一种管线钢连铸用抗侵蚀中间包塞棒制造技术

一种管线钢连铸用抗侵蚀中间包塞棒，该包塞棒由棒头和棒身组成，棒头由粉体原料、热塑性固体酚醛树脂和热固性液体酚醛树脂制成，且粉体原料由石墨、电熔富镁尖晶石、氧化铬绿和添加剂，添加剂为金属硅粉、金属铝粉、碳化硼、碳化硅、氮化硼、高温沥青中的一种或几种混合。本发明专利技术的棒头材料中采用电熔富镁尖晶石，既提高了材料中的MgO含量，同时确保棒头材料有良好的抗CaO‑Al2O3系低熔点夹杂物的侵蚀能力，又具有良好的高温强度，使棒头材料同时具备镁碳棒头的良好的抗碱性低熔点夹杂物的侵蚀能力，和可与铝碳棒头媲美的良好的热震稳定性能，同时可达到其棒头与棒身膨胀系数的一致性。

A pipeline steel continuous casting tundish stopper with anti erosion

A pipeline steel continuous casting tundish stopper with anti erosion, the stopper rod from the head and rod body, the head is composed of powder materials, solid thermoplastic and thermosetting phenolic resin liquid phenolic resin, and the raw material powder by graphite and fused magnesium rich spinel, chrome oxide and additives, additives for a or the mixture of metal powder, metal powder, boron carbide, silicon carbide, boron nitride, high temperature asphalt. The invention of the head material with fused magnesium rich spinel, which increased the content of MgO in the material, while ensuring that the material has anti erosion ability of head CaO Al2O3 low melting point inclusions good, and has good strength at high temperature, so that the head material erosion ability also has good anti alkaline and low melting point inclusions of magnesia carbon rod the and can be comparable with the head aluminum carbon good thermal shock resistance, and can achieve the consistency of the head and the rod body expansion coefficient.

【技术实现步骤摘要】
一种管线钢连铸用抗侵蚀中间包塞棒
本专利技术涉及到连铸用铝碳质耐火制品领域，具体的说是一种管线钢连铸用抗侵蚀中间包塞棒。
技术介绍
整体塞棒是钢铁工业连铸生产过程中的关键性功能耐火材料，它与中间包水口配合，实现钢水从中间包到结晶器的流量控制。在管线钢连铸生产时，由于对钢水洁净度、钢中夹杂物总量及形态的要求较高，往往在钢水炉外精炼时采用钢水钙处理工艺，钙处理工艺的应用直接导致了常规铝碳塞棒的熔损加剧、使用寿命严重降低，同时塞棒异常熔损、承受钢水冲刷导致钢水中夹杂物的量增加，从而导致钢水中夹杂物量，特别是大型夹杂物增加，对钢坯质量造成恶劣影响。目前，管线钢连铸用塞棒棒头通常采用镁碳材质，如中国专利CN201210553827.6和CN200910227625.0。镁碳质塞棒棒头料由于氧化镁膨胀系数高的原因，其热震稳定性能较差，尽管可以从结合料的角度改善其棒头与棒身的结合性能、改善其热膨胀系数的匹配性能，但其固有的热膨胀系数高的弊端，容易造成其在中包烘烤、开浇以及中包浇铸过程中发生突发的棒头断裂、局部掉块，从而造成中间包异常停浇。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种管线钢连铸用抗侵蚀中间包塞棒，该包塞棒具有良好的热震稳定性以及抵抗低熔点夹杂物侵蚀的性能。本专利技术为实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种管线钢连铸用抗侵蚀中间包塞棒，该包塞棒由棒头和棒身组成，棒头由粉体原料、粉体原料质量1-3%的热塑性固体酚醛树脂和粉体原料质量8-12%的热固性液体酚醛树脂制成，且粉体原料由以下质量百分数的粉体混合而成：8-12%的石墨、75-87%的电熔富镁尖晶石、2-6%的氧化铬绿和3-7%的添加剂，添加剂为金属硅粉、金属铝粉、碳化硼、碳化硅、氮化硼、高温沥青中的一种或几种混合。所述石墨采用鳞片石墨，固定碳含量大于98%，优选采用100#石墨和1000#超细石墨以重量比7-8:1-2的比例混合。所述电熔富镁尖晶石中氧化铝含量为55%～60%，氧化镁含量40%～45%。所述氧化铬绿为耐火材料用氧化铬绿，其氧化铬含量大于98%。所述的高温沥青，其粒度＜150目，软化点为160-170℃，灰分＜2.0%。所述热塑性固体酚醛树脂，其水分≤2.0%，游离酚2.0-4.0%，150℃时的聚合速度为45-85s，140目筛下细度≥95%。所述热固性液体酚醛树脂，其25℃时的粘度为500-800cp，水分2.5-4.0%，固含量≥67%，游离酚9-13%。本领域中现有的管线钢浇铸用塞棒都是采用MgO-C材质的棒头料，而本专利技术提出用“富镁尖晶石-C”材质的原因和机理如下：MgO-C棒头的优点是MgO具有优良的抵抗CaO-Al2O3-SiO2系低熔点夹杂物侵蚀的能力，但由于其原料中的镁砂膨胀系数大，导致MgO-C塞棒容易在浇铸过程中常常出现掉棒头、棒尖，以及掉块等突发的使用问题，导致连铸中断、打乱连铸生产节奏；而本专利技术创造性地采用“富镁尖晶石-C”棒头料，其主原料富镁尖晶石的晶相构成是正尖晶石、游离MgO，其中MgO和尖晶石成分都具有优良的抵抗CaO-Al2O3-SiO2系低熔点夹杂物侵蚀的能力，同时由于其“正尖晶石-游离氧化镁”的复合结构，使得富镁尖晶石的热膨胀系数大大降低，从而避免了钢水浇铸过程中由于热应力过大而导致的前述突发问题的发生；同时，在配料中引入氧化铬绿（Cr2O3）成分，Cr2O3在产品烧成及使用过程中，与富镁尖晶石中的游离MgO原位反应生成镁铬尖晶石（MgO-Cr2O3），这一过程既提高了制品高温强度，又提高了产品的抗渣侵蚀能力和抗钢水冲刷能力。因为镁铬尖晶石具备优良的抵抗CaO-Al2O3-SiO2系夹杂物侵蚀的性能；在浇铸温度下，棒头材料会形成MgO-Al2O3-Cr2O3固溶体，对棒头高温强度、抗侵蚀/冲刷能力的提升都是有益的；而高温沥青的引入，是建立在上述配方原理基础上的，高温沥青在高温下形成的残炭结构，具有低的弹性模量，可以在上述原理基础上，进一步提高产品使用稳定性。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1）现有技术中一般采用的电熔尖晶石都是富铝尖晶石，其Al2O3的含量为70-75%、MgO的含量为25-30%。而本专利技术采用的尖晶石是富镁尖晶石，其Al2O3的含量为55-60%、MgO的含量为40-45%；由于管线钢为Ca处理的铝镇静钢，只有提高棒头材料中的MgO含量才能确保其良好的抗侵蚀性能，而MgO质原料（镁砂）的膨胀系数大、导致产品热震稳定性能下降、高温强度降低，都会影响到产品正常使用；本专利技术的棒头材料中采用电熔富镁尖晶石，其主晶相为镁铝尖晶石和方镁石，这样，既提高了材料中的MgO含量，同时尖晶石的热膨胀系数比镁砂又明显降低，确保棒头材料有良好的抗CaO-Al2O3系低熔点夹杂物的侵蚀能力，同时又具有良好的高温强度，使棒头材料同时具备镁碳棒头的良好的抗碱性低熔点夹杂物的侵蚀能力，和可与铝碳棒头媲美的良好的热震稳定性能，同时可达到其棒头与棒身膨胀系数的一致性；2）棒头材料中含有氧化铬绿，其在产品烧成、使用过程中，可与富镁尖晶石中少量的游离MgO反应，原位生成镁铬尖晶石-镁铝尖晶石固溶体，可进一步降低棒头热膨胀系数、提高其热震稳定性能；同时，氧化铬绿具备与钢渣、钢水接触界面角大、浸润性差，具备良好的抗钢水、钢渣侵蚀性能，抑制棒头在连铸使用过程中的损毁；3）石墨粒度的选择，考虑石墨用量较少的情况下，粗粒度石墨带来的造粒困难、要求高的问题，本专利技术选择100#石墨，同时1000#超细石墨的引入，可提高石墨在泥料中的分散均匀水平，并且在烧成温度、工作温度下，与材料中的金属铝生成Al4C3、与金属硅反应生成SiC，从而提高材料高温强度，从而有利于其高温抗冲刷性能的提高；4）由于热固性结合剂的热脆性明显，常规热固性树脂结合的产品，其具备较高的弹性模量，在使用条件下产品容易呈现“热脆现象”，即容易受热冲击形成的热应力而发生损坏。当本专利技术的添加剂中含有高温沥青时，其与热固性液体树脂和热塑性固体树脂相配合形成“热固性液体树脂-热塑性固体树脂-高温沥青”的结合体系，由于高温沥青高温炭化产物具有良好的热塑性，热塑性固体树脂的碳化产物也具有一定的热塑性，这样就使本专利技术中的结合体系具有较低的弹性模量，从而赋予产品良好的热稳性能；5）本专利技术的添加剂中含有的金属粉末、尤其是氮化硼，可显著提高棒头的抗钢水/低熔点夹杂物侵蚀、抗热机械冲刷性能，及其热震稳定性能，同时，由于其用量很低，也不会显著提高产品成本，可实现成本/效益的最大化；6）本专利技术的管线钢连铸用高抗侵蚀性中间包塞棒，其物理性能指标范围值：显气孔率（950℃*10h烧后）：12-15%；常温抗折强度（950℃*10h烧后）：9-12Mpa；常温耐压强度（950℃*10h烧后）：25-35Mpa；体积密度（950℃*10h烧后）：2.80-2.95g/cm3。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步的阐述。以下各实施例中，所用的石墨采用鳞片石墨，固定碳含量大于98%；所用的电熔富镁尖晶石中氧化铝含量为55%～60%，氧化镁含量40%～45%；所用的氧化铬绿为耐火材料用氧化铬绿，其氧化铬含量大于98%；所用的高温沥青，其粒度＜150目，软化点为160-170℃，灰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管线钢连铸用抗侵蚀中间包塞棒，该包塞棒由棒头和棒身组成，其特征在于，棒头由粉体原料、粉体原料质量1‑3%的热塑性固体酚醛树脂和粉体原料质量8‑12%的热固性液体酚醛树脂制成，且粉体原料由以下质量百分数的粉体混合而成：8‑12%的石墨、75‑87%的电熔富镁尖晶石、2‑6%的氧化铬绿和3‑7%的添加剂，添加剂为金属硅粉、金属铝粉、碳化硼、碳化硅、氮化硼、高温沥青中的一种或几种混合。

【技术特征摘要】
1.一种管线钢连铸用抗侵蚀中间包塞棒，该包塞棒由棒头和棒身组成，其特征在于，棒头由粉体原料、粉体原料质量1-3%的热塑性固体酚醛树脂和粉体原料质量8-12%的热固性液体酚醛树脂制成，且粉体原料由以下质量百分数的粉体混合而成：8-12%的石墨、75-87%的电熔富镁尖晶石、2-6%的氧化铬绿和3-7%的添加剂，添加剂为金属硅粉、金属铝粉、碳化硼、碳化硅、氮化硼、高温沥青中的一种或几种混合。2.根据权利要求1所述的一种管线钢连铸用抗侵蚀中间包塞棒，其特征在于：所述石墨采用鳞片石墨，固定碳含量大于98%。3.根据权利要求1所述的一种管线钢连铸用抗侵蚀中间包塞棒，其特征在于：所述电熔富镁尖晶石中氧化铝含量为55%～60%，氧化镁含量40%～45%。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊飞，岳卫东，高海，刘缙，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南,41