特钢连铸用防堵浸入式水口制造技术

本发明专利技术属于连铸用功能耐火材料。提出的特钢连铸用防堵浸入式水口具有Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－Ｃ材质的本体（１）和ＺｒＯ↓［２］－Ｃ材质渣线（２）；具有一不含碳的防堵内衬（３），该防堵内衬材质为不含碳的氧化物和非氧化物复合材料，氧化物为刚玉，尖晶石；非氧化物为氮化物，氮化物为氮化硅、氮化铝、氮化硼，氧化物的用量为７５～９５ｗｔ％，非氧化物的用量为５～２５ｗｔ％。本发明专利技术提出的防堵浸入式水口降低了水口内衬和含ＣａＯ夹杂物的反应程度，实际应用时，解决了特钢连铸过程中的水口堵塞现象。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于连铸用功能耐火材料，涉及一种特钢连铸用防堵浸入式水口，特别适用于特钢连铸中防止水口的结瘤和堵塞。
技术介绍
众所周知，浸入式水口在连铸生产中常发生堵塞现象造成钢液流动失稳，严重时甚至水口完全堵死，既影响铸坯质量，又影响正常的生产，也限制了多炉连浇。因此，解决水口堵塞一直是连铸工艺中被关注的重要技术问题，对此耐火材料工作者进行了大量的研究并开发出了多种不同类型的防堵水口。多数研究和报导认为造成水口堵塞的原因是由Al2O3在水口内壁沉积产生，其可能的过程是含SiO2和C的耐火材料通过如下反应与钢液中Al反应生成Al2O3，，；进而钢液中的非金属夹杂物在钢液涡流作用下，向水口内表面移动并附着，从而造成水口内侧结瘤，严重时完全堵塞水口。根据这种分析，开发有水口内侧复合防堵耐火材料的浸入式水口。一种是复合有ZrO2-CaO-C内衬的防堵水口，利用高温下夹杂物和复合层反应生成低熔点相被钢液带走的机理解决水口堵塞问题；另一种是复合有无硅无碳尖晶石、或刚玉等内衬的防堵水口，通过消除耐火材料和钢液中Al的反应来解决堵塞。但是，这些防堵水口在堵塞物为Al2O3时是有效的，而堵塞物为其他化合物时会失去作用。如特钢连铸时，堵塞物以铝酸钙为主；稀土钢连铸时，堵塞物主要是稀土的铝酸盐，采用上述材料防堵水口时并无明显的防堵效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种特钢连铸用防堵浸入式水口，使其不仅能解决一般常见的水口氧化铝堵塞，也能有效解决在特钢连铸中发生的水口堵塞问题。特钢连铸在钢液成分，钢液温度，钢水中的非金属夹杂物等方面都有一定的特殊性，解决特钢连铸中发生的水口堵塞要根据对堵塞物和堵塞过程的认识设计合适的防堵材质和防堵水口。可以认为水口堵塞可分为两个阶段第一阶段是钢液及其内夹杂物与水口表面作用，产生反应层或冷钢层，第二阶段为钢液中夹杂物在此反应层或冷钢层上的沉积，而且第一阶段是决定是否发生堵塞的关键。采用ZrO2-CaO-C防堵内衬或无硅无碳的尖晶石、或刚玉等防堵内衬，钢液中夹杂物或钢液中合金元素与内衬材料有明显的反应，内衬材料内表面会形成以铝酸盐为主的反应层。该反应层完全改变了原防堵内衬内表面的性质，使钢液中的铝酸钙或稀土铝酸盐等夹杂物容易在该反应层沉积，造成水口堵塞。按本专利技术，采用氧化物-非氧化物复合材料，其作用是能有效抑制第一阶段的发生，从而起到有效的防堵作用。内衬加有一定量非氧化物-氮化物的水口与钢液接触时，氮化物对钢液中夹杂物呈化学惰性，与钢液中含氧化钙或含稀土氧化物的夹杂物反应的程度要比刚玉或尖晶石等氧化物与含氧化钙或含稀土氧化物的夹杂物反应程度小得多，通钢时水口内表面能较长时间保持光滑，避免或减小了钢液中夹杂物的沉积，从而起到防堵作用。同时，氮化物高温下氧化反应会放出氮气，也能起到抑制内衬耐火材料与钢液中夹杂物或合金元素的反应和防止水口堵塞的作用。本专利技术提出的特钢连铸用防堵浸入式水口具有Al2O3-C材质的本体和ZrO2-C材质渣线；它们的配料组成与常规浸入式水口相同。具有一不含碳的防堵内衬，该防堵内衬材质为不含碳的氧化物和非氧化物复合材料，氧化物为刚玉，尖晶石；非氧化物为氮化物，氮化物为氮化硅、氮化铝、氮化硼，氧化物的用量为75～95wt％，非氧化物的用量为5～25wt％。防堵水口内衬材料可加入金属粉，如金属铝粉、硅粉、铝硅合金粉；其加入量为0～10wt％；利用它们在热处理和使用时原位反应，提高复合材料的强度。防堵水口内衬结合剂可采用酚醛树脂或无机结合剂，如、铝溶胶、铝硅溶胶、铝镁溶胶等，以无机结合剂为好，结合剂加入量为防堵内衬配料总重量的3～10％。三种制备好的坯料按一定的顺序加入成型模套一次等静压复合成型，氮气或其它保护气氛下热处理，热处理温度取1000-1350℃。不含碳防堵内衬复合在水口内腔和吐钢口内壁，防堵内衬厚度为3～5毫米。本专利技术提出的防堵浸入式水口降低了水口内衬和含CaO夹杂物的反应程度，实际应用时，解决了特钢连铸过程中的水口堵塞现象。附图说明附图1为本专利技术特钢连铸用防堵浸入式水口的示意图。图中，1、本体，2、渣线，3、内衬。具体实施例方式实施例1水口本体铝碳配料为烧结刚玉50％，电熔锆莫来石10％，烧结氧化铝粉10％，鳞片石墨25％，碳化硅粉5％，结合剂酚醛树脂为配料总重量百分比的10％；渣线锆碳配料为电熔氧化锆75％，鳞片石墨20％，碳化硅粉5％，结合剂酚醛树脂为配料总重量的10％；无碳内衬配料为烧结刚玉90％，氮化硅粉5％，金属硅粉5％，结合剂酚醛树脂为内衬配料总重量的6％。将上述本体、渣线、防堵内衬配料分别在混练机中加结合剂混练均匀，70℃烘干后按一定顺序注入胶套内等静压成型，本体铝碳料和渣线锆碳料注入外侧，内衬无碳料注入内侧，成型压力150Mpa，保压3分钟。成型后坯体在电加热梭式窑氮气气氛下1250℃4小时热处理，再经加工、刷防氧化涂料而成。实施例2水口本体铝碳配料为烧结刚玉50％，电熔锆莫来石10％，烧结氧化铝粉10％，鳞片石墨25％，碳化硅粉5％，结合剂酚醛树脂为配料总重量百分比的10％；渣线锆碳配料为电熔氧化锆75％，鳞片石墨20％，碳化硅粉5％，结合剂酚醛树脂为配料总重量百分比的10％，无碳内衬配料为烧结镁铝尖晶石70，，氮化铝粉25％，金属铝粉5％，结合剂铝溶胶(Al2O3含量25％)为内衬配料总重量的6％。将上述本体、渣线、防堵内衬配料分别在混练机中加结合剂混练均匀，70℃烘干后按一定顺序注入胶套内等静压成型，本体铝碳料和渣线锆碳料注入外侧，内衬无碳料注入内侧，成型压力130Mpa，保压3分钟。成型后坯体在电加热梭式窑氮气气氛下1300℃4小时热处理，再经加工、刷防氧化涂料而成。实施例3水口本体铝碳配料为烧结刚玉50％，电熔锆莫来石10％，烧结氧化铝粉10％，鳞片石墨25％，碳化硅粉5％，结合剂酚醛树脂为配料总重量的10％；渣线锆碳配料为电熔氧化锆75％，鳞片石墨20％，碳化硅粉5％，结合剂酚醛树脂为配料总重量的10％；无碳内衬配料为烧结刚玉35％，烧结镁铝尖晶石50％，氮化硅粉10％，金属硅粉5％，结合剂酚醛树脂为内衬配料总重量的6％。将上述本体、渣线、防堵内衬配料分别在混练机中加结合剂混练均匀，70℃烘干后按一定顺序注入胶套内等静压成型，本体铝碳料和渣线锆碳料注入外侧，内衬无碳料注入内侧，成型压力150Mpa，保压3分钟。成型后坯体在燃气梭式窑埋碳保护1300℃4小时热处理，再经加工、刷防氧化涂料而成。实施例4水口本体铝碳配料为烧结刚玉50％，电熔锆莫来石10％，烧结氧化铝粉10％，鳞片石墨25％，碳化硅粉5％，结合剂酚醛树脂为配料总重量百分比的10％；渣线锆碳配料为电熔氧化锆75％，鳞片石墨20％，碳化硅粉5％，结合剂酚醛树脂为配料总重量的10％，无碳内衬配料为烧结镁铝尖晶石93％，氮化硼粉7％，结合剂铝镁熔胶(含量Al2O318％MgO6％)为内衬配料总重量的6％。将上述本体、渣线、防堵内衬配料分别在混练机中加结合剂混练均匀，70℃烘干后按一定顺序注入胶套内等静压成型，本体铝碳料和渣线锆碳料注入外侧，内衬无碳料注入内侧，成型压力150Mpa，保压3分钟。成型后坯体在电加热梭式窑氮气气氛下1200℃4小时热处理，再经加工、刷防氧化涂料而成。实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特钢连铸用防堵浸入式水口，水口具有Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－Ｃ材质的本体（１）和ＺｒＯ↓［２］－Ｃ材质渣线（２）；本专利技术的特征是：具有一不含碳的防堵内衬（３），该防堵内衬材质为不含碳的氧化物和非氧化物复合材料，氧化物为刚玉，尖晶石；非氧化物为氮化物，氮化物为氮化硅、氮化铝、氮化硼，氧化物的用量为７５～９５ｗｔ％，非氧化物的用量为５～２５ｗｔ％。

【技术特征摘要】
1.一种特钢连铸用防堵浸入式水口，水口具有Al2O3-C材质的本体(1)和ZrO2-C材质渣线(2)；本发明的特征是具有一不含碳的防堵内衬(3)，该防堵内衬材质为不含碳的氧化物和非氧化物复合材料，氧化物为刚玉，尖晶石；非氧化物为氮化物，氮化物为氮化硅、氮化铝、氮化硼，氧化物的用量为75～95wt％，非氧化物的用量为5～25wt％。2.根据权利要求1所述的特钢连铸用防堵浸入式水口，其特征是所述防堵水口内衬厚度为3～5毫米。3.根据权利要求1所述的特钢连铸用防堵浸入式水口，其特征是所述的不含碳防堵内衬复合在水口内腔和吐钢口内壁。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国齐，杨彬，李红霞，杨金松，
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]