復合結(jié)構整體塞棒制造技術

本發(fā)明專利技術屬于連鑄用功能耐火材料。提出的復合結(jié)構整體塞棒，其棒身（１）為Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－Ｃ材質(zhì)，棒頭（２）內(nèi)部材質(zhì)同棒身；棒頭復合有無碳陶瓷結(jié)合的耐火材料表層；該表層采用金屬和氧化物為原料，金屬粉為鋁粉、硅粉、鋁硅合金粉、鋁鎂合金粉中的一種，氧化物為剛玉、尖晶石、氧化鎂中的一種或他們之間的兩種或三種；其中剛玉包括燒結(jié)氧化鋁粉；金屬粉與氧化物的重量百分比為：金屬粉５～２０，氧化物８０～９５。本發(fā)明專利技術制作的復合結(jié)構整體塞棒，具有一表層不含碳的棒頭。該不含碳層在使用過程中的特點是不存在氧化問題，具有高的抗鋼液侵蝕性、抗剝落性和高的使用壽命。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于連鑄用功能耐火材料，主要涉及一種復合結(jié)構整體塞棒。
技術介紹
在連鑄工藝中，塞棒與水口組合，起著控制鋼液從中間包到結(jié)晶器的流動。棒頭是塞棒的關鍵部位，其抗侵蝕性和抗剝落性直接關系到塞棒能否正常控流和連續(xù)鑄造時間長短。目前所用的整體塞棒棒身都是鋁碳材質(zhì)，棒頭依連鑄鋼種不同而選用鋁碳、鎂碳、尖晶石碳等含碳耐火材料。由于含碳，材料具有較好的抗熱震性和抗剝落性，但在抗氧化性、抗鋼液沖刷性方面明顯不足，在使用壽命的進一步提高上有難度，也難以適應連鑄技術的發(fā)展。特別是在連鑄高氧鋼時，碳的過度氧化使含炭棒頭嚴重蝕損而不適用。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的就在于提出一種復合結(jié)構整體塞棒，使其適用于長連鑄造時間要求、高氧含量等狀況的連鑄過程，并具有使用壽命長的特點。本專利技術提出的復合結(jié)構整體塞棒，整體塞棒棒身材質(zhì)為Al2O3-C材質(zhì)，其配比組成類同現(xiàn)有整體塞棒產(chǎn)品，主成分Al2O340～60wt％，C+SiC 25～35wt％，原料可采用電熔剛玉、燒結(jié)剛玉或棕剛玉等高鋁原料，鱗片石墨及抗氧化添加劑，以酚醛樹脂為結(jié)合劑。棒頭內(nèi)部材質(zhì)同棒身；棒頭復合有無碳陶瓷結(jié)合的耐火材料表層，該表層采用金屬和氧化物為原料，金屬粉為鋁粉、硅粉、鋁硅合金粉、鋁鎂合金粉中的一種，氧化物為剛玉、尖晶石、氧化鎂中的一種或他們之間的兩種或三種；其中剛玉包括燒結(jié)氧化鋁粉；金屬粉與氧化物的重量百分比為金屬粉5～20，氧化物80～95。棒頭表層采用的結(jié)合劑為無機結(jié)合劑，棒頭復合的無碳陶瓷結(jié)合的耐火材料表層厚度為2～10mm。無機結(jié)合劑為磷酸二氫鋁、鋁溶膠、鋁硅溶膠、鋁鎂溶膠，結(jié)合劑用量為表層配料重量的4～10％。不同組成的坯料按先后順序加入成型用膠套中密封并采用等靜壓成型，成型壓力為120～180MPa。成型好的復合結(jié)構整體塞棒棒頭在熱處理前加工成圖紙要求尺寸。熱處理在電加熱的窯內(nèi)進行，熱處理溫度為1100～1400℃，氮氣氣氛或?qū)⒅破仿裉急Ｗo。在此熱處理條件下，塞棒鋁碳部分材料通過酚醛樹脂炭化形成碳結(jié)合，棒頭表層則通過配料中的金屬組分的氮化反應或碳化反應及膠體結(jié)合劑的低溫燒結(jié)作用，形成陶瓷結(jié)合的不含碳耐火材料。本專利技術制作的復合結(jié)構整體塞棒，具有一表層不含碳的棒頭。該不含碳層在使用過程中的特點是不存在氧化問題，具有高的抗鋼液侵蝕性、抗剝落性和高的使用壽命。附圖說明附圖1為本專利技術復合結(jié)構整體塞棒的示意圖。圖中，1、棒體，2、棒頭。具體實施例方式實施例1制備的整體塞棒棒身和棒頭內(nèi)部鋁碳配料為棕剛玉60％，燒結(jié)氧化鋁粉10％，鱗片石墨22％，碳化硅粉6％，金屬硅粉2％，結(jié)合劑酚醛樹脂為配料重量的10％；無碳表層配料為電熔白剛玉70％，燒結(jié)Ala2O320％，金屬硅粉10％，結(jié)合劑用鋁硅溶膠(Al2O3含量22％，SiO2含量6％)，用量為表層配料重量的8％。將上述兩種配料分別在混練機中加結(jié)合劑混練均勻，70℃烘干后注入膠套內(nèi)等靜壓成型，先將棒身鋁碳料注入到位，然后將棒頭表層無碳料注入，二者界面最好取折線形，成型壓力130Mpa，保壓3分鐘。成型后坯體在梭式窯氮氣氛下1350℃3小時熱處理，再經(jīng)加工、刷防氧化涂料而成。實施例2棒身和棒頭內(nèi)部鋁碳配料為棕剛玉60％，燒結(jié)氧化鋁粉10％，鱗片石墨22％，碳化硅粉6％，金屬硅粉2％，結(jié)合劑酚醛樹脂為配料重量的10％；無碳表層配料為燒結(jié)鎂鋁尖晶石(Al2O376-78％的正尖晶石)67％，燒結(jié)Al2O325％，氧化鎂粉3％，鋁鎂合金粉5％，結(jié)合劑用鋁鎂溶膠(Al2O3含量18％，MgO含量6％)為表層配料重量的5％。將上述兩種配料分別在混練機中加結(jié)合劑混練均勻，70℃烘干后注入膠套內(nèi)等靜壓成型，先將棒身鋁碳料注入到位，然后注入棒頭表層無碳料，二者界面最好取折線形，成型壓力150Mpa，保壓3分鐘。成型后坯體在梭式窯氮氣氛下1350℃3小時熱處理，再經(jīng)加工、刷防氧化涂料而成。實施例3棒身和棒頭內(nèi)部鋁碳配料為電熔亞白剛玉60％，燒結(jié)氧化鋁粉10％，鱗片石墨22％，碳化硅粉6％，金屬硅粉2％，結(jié)合劑酚醛樹脂為配料重量的10％；無碳表層配料為燒結(jié)剛玉30％，燒結(jié)鎂鋁尖晶石40％，燒結(jié)Al2O310％，金屬鋁粉20％，結(jié)合劑用鋁溶膠(Al2O3含量25％)為表層配料重量的10％。將上述兩種配料分別在混練機中加結(jié)合劑混練均勻，70℃烘干后注入膠套內(nèi)等靜壓成型，先將棒身鋁碳料注入到位，然后將棒頭表層無碳料注入，二者界面最好取折線形，成型壓力130Mpa，保壓3分鐘。成型后坯體在梭式窯氮氣氛下1300℃3小時熱處理，再經(jīng)加工、刷防氧化涂料而成。實施例4棒身和棒頭內(nèi)部鋁碳配料為電熔亞白剛玉60％，燒結(jié)氧化鋁粉10％，鱗片石墨22％，碳化硅粉6％，金屬硅粉2％，結(jié)合劑酚醛樹脂為配料重量的10％；無碳表層配料為燒結(jié)剛玉75％，燒結(jié)Al2O315％，鋁硅合金粉10％，結(jié)合劑用磷酸二氫鋁溶液(Al2O3含量20％)為表層配料重量的5％。將上述兩種配料分別在混練機中加結(jié)合劑混練均勻，70℃烘干后注入膠套內(nèi)等靜壓成型，先將棒身鋁碳料注入到位，然后將棒頭表層無碳料注入，二者界面最好取折線形，成型壓力130Mpa，保壓3分鐘。成型后坯體在梭式窯氮氣氛下1350℃3小時熱處理，再經(jīng)加工、刷防氧化涂料而成。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種復合結(jié)構的整體塞棒，所述塞棒棒身（１）為Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－Ｃ材質(zhì)，棒頭（２）內(nèi)部材質(zhì)同棒身；其特征是：棒頭復合有無碳陶瓷結(jié)合的耐火材料表層；該表層采用金屬和氧化物為原料，金屬粉為鋁粉、硅粉、鋁硅合金粉、鋁鎂合金粉中的一種，氧化物為剛玉、尖晶石、氧化鎂中的一種或他們之間的兩種或三種；其中剛玉包括燒結(jié)氧化鋁粉；金屬粉與氧化物的重量百分比為：金屬粉５～２０，氧化物８０～９５。

【技術特征摘要】
1.一種復合結(jié)構的整體塞棒，所述塞棒棒身(1)為Al2O3-C材質(zhì)，棒頭(2)內(nèi)部材質(zhì)同棒身；其特征是棒頭復合有無碳陶瓷結(jié)合的耐火材料表層；該表層采用金屬和氧化物為原料，金屬粉為鋁粉、硅粉、鋁硅合金粉、鋁鎂合金粉中的一種，氧化物為剛玉、尖晶石、氧化鎂中的一種或他們之間的兩種或三種；其中剛玉包括燒結(jié)氧化鋁粉；金屬粉與氧化物的重量百分比為金屬粉5～20，氧化物8...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：楊金松，楊彬，李紅霞，劉國齊，
申請(專利權)人：中鋼集團洛陽耐火材料研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：41[中國|河南]