶金性能，在二十世紀七十年代，這類鋼種成為鋼鐵制造工業(yè)中最常見的一種產(chǎn)品。
不幸的，在澆鑄過程中，金屬氧化物比如氧化鋁會在耐火制品和熔融鋼水接觸的界面處沉積并積累。接觸界面包括，例如水口內(nèi)孔和上表面。氧化物沉積在內(nèi)孔中會最終導(dǎo)致水口的完全堵塞。而沉積在上表面會阻礙熔融鋼流的關(guān)閉，因為塞棒和水口的上表面不再能緊密咬合。
研究表明，氧化鋁沉積物在氧與水口和鋼水中的組分反應(yīng)時生成。將鋼水與氧有效隔離能夠減少有害的沉積物。這種隔離可以通過向鋼水周圍的耐火材料中注入增壓惰性氣體，例如氬氣來實現(xiàn)。這種注入降低了會引起阻塞的氧的分壓。
允許頻繁注入惰性氣體的水口組件包括耐火制品和金屬外殼。這種耐火制品通常用耐火灰漿固定在該金屬外殼中。該制品可以包括在接觸表面上具有多個孔的氣體傳送系統(tǒng)，或者在接觸表面附近的多孔的導(dǎo)氣耐火元件。后者一般被包圍在或者嵌入在第二種耐火部件中。這種水口組件還可以在水口內(nèi)部或者外部包括含有例如通道、溝槽或裝置的氣體傳送系統(tǒng)，將惰性氣體導(dǎo)入到孔或者多孔元件中。這種水口的實例包括美國專利No.4,360,190、5,100,035、5,137,189和5,723,055。
金屬外殼能起到不透氣屏障的作用，由此降低氧擴散到耐火制品中以及注入的惰性氣體從制品中跑出的可能性。所以，金屬外殼降低了要保持低的氧分壓所需要的氣體量。不幸的，氣體仍然會從水口組件中泄漏，氧仍會找到進入水口組件的途徑。在金屬外殼和耐火水口之間的灰漿界面對氣體擴散來講是高度透氣的。熱膨脹的差異經(jīng)常會使金屬外殼和耐火材料之間產(chǎn)生縫隙。而且，在澆鑄過程中，金屬外殼會顯著劣化。高溫以及機械應(yīng)力會在金屬外殼中引起顯著的蠕變和塑性行為。該金屬外殼會被穿孔，結(jié)果使得不能再將惰性氣體保持在耐火制品中，或者不能再防止氧被吸入到鋼水中。
除了在金屬外殼周圍的或者通過金屬外殼的氧擴散外，氧還會以污染物的形式存在于惰性氣體中。不純的惰性氣體和在供氣管中泄漏的氣體都會使顯著數(shù)量的氧進入到多孔元件中。氧容易地通過現(xiàn)有技術(shù)中的這些多孔元件，并會和熔融鋼水反應(yīng)生成沉積物?，F(xiàn)有技術(shù)中的這些元件一般由碳結(jié)合材料或者氧化物結(jié)合材料構(gòu)成，不會去除供入氣流帶來的氧。
耐火水口需要有更好的熔融鋼水與氧之間的隔離。現(xiàn)有技術(shù)中的水口仍舊允許氧通過制品擴散而進入到鋼水中。金屬外殼不能完全防止氧向鋼水中的擴散。在澆鑄溫度下，氧仍舊可以沿著制品和金屬外殼之間的界面滲入并能夠透過金屬外殼。而且，“制殼”大大增加了產(chǎn)品成本。優(yōu)選的，水口應(yīng)該包括熱膨脹系數(shù)與多孔元件相近的不透氣屏障。有利地，隔離包括機械的和化學(xué)的方法。更優(yōu)選的，多孔元件應(yīng)該能清除和凈化掉無論是存在于惰性氣體中的氧，還是透過屏障的氧。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了多孔的樹脂結(jié)合的組合物以及包括這種組合物的耐火水口。這種多孔的樹脂結(jié)合的組合物可以用在鋼水澆鑄中以降低暴露于鋼水流的表面上的沉積物積累。所述表面包括該樹脂結(jié)合水口的內(nèi)孔或者上密封面。
廣義地講，這種透氣材料包括多孔的樹脂結(jié)合的組合物，其是可以透過惰性氣體的?？梢酝ㄟ^例如調(diào)節(jié)顆粒尺寸，成型壓力，短效添加劑的量或者在材料內(nèi)打孔來控制透氣性。該組合物包括耐火材料本體、結(jié)合劑和抗氧化劑(oxygen getter)。后者包括反應(yīng)性金屬和某些硼化合物。耐火材料本體包括任何合適的耐火材料，例如氧化鋁，氧化鎂，氧化硅，氧化鋯，氧化鈣以及它們的混合物和化合物。固化后的組合物的透氣性保持在至少50cD。
一個實施方案包括由顆粒狀耐火材料混合物制成的透氣材料，該混河物包括至少大約60wt.％的顆粒尺寸在+80目或者更大的材料本體(aggregate)，少于20wt.％的顆粒尺寸在+325至-80目的材料本體以及少于20wt.％的顆粒尺寸小于-325目的材料本體。
這種透氣材料可以被包括在制品中作為多孔元件，來保護鋼水免受氧的侵害。這種多孔元件位于可以向鋼水流的內(nèi)部或者周圍引入惰性氣體的位置。有利地，這種多孔元件中含有抗氧化劑，其能凈化去除惰性氣體中的氧，使剩余的氧不再能引起沉積物的積累。
將不透氣材料基本包圍在這種多孔元件，由此可以將惰性氣體保持在制品中，并將惰性氣體導(dǎo)入并使之透過這種多孔元件而進入到鋼水中?？梢詫υ撏笟饨M合物的孔隙率和惰性氣體向鋼水中的擴散率進行方便地控制。另外，單獨或者與氣孔配合，采用氣體傳送系統(tǒng)，比如通道，溝槽或者裝置，可有助于惰性氣體的傳送和通過透氣材料擴散。
在一個實施方案中，將這種透氣材料和樹脂結(jié)合的不透氣組合物共壓制以形成耐火制品。采用這種不透氣組合物使得可不再使用金屬外殼，這樣就節(jié)約了生產(chǎn)成本，并消除了外殼與耐火材料之間的透氣界面。不像金屬外殼，這種不透氣組合物的熱膨脹系數(shù)與該透氣組合物的相近，且在澆鑄溫度下不會失效。
本發(fā)明的方法包括將不透氣組合物在透氣組合物周圍共壓制。將該組合物加熱到大約150℃以上，優(yōu)選的大約200℃以上，并持續(xù)足夠的時間以得到樹脂結(jié)合的組合物，這不像碳結(jié)合以及氧化物結(jié)合的組合物，可以避免抗氧化劑的過早反應(yīng)。
附圖簡述

圖1所示是現(xiàn)有技術(shù)中的耐火水口的橫截面。
圖2所示是本發(fā)明的耐火水口的橫截面。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及透氣的樹脂結(jié)合的組合物，以及包括這種組合物的無外殼的樹脂結(jié)合的耐火水口，該水口可以用來向熔融金屬流中注入氣體。樹脂結(jié)合的指的是在低于800℃，通常低于500℃的溫度下固化的壓制顆粒組合物。相反，碳結(jié)合和氧化物結(jié)合的材料需要在顯著更高的溫度下固化。碳結(jié)合的材料在高于800℃，經(jīng)常高于1000℃的溫度下于還原氣氛中焙燒，氧化物結(jié)合的材料要在甚至更高的溫度下焙燒。
有利地，低固化溫度允許加入并保留各種有益的化合物。例如，反應(yīng)性金屬，像鋁和鎂，在高溫下會氧化或者生成碳化物，但在樹脂結(jié)合固化中仍會保持它們的單質(zhì)態(tài)。不幸的，樹脂結(jié)合的組合物一般是不透氣的，不適合在注氣水口中用作多孔元件。透氣性是根據(jù)ASTM標準C-577測量的，包括用待測材料制成2英寸的立方體，施加3-6psi的背壓，并測量通過此立方體的流量。
在暴露在1000℃的溫度之后，該溫度相應(yīng)于在鋼的連續(xù)鑄造中耐火制品的預(yù)熱，樹脂結(jié)合的組合物將通常具有低于大約15cD的透氣性。更一般的，透氣性低于5cD。多孔元件應(yīng)該具有的透氣性至少為大約50cD。
本發(fā)明的樹脂結(jié)合的透氣組合物中包括耐火材料本體，結(jié)合劑和抗氧化劑。耐火材料本體中包括任何合適的耐火材料，例如氧化鋁，氧化鋯，氧化鈣以及它們的混合物和化合物。優(yōu)選的，應(yīng)該避免那些在高溫下會生成揮發(fā)性氧化物的化合物，例如氧化硅和氧化鎂。
該透氣組合物中包括樹脂結(jié)合的組合物，其透氣性至少大約50cD，孔隙率至少大約15％，中值孔尺寸至少大約5微米。優(yōu)選的，透氣性大于100cD，孔隙率大于20％，中值孔尺寸大于10微米。相反，標準的樹脂結(jié)合組合物具有的透氣性小于25cD，孔隙率為9-14％，中值孔尺寸大為2-4微米。作為比較，標準的焦油浸漬的碳結(jié)合組合物具有的透氣性小于10cD，孔隙率小于20％，中值孔尺寸大約為1微米。
可以用各種方法改變透氣性，包括壓制，顆粒尺寸分布，短效添加劑，打孔以及化學(xué)組成，其可以獨立采用或者配合采用。理論上，將壓制壓力降低到只有1000-3000可以提高透氣性，但物理性能，特別是抗侵蝕和腐蝕性會顯著下降。短效添加劑包括在低于澆鑄溫度可揮發(fā)，熔融或者分解的材料，包括蠟以及其它本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的有機材料。短效添加劑在加熱時可提高透氣性，這里加熱指對材料進行固化或者在使用過程中或者剛好使用之前對固化后的材料進行后續(xù)加熱。還可以用激光在材料中打出小孔，由此在材料中產(chǎn)生氣體通道。很多化學(xué)劑可以引起氣體的形成，由此在材料中生成孔隙。其它化學(xué)劑比如熔劑可以降低孔隙率。
優(yōu)選的，通過耐火材料本體的顆粒尺寸分布來控制透氣性。這種分布包括占多數(shù)的大顆粒尺寸的材料本體和不能將大材料本體中的空隙完全填充的小顆粒尺寸的材料本體。這種較小顆粒尺寸的材料本體應(yīng)該是大材料本體的間隙尺寸的至少大約三分之一，優(yōu)選的為二分之一。還可以加入第三種顆粒尺寸更小的材料本體來細調(diào)孔隙率，促進工藝或者提高固化制品的強度。在一個實施方案中，合適的顆粒尺寸分布包括至少大約60wt.％的顆粒尺寸為+80目或者更大的材料本體，小于20wt.％的顆粒尺寸為+325到-80目的材料本體，以及小于20wt.％的顆粒尺寸小于-325目的材料本體。
應(yīng)當存在一定量的可固化樹脂結(jié)合劑，以在壓制和固化之后得到足夠的生坯強度。通常在至少大約3000psi下壓制，以得到好的抗侵蝕和腐蝕性。對樹脂結(jié)合組合物來講，固化通常在等于或者低于大約300℃下發(fā)生。為了增加強度，該組合物可在低于大約800℃，特別優(yōu)選的低于大約500℃的溫度下進行加熱處理。在熱處理時必須格外小心，因為在高溫下透氣性可能會改變。結(jié)合劑的量依賴于例如所用結(jié)合劑的類型以及所期望的生坯強度而變化。足夠的結(jié)合劑的量一般在1-10wt.％之間。一般來講，結(jié)合劑是有機的，并且通常的結(jié)合劑是碳基樹脂，例如酚醛樹脂，由瀝青或樹脂衍生的含碳結(jié)合劑，淀粉或木素磺酸鹽。
這種不透氣組合物中還可以包含抗氧化劑?？寡趸瘎┡c擴散進或者在不透氣組合物中形成的氧反應(yīng)，從而使得氧不會存在于鋼水中。常用的抗氧化劑包括例如硼化合物、碳化物、氮化物，以及例如鋁、鎂、硅以及它們的混合物和合金的反應(yīng)性金屬粉末。硼化合物是尤其有效的抗氧化劑，包括單質(zhì)硼，氮化硼，碳化硼以及它們的混合物。由于硼化合物可以作為熔劑，因而降低孔隙率，所以要小心限制它們的使用。
抗氧化劑所需的量取決于耐火制品的具體用途。認為0.25wt.％的量是顯示抗氧化性有明顯提高所需的最小值。另一方面，高于15wt.％的量成本很高，一般是不必要的，甚至例如在使用反應(yīng)性金屬粉末時可能是危險的。此外，抗氧化劑會降低制品的抗熱震性和抗侵蝕性。
優(yōu)選的抗氧化劑包括反應(yīng)性金屬，包括鋁、鎂、硅、鈦以及它們的混合物和合金。反應(yīng)性金屬可以以粉末、片狀以及其它的形式方便地加入。反應(yīng)性金屬應(yīng)該有足夠的量，這樣在鋼水澆鑄期間，反應(yīng)性金屬就可以除去任何可能擴散進耐火制品中的或者從其中散發(fā)出來的氧。除氧的反應(yīng)性金屬的足夠的量受到多種因素的影響。例如，含有釋放氧的化合物，例如二氧化硅時，就要求有更高水平的反應(yīng)性金屬來除去所釋放的氧。對反應(yīng)性金屬的量的限制包括成本和危險性。反應(yīng)性金屬一般比耐火材料本體價格昂貴，特別是作為粉末，反應(yīng)性金屬在處理過程中會發(fā)生爆炸。反應(yīng)性金屬的量一般為5-12wt.％。
為了提高抗熱震性，可以向這種透氣的樹脂結(jié)合的組合物中加入石墨。優(yōu)選的，石墨的水平不超過大約10wt.％。石墨與氧化鋁沉積有關(guān)，因此，要將石墨的量按需要控制到最低。
本發(fā)明的水口包括多孔的樹脂結(jié)合的元件，其被不透氣的元件，比如金屬外殼或者不透氣的耐火組合物包圍。水口指的是任何的用來輸導(dǎo)鋼水流的耐火制品，包括盛鋼桶和中間罐的水口，例如座水口(wellnozzle)，浸入式水口(subentry nozzle)，浸入式水口(subentryshroud)和下水口。
圖1所示的是現(xiàn)有技術(shù)中的水口1。該水口1的內(nèi)表面3的至少一部分由多孔元件2構(gòu)成，并且適于將惰性氣體傳送到水口1的內(nèi)孔4中。內(nèi)孔4適于將鋼從水口入口5傳送到水口出口6。這種多孔元件2至少被包含第二種耐火材料的水口體7部分地包圍。耐火元件在金屬外殼8中至少部分涂了灰漿的。在澆鑄過程中，管道9將惰性氣體傳送到水口1中。惰性氣體還可以通過在水口1內(nèi)部或者周圍的通道，溝槽或者裝置的組合來傳送。
這種多孔元件2一般包括氧化物結(jié)合的或者磷酸鹽結(jié)合的材料，其具有一種相對開放的氣孔的結(jié)構(gòu)，透氣性至少大約50cD，更常見的大于150cD。典型的多孔元件包括氧化物結(jié)合的氧化鎂，氧化鋁-鉻或者高鋁組合物。第二種耐火材料通常是碳結(jié)合的或者澆注成型的耐火材料。澆注成型的耐火材料包括那些向其中加入水并隨后硬化的顆粒材料。例子包括含有可水合的化合物的耐火材料，例如氧化鈣，其會與水反應(yīng)生成硬的制品。金屬外殼8計劃作為不透氣的氣體屏障，防止氣體的泄漏或者氧的侵入。
無論是碳結(jié)合的還是澆注成型的，第二種材料盡管不是足夠多孔以包括多孔元件，但其氣孔足夠允許惰性氣體的泄漏和氧的侵入。還有大量其它的可能使氧與熔融鋼水相接觸。在水口體7和金屬外殼8之間的灰漿連接10經(jīng)常是多孔的，容易允許氧的擴散。在水口體7，金屬外殼8，或者管道間熱膨脹的差異還會引起裂紋。氧會沿著這些裂紋流入到熔水中。氧還會污染惰性氣體供給，要么是作為氣體本身中的痕量雜質(zhì)，要么就是因傳送系統(tǒng)的泄漏而引起的。
如圖2所示，本發(fā)明的一個實施方案是包括多孔元件2的水口1，而多孔元件2中包括多孔的樹脂結(jié)合的組合物。該多孔元件2至少部分地被包括基本上不透氣的材料的水口體7包圍。這種不透氣材料可以包括金屬外殼，但該不透氣材料可以包括第二種樹脂結(jié)合的組合物，如圖2中所示。這第二種樹脂結(jié)合的組合物基本上是不透氣的，代替了現(xiàn)有技術(shù)中的金屬外殼。
有利地，灰漿連接就不必要了。這種不透氣耐火材料在澆鑄溫度下不會失效。在另一個實施方案中，水口體可以基本上包括透氣材料，甚至可以是多孔的樹脂結(jié)合的組合物，條件是水口體的外表面基本上由不透氣的材料形成。方便地，這種不透氣材料中包括金屬外殼，水口的余下部分基本上由耐火陶瓷材料構(gòu)成。這種耐火陶瓷材料可以包括多種陶瓷組分，或者可以僅僅由多孔元件構(gòu)成。有利地，后一個實施方案可以容易地利用一步壓制，一步固化和一步制殼步驟來制造。
水口的不透氣材料應(yīng)該具有小于大約15cD的透氣性，優(yōu)選的小于5cD。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知很多的不透氣的陶瓷或者金屬材料，以及用各種化學(xué)和機械途徑來制造不透氣陶瓷材料的多種方法。例如，熔劑，釉料，顆粒尺寸分布，結(jié)合體系，耐火材料組成以及工藝條件會獨立的或者一起影響透氣性。熔劑引入低溫相，有助于玻璃化。釉料在耐火材料表面生成不透氣的涂層。耐火材料本體的顆粒尺寸分布顯著影響最終制品的孔隙率，并最終影響透氣性。工藝條件，比如焙燒溫度和壓制，對透氣性有顯著影響。耐火材料的化學(xué)組成和結(jié)合體系也會大大影響透氣性。
這種不透氣組合物優(yōu)選的包括樹脂結(jié)合的組合物。這種不透氣的組合物包括至少一種耐火材料本體，可固化的樹脂結(jié)合劑和反應(yīng)性金屬。耐火材料本體包括任何適用于鋼水澆鑄的耐火材料，包括但不限于氧化鋁，氧化鎂，氧化鈣，氧化鋯，氧化硅以及它們的化合物和混合物。一種典型的不透氣組合物包括50-90wt.％的耐火材料本體，1-10wt.％的結(jié)合劑，以及0.5-15wt.％的反應(yīng)性金屬。更優(yōu)選的，該不透氣組合物包括65-80wt.％的熔融氧化鋁，2-30wt.％的煅燒氧化鋁，1-10wt.％的結(jié)合劑，0.5-10wt.％的金屬鋁，最高達15wt.％的氧化鋯以及少于3wt.％的氧化硅。為了工藝或者抗熱震性，可以加入石墨，一般的加入水平在0.5-10wt.％。
氣體傳送系統(tǒng)可以提高氣體在耐火水口中的傳輸。這類系統(tǒng)包括在該耐火制品中的或者表面上的通道，溝槽或者裝置?？梢詫υ撗b置穿孔以沿其長度方向得到均勻的氣體分布。通道通常通過燒掉預(yù)先壓入或者注入到該耐火制品中的蠟或者其它低熔點的材料來制造。
本發(fā)明的方法包括通過例如壓制或者擠壓來將不透氣的組合物成型，并使該不透氣組合物固化形成多孔元件。固化發(fā)生的溫度低于大約800℃，優(yōu)選的低于大約500℃，最優(yōu)選等于或者低于300℃。低的固化溫度可以保護該樹脂結(jié)合的組合物中的抗氧化劑。然后，將這種不透氣組合物基本上完全圍繞多孔元件，制得最終的耐火水口。避免了多次焙燒或者制殼步驟。在一個實施方案中，將這種透氣組合物與不透氣組合物共壓制成壓制品，然后固化成最終的水口。為了保證足夠的機械強度，包括抗侵蝕和腐蝕性，進行共壓制最常見的壓力在3000psi以上。在這個實施方案中，不像現(xiàn)有技術(shù)，金屬外殼和高的焙燒溫度是不必要的。
實施例1如表1中所示，將透氣的樹脂結(jié)合的組合物(A)的透氣性與三種現(xiàn)有組合物(B-D)的透氣性進行了比較。組合物A包括基于氧化鋁材料本體的透氣的樹脂結(jié)合的材料。組合物B是標準的不透氣的樹脂結(jié)合的材料。組合物C是標準的透氣的氧化物結(jié)合的氧化鎂。組合物D是標準的焙燒的碳結(jié)合的耐火材料。樹脂結(jié)合的組合物在200℃固化。氧化物結(jié)合的材料在高于1000℃的溫度下焙燒超過4小時。碳結(jié)合的組合物在大于800℃的溫度下于還原氣氛中焙燒超過4小時。透氣性依據(jù)ASTM標準C-577測量。透氣的樹脂結(jié)合的材料的透氣性大大超過了標準的樹脂結(jié)合的材料和碳結(jié)合的材料，并可以與氧化物結(jié)合的氧化鎂的相比擬。

實施例2表2所示是各種耐火組合物的除氧能力。除氧能力這樣測量將樣品在氬氣中加熱到1200℃，將樣品在1200℃暴露在空氣中，稱量樣品的重量。重量增加表明樣品吸氧，這一般意味著氧與樣品中的組分發(fā)生反應(yīng)生成了氧化物。樣品A-C中包括(A)本發(fā)明的透氣的樹脂結(jié)合材料，(B)不透氣的樹脂結(jié)合材料，(C)焙燒的氧化物結(jié)合的氧化鎂組合物。樣品A，透氣的樹脂結(jié)合材料，在所有時候都吸收比樣品B明顯更多的氧，并且持續(xù)比樣品B吸氧快，甚至在3個小時之后。樣品C，不合抗氧化劑的燒結(jié)耐火材料，不吸氧。

明顯地，對本發(fā)明的大量改進和變化都是可能的。因此，應(yīng)該理解為，除了像具體描述的這樣外，本發(fā)明可以在下面權(quán)利要求的范圍內(nèi)實施。雖然已經(jīng)針對某些優(yōu)選的實施方案對本發(fā)明進行了描述，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯然可以對本發(fā)明進行不同的改變、改進和添加。所有這些改進、改變和添加都被認為包含在該專利的范圍內(nèi)，并僅由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種透氣性至少為大約50cD的透氣材料，其特征在于該材料是樹脂結(jié)合的，并且由下述組合物制成，該組合物包括a)耐火材料本體；b)0.5-15wt.％的至少一種抗氧化劑；以及c)足夠量的結(jié)合劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的透氣材料，其特征在于耐火材料本體占該組合物的至少80wt.％，并且這種耐火材料本體包括a)至少大約60wt.％的顆粒尺寸為+80目或者更大的材料本體；b)少于20wt.％的顆粒尺寸在-80至+325目的材料本體；以及c)少于20wt.％的顆粒尺寸小于-325目的耐火材料本體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的透氣材料，其特征在于該耐火材料本體包括選自氧化鋁，氧化鎂，氧化硅，氧化鋯，氧化鈣以及它們的混合物和化合物中的至少一種氧化物。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個的透氣材料，其特征在于抗氧化劑包括選自硼化合物，碳化物，氮化物和反應(yīng)性金屬中的至少一種化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的透氣材料，其特征在于反應(yīng)性金屬選自鋁，鎂，硅，鈦以及它們的混合物和合金。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個的透氣材料，其特征在于結(jié)合劑選自酚醛樹脂，含碳結(jié)合劑，淀粉以及木素磺酸鹽。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個的透氣材料，其特征在于該組合物中包括短效添加劑，該短效添加劑能夠在加熱該透氣材料的過程中提高透氣性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的透氣材料，其特征在于這種短效添加劑中包括有機化合物。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個的透氣材料，其特征在于這種透氣材料至少內(nèi)襯于耐火水口的內(nèi)表面，該耐火水口用在澆鑄熔融金屬中，其中該水口包括入口，出口，外表面，限定流體連接入口和出口的內(nèi)孔的內(nèi)表面，以及環(huán)繞該入口的上表面，這種水口適用于接受惰性氣體流并包括不透氣的材料，該不透氣材料包圍該透氣組合物的至少一部分，并基本上防止氣體通過外表面的擴散。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的透氣材料，其特征在于該不透氣材料選自金屬和不透氣的耐火組合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9和10中任何一個的透氣材料，其特征在于這種不透氣耐火組合物由包括50-90wt.％的耐火材料本體，1-10wt.％的結(jié)合劑以及0.5-15wt.％的反應(yīng)性金屬的組合物制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任何一個的透氣材料，其特征在于這種不透氣組合物中包括65-80wt.％的熔融氧化鋁，2-30wt.％的煅燒氧化鋁，1-10wt.％的結(jié)合劑，0.5-10wt.％的金屬鋁，最高達15wt.％的氧化鋯，以及少于3wt.％的氧化硅。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任何一個的透氣材料，其特征在于該水口中包括惰性氣體傳送系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的透氣材料，其特征在于氣體傳送系統(tǒng)選自通道，溝槽和裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14中任何一個的透氣材料，其特征在于水口如下制得a)將適于用作透氣材料的第一種組合物置于模具中的芯棒周圍；b)將用作不透氣組合物的第二種組合物置于至少部分包圍在第一種組合物周圍；c)將第一種和第二種組合物在至少大約3000psi的壓力一起壓制成生坯；d)將生坯在低于800℃的溫度下固化以制成水口。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的透氣材料，其特征在于第一種組合物包括a)至少80wt.％的耐火材料本體，并且這種耐火材料本體包括至少大約60wt.％的顆粒尺寸在+80目或者更大的材料本體，少于20wt.％的顆粒尺寸在-80至+325目的材料本體，以及少于20wt.％的顆粒尺寸小于-325目的材料本體；b)0.5-15wt.％的至少一種抗氧化劑；以及c)足夠量的結(jié)合劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的透氣材料，其特征在于第二種組合物中包括a)50-90wt.％的耐火材料本體；b)1-10wt.％的結(jié)合劑；以及c)0.5-15wt.％的反應(yīng)性金屬。
全文摘要
描述了一種透氣的樹脂結(jié)合的組合物，其可在注氣水口中用作多孔元件。這種透氣組合物在無外殼的樹脂結(jié)合的注氣水口中非常有用，其特征在于用不透氣的樹脂結(jié)合的組合物代替了金屬外殼。有利地，這種樹脂結(jié)合的組合物中包括抗氧化劑，其將氧在其抵達熔融鋼水之前就去除掉。描述了一種制造這種水口的方法，包括將標準的樹脂結(jié)合的組合物在這種透氣的樹脂結(jié)合的組合物周圍共壓制。并使壓制品在低于大約800℃的溫度下固化。
文檔編號B22D41/58GK1726106SQ200380106388
公開日2006年1月25日 申請日期2003年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月16日
發(fā)明者P·G·德賽, D·德貝斯第亞尼, D·詹森 申請人:維蘇維尤斯·克魯斯布公司