复合结构整体塞棒制造技术

本发明专利技术属于连铸用功能耐火材料。提出的复合结构整体塞棒，其棒身（１）为Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－Ｃ材质，棒头（２）内部材质同棒身；棒头复合有无碳陶瓷结合的耐火材料表层；该表层采用金属和氧化物为原料，金属粉为铝粉、硅粉、铝硅合金粉、铝镁合金粉中的一种，氧化物为刚玉、尖晶石、氧化镁中的一种或他们之间的两种或三种；其中刚玉包括烧结氧化铝粉；金属粉与氧化物的重量百分比为：金属粉５～２０，氧化物８０～９５。本发明专利技术制作的复合结构整体塞棒，具有一表层不含碳的棒头。该不含碳层在使用过程中的特点是不存在氧化问题，具有高的抗钢液侵蚀性、抗剥落性和高的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于连铸用功能耐火材料，主要涉及一种复合结构整体塞棒。
技术介绍
在连铸工艺中，塞棒与水口组合，起着控制钢液从中间包到结晶器的流动。棒头是塞棒的关键部位，其抗侵蚀性和抗剥落性直接关系到塞棒能否正常控流和连续铸造时间长短。目前所用的整体塞棒棒身都是铝碳材质，棒头依连铸钢种不同而选用铝碳、镁碳、尖晶石碳等含碳耐火材料。由于含碳，材料具有较好的抗热震性和抗剥落性，但在抗氧化性、抗钢液冲刷性方面明显不足，在使用寿命的进一步提高上有难度，也难以适应连铸技术的发展。特别是在连铸高氧钢时，碳的过度氧化使含炭棒头严重蚀损而不适用。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提出一种复合结构整体塞棒，使其适用于长连铸造时间要求、高氧含量等状况的连铸过程，并具有使用寿命长的特点。本专利技术提出的复合结构整体塞棒，整体塞棒棒身材质为Al2O3-C材质，其配比组成类同现有整体塞棒产品，主成分Al2O340～60wt％，C+SiC 25～35wt％，原料可采用电熔刚玉、烧结刚玉或棕刚玉等高铝原料，鳞片石墨及抗氧化添加剂，以酚醛树脂为结合剂。棒头内部材质同棒身；棒头复合有无碳陶瓷结合的耐火材料表层，该表层采用金属和氧化物为原料，金属粉为铝粉、硅粉、铝硅合金粉、铝镁合金粉中的一种，氧化物为刚玉、尖晶石、氧化镁中的一种或他们之间的两种或三种；其中刚玉包括烧结氧化铝粉；金属粉与氧化物的重量百分比为金属粉5～20，氧化物80～95。棒头表层采用的结合剂为无机结合剂，棒头复合的无碳陶瓷结合的耐火材料表层厚度为2～10mm。无机结合剂为磷酸二氢铝、铝溶胶、铝硅溶胶、铝镁溶胶，结合剂用量为表层配料重量的4～10％。不同组成的坯料按先后顺序加入成型用胶套中密封并采用等静压成型，成型压力为120～180MPa。成型好的复合结构整体塞棒棒头在热处理前加工成图纸要求尺寸。热处理在电加热的窑内进行，热处理温度为1100～1400℃，氮气气氛或将制品埋碳保护。在此热处理条件下，塞棒铝碳部分材料通过酚醛树脂炭化形成碳结合，棒头表层则通过配料中的金属组分的氮化反应或碳化反应及胶体结合剂的低温烧结作用，形成陶瓷结合的不含碳耐火材料。本专利技术制作的复合结构整体塞棒，具有一表层不含碳的棒头。该不含碳层在使用过程中的特点是不存在氧化问题，具有高的抗钢液侵蚀性、抗剥落性和高的使用寿命。附图说明附图1为本专利技术复合结构整体塞棒的示意图。图中，1、棒体，2、棒头。具体实施例方式实施例1制备的整体塞棒棒身和棒头内部铝碳配料为棕刚玉60％，烧结氧化铝粉10％，鳞片石墨22％，碳化硅粉6％，金属硅粉2％，结合剂酚醛树脂为配料重量的10％；无碳表层配料为电熔白刚玉70％，烧结Ala2O320％，金属硅粉10％，结合剂用铝硅溶胶(Al2O3含量22％，SiO2含量6％)，用量为表层配料重量的8％。将上述两种配料分别在混练机中加结合剂混练均匀，70℃烘干后注入胶套内等静压成型，先将棒身铝碳料注入到位，然后将棒头表层无碳料注入，二者界面最好取折线形，成型压力130Mpa，保压3分钟。成型后坯体在梭式窑氮气氛下1350℃3小时热处理，再经加工、刷防氧化涂料而成。实施例2棒身和棒头内部铝碳配料为棕刚玉60％，烧结氧化铝粉10％，鳞片石墨22％，碳化硅粉6％，金属硅粉2％，结合剂酚醛树脂为配料重量的10％；无碳表层配料为烧结镁铝尖晶石(Al2O376-78％的正尖晶石)67％，烧结Al2O325％，氧化镁粉3％，铝镁合金粉5％，结合剂用铝镁溶胶(Al2O3含量18％，MgO含量6％)为表层配料重量的5％。将上述两种配料分别在混练机中加结合剂混练均匀，70℃烘干后注入胶套内等静压成型，先将棒身铝碳料注入到位，然后注入棒头表层无碳料，二者界面最好取折线形，成型压力150Mpa，保压3分钟。成型后坯体在梭式窑氮气氛下1350℃3小时热处理，再经加工、刷防氧化涂料而成。实施例3棒身和棒头内部铝碳配料为电熔亚白刚玉60％，烧结氧化铝粉10％，鳞片石墨22％，碳化硅粉6％，金属硅粉2％，结合剂酚醛树脂为配料重量的10％；无碳表层配料为烧结刚玉30％，烧结镁铝尖晶石40％，烧结Al2O310％，金属铝粉20％，结合剂用铝溶胶(Al2O3含量25％)为表层配料重量的10％。将上述两种配料分别在混练机中加结合剂混练均匀，70℃烘干后注入胶套内等静压成型，先将棒身铝碳料注入到位，然后将棒头表层无碳料注入，二者界面最好取折线形，成型压力130Mpa，保压3分钟。成型后坯体在梭式窑氮气氛下1300℃3小时热处理，再经加工、刷防氧化涂料而成。实施例4棒身和棒头内部铝碳配料为电熔亚白刚玉60％，烧结氧化铝粉10％，鳞片石墨22％，碳化硅粉6％，金属硅粉2％，结合剂酚醛树脂为配料重量的10％；无碳表层配料为烧结刚玉75％，烧结Al2O315％，铝硅合金粉10％，结合剂用磷酸二氢铝溶液(Al2O3含量20％)为表层配料重量的5％。将上述两种配料分别在混练机中加结合剂混练均匀，70℃烘干后注入胶套内等静压成型，先将棒身铝碳料注入到位，然后将棒头表层无碳料注入，二者界面最好取折线形，成型压力130Mpa，保压3分钟。成型后坯体在梭式窑氮气氛下1350℃3小时热处理，再经加工、刷防氧化涂料而成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合结构的整体塞棒，所述塞棒棒身（１）为Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－Ｃ材质，棒头（２）内部材质同棒身；其特征是：棒头复合有无碳陶瓷结合的耐火材料表层；该表层采用金属和氧化物为原料，金属粉为铝粉、硅粉、铝硅合金粉、铝镁合金粉中的一种，氧化物为刚玉、尖晶石、氧化镁中的一种或他们之间的两种或三种；其中刚玉包括烧结氧化铝粉；金属粉与氧化物的重量百分比为：金属粉５～２０，氧化物８０～９５。

【技术特征摘要】
1.一种复合结构的整体塞棒，所述塞棒棒身(1)为Al2O3-C材质，棒头(2)内部材质同棒身；其特征是棒头复合有无碳陶瓷结合的耐火材料表层；该表层采用金属和氧化物为原料，金属粉为铝粉、硅粉、铝硅合金粉、铝镁合金粉中的一种，氧化物为刚玉、尖晶石、氧化镁中的一种或他们之间的两种或三种；其中刚玉包括烧结氧化铝粉；金属粉与氧化物的重量百分比为金属粉5～20，氧化物8...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金松，杨彬，李红霞，刘国齐，
申请(专利权)人：中钢集团洛阳耐火材料研究院，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]