一种复合式板坯连铸中间包湍流控制器制造技术

本发明专利技术涉及连铸耐火材料工艺技术领域，具体为一种复合式板坯连铸中间包湍流控制器及其制备方法，中间包湍流控制器包括外壳、套芯和底板，底板设置在外壳内腔的底部表面，套芯设置在外壳的内腔内，且套芯的纵向中心线与外壳内腔的纵向中心线重合，外壳和套芯之间设有结合缝，套芯外部为圆台形镁质预制件，套芯内部为抛物面形的内腔，底板为一整块镁碳砖，将套芯套装于湍流控制器的外壳内，外壳和套芯之间的结合缝采用烧结镁砂填实，可以延长钢液的响应时间和平均停留时间，增加活塞流体积，减小死区体积，能有效降低钢包注流的紊动能并较好地改善中间包内钢液流场，且有效解决了冲击区内注流卷渣问题。

A compound turbulence controller for slab continuous casting tundish

【技术实现步骤摘要】
一种复合式板坯连铸中间包湍流控制器
本专利技术涉及连铸耐火材料工艺
，尤其涉及一种复合式板坯连铸中间包湍流控制器。
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。CN103658577B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。但是，该专利技术的内腔形状为“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。CN109591158A公开了一种中间包稳流器，其由外壳和空心内腔整体镶嵌构成，其中，外壳的形状和尺寸设计为适配于中间包的冲击区，外壳的中心凹陷，使得外壳呈“凹”字型，外壳采用钢纤维铝镁浇注料预制件形成，其中钢纤维铝镁浇注料预制件为整体浇注成型；以及空心内腔呈筒状，并适于嵌入到外壳的中心处，空心内腔和外壳的顶部齐平，空心内腔用镁碳质预制件砌筑而成，其中碳质预制件为等静压整体压制成型；还公开一种制造中间包稳流器的方法，通过将稳流器内腔由传统的多个镁碳砖砌筑成型方法改进成整体压制成型方式，从而消除传统稳流器中的容易被侵蚀的内腔砖缝，彻底解决传统稳流器的内腔的砖缝渗钢、穿钢问题，大大延长中间包稳流器的寿命。但是，制备费用高，推广应用受限。一次性泡沫内模，采用现有技术聚苯乙烯泡沫制备，适用于各种内腔形状和规格，一次性使用，不用脱模，简单方便，省时省工，使用过程中不变形、不吸水，还有很好的抗压性、弹性和刚性。等静压成型法，是指使泥料在各方向受到相等的液体静压力的成型方法，以液体为压力传递介质，泥料装入弹性模具，在高压缸内施压成型。等静压机由高压容器和高压油泵组成。高压容器由高级合金钢制成并有一定厚度，以承受巨大压力。容器的大小根据成型制品的尺寸选用。高压容器中的液体介质可以用油、水或甘油等，一般使用刹车油或无水甘油，这两种液体的可压缩性极小，几乎可以把全部压力传递到弹性模具上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种复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、套芯和底板复合结构设计，套芯是基于水模实验研究设计的一种具有特殊内腔形状的圆台形镁质预制件，采用一次性泡沫内模和镁质浇注料浇注成型，底板是采用等静压成型的一整块镁碳砖，同时满足冶金功能化和长寿化的技术性能要求。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种复合式板坯连铸中间包湍流控制器，包括外壳、套芯和底板，所述的底板设置在外壳内腔的底部表面，所述的套芯设置在外壳的内腔内，且套芯的纵向中心线与外壳内腔的纵向中心线重合，外壳和套芯之间设有结合缝，其特征在于：所述的套芯外部为圆台形镁质预制件，使得套芯上部的侧壁厚度大于下部的侧壁厚度，适应了套芯上部的侧壁冲刷、侵蚀速率大于下部的侧壁，实现了套芯侧壁各部位的使用寿命同步，而套芯的内、外壁整体采用旋转面设计，消除了套芯侧壁热应力集中引发的裂纹问题，所述的套芯内部为抛物面形的内腔，所述的底板为一整块镁碳砖，该内腔分为套芯内腔上部、套芯内腔下部，所述的套芯内腔上部为截面为圆弧的旋转面，所述的套芯内腔下部为内凹的旋转抛物面，所述的套芯内腔的底部开口，采用该形状的内腔，中间内钢液的流动状态有直接影响，延长钢液的响应时间和平均停留时间，增加活塞流体积，减小死区体积，能有效降低钢包注流的紊动能并较好地改善中间包内钢液流场，且有效解决了冲击区内注流卷渣问题。优选的，所述的外壳内腔底部设有内凹腔，所述的底板与内凹腔匹配，底板与内腔底部在同一平面内，在浇注外壳内腔底部时，通过埋设胎模，预留安置底板的内凹腔。优选的，所述的套芯采用一次性泡沫内模和镁质浇注料浇注成型的圆台形镁质预制件，所述的底板是采用等静压成型的一整块镁碳砖。进一步的，所述的圆台形套芯的上底面的直径D1为720～750mm，圆台下底面的直径D2为635～665mm；所述湍流控制器的套芯的套芯内腔上部呈喇叭口形，外口直径￠为480～500mm，圆弧半径R为75～80mm，套芯内腔上部的高度a为80～100mm，采用上述形状的套芯内腔上部的形状设计，有利于有效降低钢包注流的紊动能并较好地改善中间包内钢液流场，可以减小钢流对内腔壁的冲刷，保持内腔壁的形状，提高使用寿命；进一步的，套芯内腔下部呈上口小、下口大，所述的套芯内部上口直径d1为420～440mm，下口直径d2为460～480mm，套芯内腔下部的高度h为320～350mm，特殊套芯内腔下部形状的设计，改变了钢流的运行轨迹、延长了流动路线，延长了钢液在中间包内的平均停留时间。优选的，所述底板的底面呈正方形，边长c比d2大40～60mm，厚度b为90～110mm，使得套芯的底部压住底板，防止底板漂浮，且保证钢流不冲击到底板之外的外壳上。优选的，所述结合缝的宽度上部大、下部小，上部宽度m为10～15mm，下部宽度n为5～10mm，可自然增大结合缝下部填充料的密度，有效阻止结合缝自上而下贯通的渗钢问题。采用上述尺寸下的中间包湍流控制器，可以使钢液在中间包内的平均停留时间同比提高6.7％以上，死区比例同比减少5.2％以上，夹杂物去除率同比提高10％以上。采用上述内腔形状的中间包湍流控制器的制备方法，包括以下步骤：一、将外壳采用镁尖晶石质浇注料浇注成型；二、将套芯采用一次性泡沫内模和镁质浇注料浇注成型；三、将底板采用等静压成型法制备成一整块镁碳砖；四、在烧结镁砂的外表面涂抹一层厚度为25-35mm的镁质涂抹料；五、将套芯套装于湍流控制器的外壳内，保证套芯的纵向中心线与外壳内腔的纵向中心线重合，外壳和套芯之间的结合缝采用粒度≤1mm的烧结镁砂填实，自然养护1～2天。所述外壳的形状和尺寸根据连铸中间包工作衬冲击区的形状和尺寸设计，采用现有技术生产的镁尖晶石质浇注料浇注成型，经自然养护、加热炉内烘烤后制备而成。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。优选的，所述镁碳质涂抹料，是指现有技术采用废镁碳砖再生颗粒料1mm≦粒度<3mm，0.074mm＜粒度<1mm的再生镁碳质颗粒料与烧结镁砂细粉、软质黏土、硅微粉、三聚磷酸钠等按照一定配比配制而成的涂抹料，其中再生镁碳质颗粒料重量百分比为60～70％。根据本专利技术优选的，套芯采用一次性泡沫内模和镁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合式板坯连铸中间包湍流控制器，包括外壳(1)、套芯(2)和底板(6)，所述的底板(6)设置在外壳(1)内腔的底部表面，所述的套芯(2)设置在外壳(1)的内腔内，且套芯(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(2)之间设有结合缝(3)，其特征在于：所述的套芯(2)为采用一次性泡沫内模(7)和镁质浇注料浇注成型的圆台形镁质预制件，所述的底板(6)是采用等静压成型的一整块镁碳砖，所述的套芯(2)内部为抛物面形的内腔，该内腔分为套芯内腔上部(4)和套芯内腔下部(5)，所述的套芯内腔上部(4)为截面为圆弧的旋转面，所述的套芯内腔下部(5)为内凹的旋转抛物面。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合式板坯连铸中间包湍流控制器，包括外壳(1)、套芯(2)和底板(6)，所述的底板(6)设置在外壳(1)内腔的底部表面，所述的套芯(2)设置在外壳(1)的内腔内，且套芯(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(2)之间设有结合缝(3)，其特征在于：所述的套芯(2)为采用一次性泡沫内模(7)和镁质浇注料浇注成型的圆台形镁质预制件，所述的底板(6)是采用等静压成型的一整块镁碳砖，所述的套芯(2)内部为抛物面形的内腔，该内腔分为套芯内腔上部(4)和套芯内腔下部(5)，所述的套芯内腔上部(4)为截面为圆弧的旋转面，所述的套芯内腔下部(5)为内凹的旋转抛物面。


2.根据权利要求1所述的一种复合式板坯连铸中间包湍流控制器，其特征在于：所述的外壳(1)内腔底部设有内凹腔，所述的底板(6)与内凹腔匹配，底板(6)与内腔底部在同一平面内。


3.根据权利要求2所述的一种复合式板坯连铸中间包湍流控制器，其特征在于：所述的圆台形的套芯(2)的上底面的直径D1为720～750mm，圆台下底面的直径D2为635～665mm。


4.根据权利要求3所述的一种复合式板坯连铸中间包湍流控制器，其特征在于：所述的套芯(2)的套芯内腔上部(4)呈喇叭口形，外口直径￠为480～500mm，圆弧半径R为75～80mm，套芯内腔上部(4)的高度a为80～100mm。


5.根据权利要求4所述的一种复合式板坯连铸中间包湍流控制器，其特征在于：套芯内腔下部(5)呈上口小、下口大，所述的套芯内腔下部(5)的上口直径d1为420～440mm，下口直径d2为460～480mm，套芯内腔下部(5)的高度h为320～350mm。


6.根据权利要求1-5任一所述的一种复合式板坯连铸中间包湍流控制器，其特征在于：所述底板(6)的底面呈正方形，边长c比d2大40～60mm，厚度b为90～110mm。


7.根据权利要求1-5任一所述的一种复合式板坯连铸中间包湍流控制器，其特征在于：所述结合缝(3)的宽度上部大、下部小，上部宽度m为10～15mm，下部宽度n为5～10mm。


8.根据权利要求1-7任一所述的一种复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：
一、将外壳(1)采用镁尖晶石质浇注料浇注成型，所述外壳(1)的形状和尺寸根据连铸中间包工作衬冲击区的形状和尺寸设计，采用现有技术生产的镁尖晶石质浇注料浇注成型，经自然养护、加热炉内烘烤后制备而成；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；
二、将套芯(2)采用一次性泡沫内模(7)和镁质浇注料浇注成型，套芯(2)采用一次性泡沫内模(7)和镁质浇注料浇注成型的制备方法，包括以下步骤：将所述用于套芯(2)的镁质浇注料加入混料机内干混2～3分钟，加物料总重量4.0～5.0％的水，湿混4～6分钟，混匀后放入安置一次性泡沫内模(7)的套芯浇注外模(8)内，用振动棒振实，无大的气泡冒出时，套芯(2)的生坯浇注完成，凝固12～...

【专利技术属性】
技术研发人员：武光君，郭伟达，李强笃，宁伟，冯启超，张海波，武玉利，
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