本發(fā)明涉及一種塞棒，尤其是一種階梯環(huán)塞棒。

背景技術(shù)：

眾所周知：超低碳鋼連鑄過程中進(jìn)行多爐連澆，中間包常常選用Al₂O₃-C質(zhì)塞棒進(jìn)行控流，現(xiàn)有的塞棒均為棒身和棒頭，并且在棒身內(nèi)設(shè)置有通氣通道。

針對(duì)現(xiàn)有塞棒的缺陷，本領(lǐng)域科研人員對(duì)現(xiàn)有的塞棒進(jìn)行了改進(jìn)，如：

1、申請(qǐng)?zhí)枮?01110419505.8的中國專利公開了一種連鑄用氧化物-非氧化物復(fù)合整體塞棒，整體塞棒的棒身為鋁碳材料，塞棒頭部為氧化物-非氧化物復(fù)合材料，棒頭和棒身之間采用兩者之間的混合過渡料。充分利用非氧化物熔點(diǎn)高、熱膨脹率低、熱震穩(wěn)定性好、不易被鋼水浸潤的優(yōu)點(diǎn)，提高棒頭材料使用時(shí)的抗鋼水沖刷和侵蝕性。

2、申請(qǐng)?zhí)枮?01110134527.X的中國專利公開了一種陶瓷復(fù)合式整體塞棒及其制作工藝，確保塞棒可以經(jīng)受住長時(shí)間的沖刷、侵蝕，不易出現(xiàn)掉頭、剝落等現(xiàn)象，能滿足長時(shí)間連續(xù)澆鑄的要求。

3、申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110415487.6的中國發(fā)明專利公開了一種連鑄用高耐蝕性整體塞棒，通過優(yōu)化塞棒棒身的材質(zhì)，降低塞棒棒身的氣孔率，提高抗熔渣滲透性，降低堿性熔渣對(duì)整體塞棒棒身的侵蝕，提高塞棒的使用壽命。

4、申請(qǐng)?zhí)枮?01110215202.4，以及申請(qǐng)?zhí)枮?01110217390.4的發(fā)明專利均公開發(fā)了以鈦酸鋁，莫來石，三氧化二鋁為主的無碳整體塞棒，有助于潔凈鋼連鑄。

5、申請(qǐng)?zhí)枮?01210553827.6的中國發(fā)明專利公開了一種復(fù)合整體塞棒及其制作方法，該復(fù)合整體塞棒包括棒頭(1)、過渡段(2)和棒身(3)，棒頭(1)采用鎂碳材質(zhì)，棒身(3)采用鋁碳材質(zhì)，棒頭(1)和棒身(3)之間的過渡段(2)采用尖晶石碳材質(zhì)，此復(fù)合整體塞棒避免了傳統(tǒng)過渡料在使用過程中由于發(fā)生反應(yīng)生成尖晶石而產(chǎn)生體積膨脹，最終導(dǎo)致棒頭斷裂的現(xiàn)象。

6、申請(qǐng)?zhí)枮?01610040164.6的中國發(fā)明專利公開了一種剛玉、莫來石整體澆注的塞棒，滿足連鑄要求。

7、申請(qǐng)?zhí)枮?01310129083.X的中國發(fā)明專利公開了一種連鑄用多孔塞棒，將水口與塞棒頭接觸部分的雜質(zhì)生成物清理干凈，減少鋼水在水口內(nèi)偏流。

8、申請(qǐng)?zhí)枮?01010513576.X的中國發(fā)明專利公開了一種連鑄用波浪形塞棒，塞棒頭至少沿其軸線依次設(shè)置有第一圓臺(tái)和第二圓臺(tái)兩個(gè)圓臺(tái)，第一圓臺(tái)的直徑大于所述第二圓臺(tái)的直徑?？梢苑乐箿u流生成，提高鋼流的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以改善連續(xù)鑄鋼鋼坯質(zhì)量。

9、申請(qǐng)?zhí)枮?01010513579.3的中國發(fā)明專利公開了一種連鑄用多層塞棒，包括塞棒體和塞棒頭,所述塞棒頭至少包括有一層襯料層，所述襯料層外表面與所述塞棒體外表面平滑過渡?？梢愿鶕?jù)需要在不同的部位選擇不同的材料的襯料層，減少對(duì)塞棒頭的沖刷，具有更好的抗侵蝕性，從而延長塞棒的使用壽命，減少對(duì)鋼水的污染。

10、申請(qǐng)?zhí)枮?01110048979.6的中國發(fā)明專利公開了一種紡錘形整體塞棒，渣線為紡錘形。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)本體形狀，增加渣線部位的厚度，從而延長了產(chǎn)品使用壽命，減少了復(fù)合渣線設(shè)計(jì)帶來的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)問題。

上述發(fā)明專利6-10均不能減少鋼水由塞棒四周流入結(jié)晶器形成的渦流，從而不能避免渦流卷入鋼渣，不能保證流入結(jié)晶器內(nèi)鋼水的潔凈度。

11、申請(qǐng)?zhí)枮?01010513576.X，專利名稱為《連鑄用波浪線塞棒》的中國發(fā)明專利，公開了一種連鑄用波浪形塞棒，塞棒頭至少沿其軸線依次設(shè)置有第一圓臺(tái)和第二圓臺(tái)兩個(gè)圓臺(tái)，第一圓臺(tái)的直徑大于所述第二圓臺(tái)的直徑?？梢苑乐箿u流生成，提高鋼流的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以改善連續(xù)鑄鋼鋼坯質(zhì)量。

由于第一圓臺(tái)和第二圓臺(tái)均設(shè)置在棒頭，因此在棒頭上方，可能形成極小的渦流，將鋼水中的鋼渣帶入到結(jié)晶器內(nèi)，雖然上述結(jié)構(gòu)能夠在棒頭處阻止形成渦輪代入鋼渣，但是效果較差，不能保證結(jié)晶器內(nèi)鋼水的潔凈度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠增加塞棒使用壽命，提高鋼水潔凈度的階梯環(huán)塞棒。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：所述階梯環(huán)塞棒由以下重量份的組分制成：

Al₂O₃ 64～88份，

TiO₂ 2～4份，

石墨 10～12份，

Ti₃SiC₂ 2～4份，

Al粉 1～3份，

樹脂 4～8份。

優(yōu)選的，所述Al₂O₃的粒徑組成為：

小于或者等于3mm且大于1mm的Al₂O₃ 4～8份，

小于或等于1mm，且大于或者等于0.074mm的Al₂O₃ 35～45份，

小于0.074mm的Al₂O₃ 25～35份。

進(jìn)一步的，階梯環(huán)塞棒，包括棒身，所述棒身一端為棒身自由端，另一端設(shè)置有棒頭，所述棒身上設(shè)有至少兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)；所述環(huán)形凸臺(tái)的直徑由棒身自由端向棒頭端的方向遞增，且均大于棒身的直徑。

進(jìn)一步的，所述環(huán)形凸臺(tái)的厚度d2為60～100mm，相鄰兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)之間的間距d1為100～150mm。

進(jìn)一步的，所述環(huán)形凸臺(tái)為三個(gè)。

優(yōu)選的，沿棒身自由端到棒頭方向，各環(huán)形凸臺(tái)的直徑依次為棒身直徑的1.2、1.4、1.6倍。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所述的階梯環(huán)塞棒由以下重量份的組分制成：Al₂O₃64～88份，TiO₂ 2～4份，石墨10～12份，Ti₃SiC₂ 2～4份，Al粉1～3份，樹脂4～8份。因此本發(fā)明所述的階梯環(huán)塞棒能夠提高塞棒的抗侵蝕性，增加使用壽命，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，并且有利于提高鋼水潔凈度。

進(jìn)一步的，由于在塞棒的棒身設(shè)置有至少兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)，因此能夠避免從塞棒周圍流下的鋼水形成渦流，有利于夾雜物的上浮，，從而提高鋼水的潔凈度。同時(shí)由于環(huán)形凸臺(tái)的直徑由棒身自由端向棒頭的方向遞增，且均大于棒身的直徑；因此在塞棒周圍的鋼水沿塞棒向下流動(dòng)的過程中，會(huì)受到環(huán)形凸臺(tái)的阻力，從而降低鋼水流速，并且改變鋼水的流動(dòng)方向，使得鋼水液面平穩(wěn)，有利于夾雜物的上浮，有利于提高流入結(jié)晶器內(nèi)鋼水的潔凈度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中階梯環(huán)塞棒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是傳統(tǒng)塞棒周圍鋼水流動(dòng)方向示意圖；

圖中標(biāo)示：1-棒身，11-自由端，2-棒頭，3-通氣通道，4-環(huán)形凸臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

實(shí)施例一

以重量組分為Al₂O₃ 64份，TiO₂份，石墨10份，Ti₃SiC₂ 2份，Al粉1份，樹脂4份為原料在壓力800～1200MPa下，靜壓成型，制成常規(guī)塞棒尺寸；然后在塞棒棒身依次加工成半徑為1.6、1.4和1.2倍棒身半徑的階梯環(huán)，環(huán)高60，環(huán)間距100。將加工好的塞棒在500～600℃下烘烤，刷抗氧化涂層后隨中間包一起烘烤即可使用。

實(shí)施例二

以重量組分為：Al₂O₃ 78份，TiO₂ 3份，石墨11份，Ti₃SiC₂ 3份，Al粉2份，樹脂6份的原料；靜壓成型，壓力為800～1200MPa；制成常規(guī)塞棒尺寸；然后在塞棒棒身依次加工成半徑為1.6、1.4和1.2倍棒身半徑的階梯環(huán)，環(huán)高80mm，環(huán)間距125mm。將加工好的塞棒在500～600℃下烘烤，刷抗氧化涂層后隨中間包一起烘烤即可使用。

實(shí)施例三

以重量組分為Al₂O₃ 88份，TiO₂ 4份，石墨12份，Ti₃SiC₂ 4份，Al粉3份，樹脂8份為原料；壓力800～1200MPa靜壓成型，制成常規(guī)塞棒尺寸；然后在塞棒棒身依次加工成半徑為1.6、1.4和1.2倍棒身半徑的階梯環(huán)，環(huán)高100mm，環(huán)間距150mm。將加工好的塞棒在500～600℃下烘烤，刷抗氧化涂層后隨中間包一起烘烤即可使用。

上述實(shí)施例中階梯環(huán)塞棒由以下重量份的組分制成：Al₂O₃ 64～88份，TiO₂ 2～4份，石墨10～12份，Ti₃SiC₂ 2～4份，Al粉1～3份，樹脂4～8份。所述的階梯環(huán)塞棒能夠提高塞棒的抗侵蝕性，增加使用壽命，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，并且有利于提高鋼水潔凈度。

如圖1所示，本發(fā)明所述的階梯環(huán)塞棒，包括棒身1，所述棒身1一端為棒身自由端11，另一端設(shè)置有棒頭2，所述棒身1上設(shè)有至少兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)4；所述環(huán)形凸臺(tái)4的直徑由棒身自由端11向棒頭2端的方向遞增，且均大于棒身1的直徑。

在使用的過程中，向通氣管道3內(nèi)通入氬氣，鋼水由棒身1周圍流向棒頭，流入到結(jié)晶器內(nèi)。由于所述棒身1上設(shè)有至少兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)4；所述環(huán)形凸臺(tái)4的直徑由棒身自由端11向棒頭2端的方向遞增，且均大于棒身1的直徑。如圖1中箭頭方向所示，鋼水在沿棒身1向下流動(dòng)的過程中，會(huì)受到環(huán)形凸臺(tái)4的阻礙，從而使得鋼水的流向兩側(cè)，然后在棒頭2部位重新流向棒頭2，從而降低鋼水的流動(dòng)速度，同時(shí)改變鋼水的流動(dòng)方向，避免產(chǎn)生渦流，有利于夾雜物的上浮。

由于棒身1上至少兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)4；因此能夠較大限度改變沿著棒身2流動(dòng)的鋼水的流向，同時(shí)由于所述環(huán)形凸臺(tái)4的直徑由棒身自由端11向棒頭2端的方向遞增，且均大于棒身1的直徑，因此才能使得鋼水的流向向外，阻止鋼水沿著棒身1流動(dòng)形成渦流。

綜上所述，本發(fā)明所述的階梯環(huán)塞棒由于在塞棒的棒身設(shè)置有至少兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)4，因此能夠避免從塞棒周圍流下的鋼水形成渦流，從而有利于夾雜物的上浮，提高鋼水的潔凈度。同時(shí)由于環(huán)形凸臺(tái)4的直徑由棒身1的自由端11向棒頭2的方向遞增，且均大于棒身的直徑；因此在塞棒周圍的鋼水沿塞棒向下流動(dòng)的過程中，會(huì)受到環(huán)形凸臺(tái)4的阻力，從而降低流速，同時(shí)改變流向，使得鋼水流動(dòng)平穩(wěn)，能夠抑制產(chǎn)生渦流，有利于夾雜物的上浮，有利于提高流入結(jié)晶器內(nèi)鋼水的潔凈度。

在一實(shí)施例中，優(yōu)選的，所述環(huán)形凸臺(tái)4的厚度d2為60～100mm，相鄰兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)4之間的間距d1為100～150mm。通過將環(huán)形凸臺(tái)4的厚度設(shè)置為60～100mm能夠?qū)︿撍倪M(jìn)行充分的阻擋，同時(shí)避免環(huán)形凸臺(tái)4過厚造成棒身2的長度太長，也避免了環(huán)形凸臺(tái)4太薄，容易損壞，不便于加工的問題。

如果兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)4之間的間距d1太小，相鄰兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)4靠的太近，那么對(duì)鋼水流向的阻礙的效果將只取決于直徑較大的凸臺(tái)，如果兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)4之間的間距d1太大，那么上部環(huán)形凸臺(tái)4對(duì)鋼水的阻礙作用，在鋼水到達(dá)下部環(huán)形凸臺(tái)4時(shí)，鋼水已經(jīng)重新沿著棒身流動(dòng)，或者上部環(huán)形凸臺(tái)4對(duì)鋼水流向的改變已經(jīng)變得很微弱。因此將相鄰兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)4之間的間距d1設(shè)置為100～150mm，從而可以通過各級(jí)環(huán)形凸臺(tái)4對(duì)鋼水流向進(jìn)行逐級(jí)變向，使得鋼水流動(dòng)平穩(wěn)，能夠提高阻礙鋼水形成渦流的效果。

為了保證環(huán)形凸臺(tái)4能夠改變鋼水的流向，避免鋼水形成渦流，同時(shí)盡可能的保證鋼水液面的平靜，從而有利于夾雜物的上浮，進(jìn)一步的，所述環(huán)形凸臺(tái)4為三個(gè)。由于一個(gè)環(huán)形凸臺(tái)4對(duì)鋼水的流動(dòng)方向進(jìn)行改變一次，多個(gè)環(huán)形凸臺(tái)4即可使得對(duì)鋼水流行的改變逐級(jí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)改變，不易造成鋼水流層的擾動(dòng)，有利于夾雜物的上浮，提高鋼水潔凈度。

為了提高對(duì)鋼水流向的改變效果，在另一實(shí)施例中進(jìn)一步的，沿棒身自由端11到棒頭2方向，各環(huán)形凸臺(tái)4的直徑依次為棒身直徑的1.2、1.4、1.6倍。各個(gè)環(huán)形凸臺(tái)4采用上述直徑，不僅能夠在改變鋼水流向時(shí)，使得鋼水流動(dòng)平穩(wěn)，保證鋼水向棒身外側(cè)流動(dòng)，同時(shí)能夠鋼水重新流向棒頭時(shí)平穩(wěn)流動(dòng)不會(huì)出現(xiàn)湍急的流層。其次，還能在保證上述效果的同時(shí)節(jié)約材料。