一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器及其制备方法，包括外壳和套芯，所述的套芯设置于外壳的内腔中，所述的套芯包括上下设置的套芯上部、套芯下部，所述的套芯下部设置于外壳内腔的底面上，且套芯上部与套芯下部的纵向中心线与外壳内腔的纵向中心线重合，外壳和套芯的侧壁之间设有结合缝，所述的结合缝的宽度上部大、下部小，套芯下部的内腔底部设有偏离套芯内腔纵向中心线与大包浇注中心的凸起结构，所述的凸起结构为圆台形。采用本体外壳、套芯上部和套芯下部的组合结构设计，套芯上部与套芯下部采用整体设计、采用不同材质、分体制备，同时满足了冶金功能化、长寿化、低成本化的性能要求。

A combined turbulence controller for slab continuous casting tundish and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器及其制备方法
本专利技术涉及连铸耐火材料工艺
，具体涉及一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器及其制备方法。
技术介绍
在连铸机中间包内设置湍流控制器，可以改变中间包内钢水的运行路线，延长停留时间，促进夹杂物的上浮排除，对提高铸坯质量有重要作用，同时可以减缓钢包注流对中间包工作衬冲击区的冲刷，提高中间包的连浇时间。近年来，湍流控制器生产技术向冶金功能化、长寿化、低成本化发展，但现有技术生产的中间包湍流控制器，还不能同时满足冶金功能化、长寿化、低成本化的性能要求。公开号为CN103658577B的专利文献公开了一种连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，复合式湍流控制器包括外壳、底板、套芯、膨胀缝、抗氧化涂层，外壳采用镁质浇注料浇注成型，底板采用机压成型的镁碳砖砌筑，套芯采用机压成型的“扇形”镁碳砖砌筑，在外壳与底板、外壳与套芯之间设置膨胀缝，在套芯的外表面上涂抹抗氧化涂层。该专利技术的不足：内腔形状为“圆筒形”，抑制钢包注流湍流紊动能的效果差，不利于改善中间包内钢液的流动特性，同时套芯采用“扇形”镁碳砖砌筑，整体性能差，易出现脱砖，质量稳定性欠缺，生产费用较高。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供了一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器及其制备方法，采用本体外壳、套芯上部和套芯下部的组合结构设计，套芯上部与套芯下部采用整体设计、采用不同材质、分体制备，组合而成的套芯内腔形状设计基于板坯连铸中间包数值模拟研究与应用试验，同时满足了冶金功能化、长寿化、低成本化的性能要求。本专利技术解决技术问题的技术方案为：一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器，包括外壳和套芯，所述的套芯设置于外壳的内腔中，所述的套芯包括上下设置的套芯上部、套芯下部，所述的套芯下部设置于外壳内腔的底面上，且套芯上部与套芯下部的纵向中心线与外壳内腔的纵向中心线重合，外壳和套芯的侧壁之间设有结合缝，所述的结合缝的宽度上部大、下部小，可自然增大结合缝下部填充料的密度，有效阻止了结合缝自上而下贯通的渗钢问题。套芯下部的内腔底部设有偏离套芯内腔纵向中心线与大包浇注中心的凸起结构，所述的凸起结构为圆台形。本专利技术通过偏离套芯内腔纵向中心线与大包浇注中心设置凸起结构，减轻了钢流冲击凸起结构引发的喷射及对湍流控制器内腔壁的冲刷，且通过该偏心的设计，相对比将凸起结构设置于套芯内腔纵向中心线上，提高了抑制钢流湍动能的效果，且通过将凸起结构设置为圆台形，相对比圆柱形或圆锥形，既避免了钢水对其的垂直冲刷，又可以保证了其刚度，有利于凸起结构保持形状，提高湍流控制器的使用寿命。进一步地，所述的套芯上部的内腔呈上部内径小、下部内腔大的圆台形，套芯上部高度a为290～320mm，上底面圆内径d1为440～460mm，下底面圆内径d2为500-520mm，套芯下部的内腔底面为圆弧曲面，套芯下部的内腔侧壁与底面之间通过圆弧倒角过渡，该圆弧倒角的半径R为75-85mm，套芯下部的高度b为180-200mm，套芯下部的内腔底面圆的直径d1为518-538mm，套芯下部的底部的厚度c为80-100mm。通过套芯上部设计为上部开口小，下部内径大的结构，解决了钢水的飞溅的问题。进一步地，套芯上部的外形呈上底面大、下底面小的圆台形，上底面圆外径D1为710～730mm，下底面圆外径D2为650～680mm，套芯下部的外形呈上底面大、下底面小的圆台形，套芯下部的上底面圆外径D2为650～680mm，套芯下部的下底面圆外径D3为620～640mm，套芯下部的上底面内径与套芯上部的下底面内径相同，套芯下部的上底面外径与套芯上部的下底面外径相同。根据该设计，套芯的侧壁为上端厚、下端薄的结构，由于在施工过程中钢流冲刷上部比下部重，因此本设计克服了上部比下部侵蚀速率大的技术问题，延长了湍流控制器的使用寿命。进一步地，所述的凸起结构的形状为圆锥形截取20mm高的顶部而形成的圆台形，所述的圆锥形的底面圆直径d为190～210mm、高度h为190～210mm，在偏离套芯下部内腔底平面圆中心距离x为97～98mm的点为中心设置凸起结构，凸起结构与大包注流浇注中心线的距离y为15～25mm，套芯下部内腔底平面与凸起结构的侧壁通过圆弧倒角过渡，该圆弧倒角的半径r为45～55mm。进一步地，所述的结合缝的上部宽度m为10～15mm、下部宽度n为5～10mm。一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器的制备方法，包括以下步骤：自下而上依次将套芯下部、套芯上部套装于湍流控制器的外壳内，保证套芯下部、套芯上部的纵向中心线与外壳内腔的纵向中心线重合，外壳和套芯下部、套芯上部之间的结合缝采用粒度≤1mm的烧结镁砂填实，并在烧结镁砂的外表面涂抹一层厚度为25～35mm的再生镁碳质涂抹料，通过涂抹料防止结合缝内的烧结镁砂掉落及其引发的套芯松动等质量问题；自然养护1～2天，组合式板坯连铸中间包湍流控制器制备完成；所述的外壳采用镁尖晶石质浇注料浇注成型，经自然养护、加热炉内烘烤制备而成，所述外壳的形状和尺寸根据异形坯连铸中间包工作衬冲击区的形状和尺寸设计，所述镁尖晶石质浇注料为现有技术生产，MgO含量≥71wt％，体积密度≥3.03g/cm3，抗折强度(1500℃)≥9Mpa；所述的套芯上部采用再生镁碳质浇注料浇注成型，再生镁碳质浇注料的原料组成为：3mm≦粒度<5mm的废镁碳砖再生颗粒料20～25％，1mm≦粒度<3mm的废镁碳砖再生颗粒料22～25％，0.074mm≦粒度<1mm的废镁碳砖再生颗粒料15～20％，3mm≦粒度<5mm的烧结镁砂0～5％，1mm≦粒度<3mm的烧结镁砂0～5％，0.074mm≦粒度<1mm的烧结镁砂0～7％，粒度≦0.074mm的烧结镁砂10～13％，粒度≦0.045mm的轻烧氧化镁粉3.0～5.0％，粒度为200目的硅粉2～4％，硅微粉1.0～1.5％，活性α-AI2O3微粉3.0～5.0％，纯铝酸钙水泥3.2～3.8％，三聚磷酸钠0.15～0.2％，防爆纤维0.05～0.1％；所述防爆纤维由聚丙烯纤维经改性制成，具有分散性好、无烧结、无并丝、残留少、使用效果佳等特点，是各种不定型耐火材料上佳的防爆裂添加剂，特别是高强快干不定型耐火材料。长度L＝6mm，相量直径D＝0.048mm，熔点165～175℃。众所周知，含碳耐火材料具有优异的抗渣性能，其中的碳源选用鳞片石墨，是基于鳞片石墨具有发育完整的晶态碳结构，抗侵蚀性和抗氧化性优于沥青、炭黑、树脂、颗粒石墨等无定形碳，但鳞片石墨对水的润湿性能差和分散性差，以鳞片石墨为碳源研制含碳浇注料是本
公知的技术难题。现有技术研究将石墨进行造粒处理，改善其润湿性和分散性，用于研制含碳浇注料。本专利技术与现有技术的区别特征在于，把废镁碳砖再生颗粒料作为碳源，同时引入适量的硅微粉、三聚磷酸钠作为减水剂、分散剂，引入轻烧氧化镁粉、α-AI2O3微粉反应生成了镁铝尖晶石，产生体积膨胀，进一步提高了再生镁碳质干式料的抗熔渣渗透性。本专利技术所述再生镁碳质浇注料物料组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器，包括外壳(1)和套芯，所述的套芯设置于外壳的内腔中，其特征在于，所述的套芯包括上下设置的套芯上部(2)、套芯下部(3)，所述的套芯下部(3)设置于外壳(1)内腔的底面上，且套芯上部(2)与套芯下部(3)的纵向中心线与外壳(1)内腔的纵向中心线重合，外壳(1)和套芯的侧壁之间设有结合缝(4)，所述的结合缝的宽度上部大、下部小，套芯下部(3)的内腔底部设有偏离套芯内腔纵向中心线与大包浇注中心的凸起结构(5)，所述的凸起结构为圆台形。/n

【技术特征摘要】
1.一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器，包括外壳(1)和套芯，所述的套芯设置于外壳的内腔中，其特征在于，所述的套芯包括上下设置的套芯上部(2)、套芯下部(3)，所述的套芯下部(3)设置于外壳(1)内腔的底面上，且套芯上部(2)与套芯下部(3)的纵向中心线与外壳(1)内腔的纵向中心线重合，外壳(1)和套芯的侧壁之间设有结合缝(4)，所述的结合缝的宽度上部大、下部小，套芯下部(3)的内腔底部设有偏离套芯内腔纵向中心线与大包浇注中心的凸起结构(5)，所述的凸起结构为圆台形。


2.如权利要求1所述的一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器，其特征在于，所述的套芯上部(2)的内腔呈上部内径小、下部内腔大的圆台形，套芯下部(3)的内腔底面为圆弧曲面，套芯下部(3)的内腔侧壁与底面之间通过圆弧倒角过渡。


3.如权利要求2所述的一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器，其特征在于，套芯上部(2)的外形呈上底面大、下底面小的圆台形，套芯下部(3)的外形呈上底面大、下底面小的圆台形。


4.如权利要求1所述的一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器，其特征在于，所述的凸起结构的形状为圆锥形截取20mm高的顶部而形成的圆台形，所述的圆锥形的底面圆直径d为190～210mm、高度h为190～210mm。


5.如权利要求1所述的一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器，其特征在于，所述的结合缝(4)的上部宽度m为10～15mm、下部宽度n为5～10mm。


6.一种组合式板坯连铸中间包湍流控制器的制备方法，所述的外壳(1)采用镁尖晶石质浇注料浇注成型，经自然养护、加热炉内烘烤制备而成，其特征在于，包括以下步骤：自下而上依次将套芯下部(3)、套芯上部(2)套装于湍流控制器的外壳(1)内，保证套芯下部(3)、套芯上部(2)的纵向中心线与外壳(1)内腔的纵向中心线重合，外壳(1)和套芯下部(3)、套芯上部(2)之间的结合缝(4)采用粒度≤1mm的烧结镁砂填实，并在烧结镁砂的外表面涂抹一层厚度为25～35mm的再生镁碳质涂抹料，自然养护1～2天，组合式板坯连铸中间包湍流控制器制备完成；
所述的套芯上部(2)采用再生镁碳质浇注料浇注成型，再生镁碳质浇注料的原料组成为：3mm≦粒度<5mm的废镁碳砖再生颗粒料20～25％，1mm≦粒度<3mm的废镁碳砖再生颗粒料22～25％，0.074mm≦粒度<1mm的废镁碳砖再生颗粒料15～20％，3mm≦粒度<5mm的烧结镁砂0～5％，1mm≦粒度<3mm的烧结镁砂0～5％，0.074mm≦粒度<1mm的烧结镁砂0～7％，粒度≦0.074mm的烧结镁砂10～13％，粒度≦0.045mm的轻烧氧化镁粉3.0～5.0％，粒度为200目的硅粉2～4％，硅微粉1.0～1.5％，活性α-AI2O3微粉3.0～5.0％，纯铝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：武光君，郑春玉，张盈，
申请(专利权)人：莱芜钢铁集团银山型钢有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37