專利名稱：復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水口及制造方法，尤其是涉及在連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)中使用的復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口長(zhǎng)水口及其制造方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)連鑄鋼水由鋼包向中間包澆注時(shí)，為了避免二次氧化和飛濺，在鋼包底部的滑動(dòng)水口的下端安裝長(zhǎng)水口，一端與下水口相連，另一端插入中間包的鋼水內(nèi)進(jìn)行密封保護(hù)澆注。長(zhǎng)水口的作用如下(1)防止鋼水二次氧化，改善鋼的質(zhì)量；(2)減少鋼中易氧化元素的氧化產(chǎn)物在水口內(nèi)壁沉積，延長(zhǎng)其使用壽命；C3)長(zhǎng)水口可多次使用，降低耐火材料消耗。長(zhǎng)水口應(yīng)具備以下性能(1)優(yōu)異的抗熱震性；O)良好的機(jī)械性能和抗震動(dòng)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(zhǎng)水口的材質(zhì)一般有熔融石英質(zhì)和鋁碳質(zhì)兩大類。熔融石英長(zhǎng)水口，采用泥漿澆注法成型，其特點(diǎn)是熱震性好，有較高的機(jī)械強(qiáng)度和耐酸性渣侵蝕，化學(xué)穩(wěn)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(yīng)被分解和氣化，耐侵蝕性差，也不利于冶煉潔凈鋼。傳統(tǒng)的Al2O3-C質(zhì)長(zhǎng)水口通常含有一定數(shù)量的熔融石英以提高抗熱震性。然而，由于S^2與MnO或FeO反應(yīng)生成低熔點(diǎn)物質(zhì)，從而降低了材料的抗侵蝕和抗沖刷性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口及其制造方法，由鋁炭外層和無(wú)碳內(nèi)層組成，含炭外層采用鈦酸鋁取代傳統(tǒng)鋁碳水口中的碳化硅和熔融石英，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無(wú)硅化，通過(guò)結(jié)合劑改性的鈦酸鋁材料的使用克服了鈦酸鋁材料燒結(jié)體強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，既保證了水口的機(jī)械強(qiáng)度和較好的抗熱震性能，又防止了傳統(tǒng)Al2O3-C質(zhì)長(zhǎng)水口中S^2與鋼水中 MnO或!^0反應(yīng)生成低熔點(diǎn)物質(zhì)而導(dǎo)致的水口抗侵蝕和抗沖刷性能降低的缺陷；本發(fā)明所提供的復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口的無(wú)碳內(nèi)層由鈦酸鋁和剛玉組成，實(shí)現(xiàn)無(wú)碳化，防止CO的生成并進(jìn)而導(dǎo)致的Al2O3的生成和附著，保證了水口內(nèi)壁的光潔、有利于鋼水的純凈度，可用于純凈鋼的生產(chǎn)。傳統(tǒng)的Al2O3-C質(zhì)長(zhǎng)水口通常含有一定數(shù)量的熔融石英以提高抗熱震性。然而，由于S^2與MnO或FeO反應(yīng)生成低熔點(diǎn)物質(zhì)，從而降低了材料的抗侵蝕和抗沖刷性能。本發(fā)明則是利用鈦酸鋁取代鋁碳長(zhǎng)水口中的碳化硅和熔融石英，內(nèi)部復(fù)合一層無(wú)碳鈦酸鋁-剛玉復(fù)合材料提高抗沖刷能力，延長(zhǎng)使用壽命。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口，其包括，外層本體，其材質(zhì)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(jié)合劑8 10 % ；內(nèi)層，其
3材質(zhì)組分重量百分比為鈦酸鋁60 90%，剛玉10 40%，外加鋁膠結(jié)合劑3 5%。進(jìn)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(wěn)定劑1 8%。所述的穩(wěn)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(duì)含量而言。鈦酸鋁為假板鈦礦結(jié)構(gòu)族化合物，屬正交晶系，其晶體在不同方向上的熱膨脹系數(shù)顯著不同，因此在燒成冷卻后，由于內(nèi)部應(yīng)力過(guò)大，在內(nèi)部產(chǎn)生大量的微裂紋。在鈦酸鋁晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)鋁離子和鈦離子被形成八面體的六個(gè)氧原子所包圍而位于八面體的中心，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(gè)八面體的頂點(diǎn)連接起來(lái)形成連續(xù)的鏈，各鏈條在空間無(wú)限延伸，相互交叉聯(lián)結(jié)，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 這在宏觀上表現(xiàn)出較低的熱膨脹系數(shù)，但同時(shí)也使燒結(jié)體的強(qiáng)度大大降低。通常需要在基質(zhì)材料中引入添加劑來(lái)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。改性制備的鈦酸鋁陶瓷材料具有較高的熔點(diǎn)、較低的熱膨脹系數(shù)(在RT-1000°C條件下，α <2.0X10_6/°C)，并具有優(yōu)良的抗熱震性ATc > 1000°C，導(dǎo)熱系數(shù)小，在較高溫度和冷熱頻繁交換條件下具有很大的應(yīng)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(rùn)的特性，能夠經(jīng)受起高溫金屬溶液的長(zhǎng)期沖刷和侵蝕而不產(chǎn)生剝落現(xiàn)象。本發(fā)明復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口的制造方法，其包括如下步驟1)長(zhǎng)水口包括，外層本體，其材質(zhì)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(jié)合劑8 10% ；內(nèi)層，其材質(zhì)組分重量百分比為 鈦酸鋁60 90 %，剛玉10 40 %，外加鋁膠結(jié)合劑3 5 % ；2)將外層本體材質(zhì)和內(nèi)層無(wú)碳材質(zhì)分別均勻混合，往其中外層材質(zhì)加入上述組份中外加8 10%的酚醛樹脂結(jié)合劑，使用造粒機(jī)將原料造粒，造粒料經(jīng)流動(dòng)烘干床烘干，使之滿足成型要求；內(nèi)層材質(zhì)中加入3 5的鋁膠攪拌均勻待用；3)將內(nèi)層材質(zhì)、外層本體材質(zhì)造粒料分別按次序加入模具，使用靜壓機(jī)在80 150MPa的壓力下壓制成型，成型產(chǎn)品在梭式窯中于1200 1300°C還原氣氛或無(wú)氧條件下燒制，燒成產(chǎn)品經(jīng)過(guò)車床加工，產(chǎn)品表面再涂敷防氧化涂層，烘干后即制成長(zhǎng)水口。進(jìn)一步，所述的還原氣氛或無(wú)氧環(huán)境為埋碳燒結(jié)、或真空燒結(jié)或惰性氣體環(huán)境下燒結(jié)的方式。所述的防氧化涂層為釉質(zhì)。本發(fā)明的有益效果和現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品比較，由于本發(fā)明采用通過(guò)結(jié)合劑改性的鈦酸鋁材料取代傳統(tǒng)長(zhǎng)水口中熔融石英和碳化硅，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無(wú)硅化，既保證了水口的機(jī)械強(qiáng)度和較好的抗熱震性能，又防止了傳統(tǒng)Al2O3-C質(zhì)長(zhǎng)水口中SiA與鋼水中MnO或FeO反應(yīng)生成低熔點(diǎn)物質(zhì)而導(dǎo)致的水口抗侵蝕和抗沖刷性能的降低；同時(shí)內(nèi)層無(wú)碳，防止CO的生成并進(jìn)而導(dǎo)致的Al2O3 附著，保證了水口內(nèi)壁的光潔、有利于鋼水的純凈度，可用于純凈鋼的生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明復(fù)合式長(zhǎng)水口的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。參見圖1，本發(fā)明的復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口，包括，外層本體1，其材質(zhì)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(jié)合劑8 10%;內(nèi)層 2，其材質(zhì)組分重量百分比為鈦酸鋁60 90 %，剛玉10 40 %，外加鋁膠結(jié)合劑3 5 % ；制造時(shí)，將外層本體1材質(zhì)和內(nèi)層2無(wú)碳材質(zhì)分別均勻混合，往其中外層材質(zhì)加入上述組份中外加8 10%的酚醛樹脂結(jié)合劑，使用造粒機(jī)將原料造粒，造粒料經(jīng)烘干床烘干，使之滿足成型要求；內(nèi)層材質(zhì)中加入3 5的鋁膠攪拌均勻待用；將內(nèi)層材質(zhì)、外層本體材質(zhì)造粒料分別按次序加入模具，使用靜壓機(jī)在80 150MPa的壓力下壓制成型，成型產(chǎn)品在梭式窯中于1200 1300°C還原氣氛下(無(wú)氧環(huán)境)燒制，燒成產(chǎn)品經(jīng)過(guò)車床加工，產(chǎn)品表面再涂敷防氧化涂層(釉質(zhì))，烘干后即制成長(zhǎng)水口。表1為本發(fā)明實(shí)施例的成分。表1單位重量百分比
實(shí)施例外層本體材料內(nèi)層無(wú)碳材料鱗片石墨白剛玉鈦酸鋁外加酚醛樹脂結(jié)合劑鈦酸鋁剛玉外加鋁膠結(jié)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制造成長(zhǎng)水口。綜上所述，本發(fā)明由于采用鈦酸鋁取代熔融石英和碳化硅，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無(wú)硅化，同時(shí)內(nèi)層無(wú)碳，提高產(chǎn)品抗沖涮能力，防止內(nèi)部結(jié)瘤，延長(zhǎng)使用壽命、有利于鋼水的純凈度。
權(quán)利要求
1.復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口，其特征在于包括，外層本體，其材質(zhì)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(jié)合劑8 10 % ；內(nèi)層，其材質(zhì)組分重量百分比為鈦酸鋁60 90%，剛玉10 40%，外加鋁膠結(jié)合劑3 5%。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口，其特征是所述的鈦酸鋁組分重量百分比為 Al20340 ~ 50%, Ti0250 ~ 60%,外加穩(wěn)定劑 1 8%。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口，其特征是所述的鈦酸鋁穩(wěn)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(jì)。
4.復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口的制造方法，其包括如下步驟1)長(zhǎng)水口包括，外層本體，其材質(zhì)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(jié)合劑8 10% ；內(nèi)層，其材質(zhì)組分重量百分比為鈦酸鋁 60 90 %，剛玉10 40 %，外加鋁膠結(jié)合劑3 5 % ；2)將外層本體材質(zhì)和內(nèi)層無(wú)碳材質(zhì)分別均勻混合，往其中外層材質(zhì)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(jié)合劑，使用造粒機(jī)將原料造粒，造粒料經(jīng)烘干床烘干，使之滿足成型要求；內(nèi)層材質(zhì)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(nèi)層材質(zhì)、外層本體材質(zhì)造粒料分別按次序加入模具，使用靜壓機(jī)在80 150MPa 壓力下壓制成型，成型產(chǎn)品在梭式窯中于1200 1300°C還原氣氛或無(wú)氧條件下燒制，燒成產(chǎn)品經(jīng)過(guò)車床加工，產(chǎn)品表面再涂敷防氧化涂層，烘干后即制成長(zhǎng)水口。
5.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合浸入式水口的制造方法，其特征是，所述的還原氣氛或無(wú)氧環(huán)境為埋碳燒結(jié)、或真空燒結(jié)或惰性氣體環(huán)境下燒結(jié)的方式。
6.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合浸入式水口的制造方法，其特征是，所述的防氧化涂層為釉質(zhì)。
全文摘要
復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口及其制造方法，復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口包括，外層本體，其材質(zhì)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(jié)合劑8～10％；內(nèi)層，其材質(zhì)組分重量百分比為鈦酸鋁60～90％，剛玉10～40％，外加鋁膠結(jié)合劑3～5％。本發(fā)明復(fù)合無(wú)硅長(zhǎng)水口由鋁炭外層和無(wú)碳內(nèi)層組成，含炭外層采用鈦酸鋁取代鋁碳水口中的碳化硅和熔融石英，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無(wú)硅化，無(wú)碳內(nèi)層由鈦酸鋁和剛玉組成，實(shí)現(xiàn)無(wú)碳化，用于純凈鋼的生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B22D41/54GK102335739SQ201010236298
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者楊建華 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司