柔性連鑄水口及其制造方法技術

本發明專利技術提供了一種柔性連鑄水口及其制造方法，屬于冶金技術領域。該水口包括：由耐火材料形成的內層，由耐火材料形成的外層，以及設置于所述內層和所述外層之間、由纖維狀材料或混有所述纖維狀材料的所述耐火材料形成的中間層。通過在水口中形成纖維材料中間層，可使水口具有一定的柔性，能夠抵抗沖擊、震動等機械外力，防止裂紋形成和脆斷，并可以在一定程度上降低烘烤溫度和時間，延長水口的使用次數和壽命。另外，制造方法簡單，而且可以制造具有一定形狀的水口。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種水口，具體涉及一種，屬于冶金

技術介紹
水口主要采用鎂質、高鋁質、氧化鋯質等耐火材料，經過高溫燒結而成。在連鑄過程中，無論是浸入式水口、大包長水口還是其他形式的水口，都會受到鋼水的沖刷，關聯設施的機械振動以及內外表面溫度不同而產生的熱應力。這些外在因素，對于沒有柔性、脆性大、抗震性能差的耐火材料來說，容易生成裂紋，甚至會產生脆斷現象，嚴重影響連鑄過程的安全生產。 為了改善水口的使用性能，許多專利中也提到了相應的方法申請號為98244314. 5的專利提出一種由上下結構體構成的連鑄復合水口，且在結構體連接處設置固定套組合，可提高水口的抗震性能，但制造過程較為復雜；申請號為200520101697.8的專利提出一種防炸裂的連鑄中間包上水口，主要方法是在上水口體中上部有鋼片抱箍；但此法只提高了水口局部區域的強度；而有更多的專利關注于開水口等形狀的設計，例如申請號為03211455. 9的專利、申請號為200810026285. O的專利、申請號為20100530950. 2的專利等，均對水口的開關等方面做出了要求，這些改進對水口的強度提出了更高的要求。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種柔性連鑄水口，該水口的使用壽命得到提高，碰撞不會斷裂，具有柔軟性。本專利技術的另一目的在于提供上述柔性連鑄水口的制造方法。本專利技術提供的柔性連鑄水口，包括由耐火材料形成的內層，由耐火材料形成的外層，以及設置于所述內層和所述外層之間、由纖維狀材料或混有所述纖維狀材料的所述耐火材料形成的中間層。優選地，所述耐火材料為鎂質、高鋁質、氧化鋯質耐火材料中的一種或多種；所述纖維狀材料為陶瓷纖維和/或碳纖維材料。優選地，所述纖維狀材料的體積占所述水口總原料體積的3_8%。優選地，當所述中間層由混有所述纖維狀材料的所述耐火材料形成時，所述中間層中的所述纖維狀材料與所述耐火材料的體積比為1-7:1。優選地，所述耐火材料為粉狀、球狀或塊狀耐火材料。上述柔性連鑄水口的制造方法，包括如下操作步驟步驟一，配料分別取形成內層和外層的耐火材料的原材料，并向耐火材料的原材料中加入結合劑進行混料，從而獲得內層生坯料和外層生坯料；將纖維狀材料編織成帶狀、條狀或布狀作為中間層坯料，或者將所述纖維狀材料與耐火材料的原材料混合形成中間層坯料；步驟二，在成型模具中進行布料首先均勻鋪設步驟一獲得的所述內層生坯料；然后將所述中間層坯料覆蓋于所述內層生坯料上；最后再將步驟一得到的所述外層生坯料均勻覆蓋于所述中間層坯料上；步驟三，布料完畢后進行等靜壓，得到所述連鑄水口的生坯；步驟四，將所述生坯干燥、浸油、磨制后，高溫燒制成水口。優選地，所述等靜壓的壓力是100_200MPa，保壓時間為20-120秒。優選地，所述生坯干燥的溫度為350_400°C，時間為10-30小時。優選地，所述高溫燒制的溫度為1200-1600°C，燒制時間為2_4小時。 優選地，所述高溫燒制的氣氛為有碳粒保護的還原氣氛，或者氮氣、惰性氣體保護的弱氧化氣氛。本專利技術的有益效果通過在水口中形成纖維材料中間層，可使水口具有一定的柔性，能夠抵抗沖擊、震動等機械外力，防止裂紋形成和脆斷，并可以在一定程度上降低烘烤溫度和時間，延長水口的使用次數和壽命。另外，制造方法簡單，而且可以制造具有一定形狀的水口。附圖說明圖I是本專利技術柔性連鑄水口的橫截面圖。其中，附圖標記說明如下1 —內層，2 —中間層，3 —外層具體實施例方式下面結合具體實施方式對本專利技術作進一步說明，但本專利技術并不限于此。本專利技術提供的柔性連鑄水口，由耐火材料形成的內層，由耐火材料形成的外層，以及設置于所述內層和所述外層之間、由纖維狀材料或混有所述纖維狀材料的耐火材料形成的中間層構成。所述耐火材料為本領域連鑄水口用常規耐火材料，優選為鎂質、高鋁質、氧化鋯質耐火材料中的一種或多種；所述纖維狀材料是耐火的，優選為陶瓷纖維和/或碳纖維材料。作為形成所述內外層的耐火材料，優選為粉狀、球狀或塊狀耐火材料。作為形成所述中間層的纖維狀材料，更優選為陶瓷纖維，其成本較低。本專利技術的鎂質耐火材料可以是方鎂石為主晶相、氧化鎂含量在80%以上的耐火材料。本專利技術的高鋁質耐火材料可以是Al2O3含量大于80%的莫來石剛玉質或剛玉莫來石質滑板磚，或Al2O3含量大于95%的電熔剛玉或燒結剛玉。本專利技術的氧化鋯質耐火材料可以是ZrO2含量為60°/Γ95%的鋯英石，或氧化鋯。本專利技術的陶瓷纖維材料優選為晶體纖維材料，包括多晶質莫來石纖維、多晶質氧化鋁纖維、多晶質氧化鋯纖維。本專利技術的碳纖維材料優選為碳含量大于99%的石墨纖維。本專利技術選擇纖維狀材料或混有纖維狀材料的耐火材料形成中間層，優選纖維狀材料的體積占水口體積的3-8%。當所述中間層由混有纖維狀材料的耐火材料形成時，所述中間層中的纖維狀材料與耐火材料的體積比為1-7:1。選擇陶瓷纖維和/或碳纖維材料作為中間層的原因如下這些纖維材料不僅具有一定的彈性和抗拉強度、耐沖擊，同時具有較高的承受高溫能力。根據組分的不同，陶瓷纖維抗拉強度為O. 04-0. 08MPa，可應用于1400-1650°C的環境中；高強度的碳纖維抗拉強度大于2000MPa，碳纖維中的石墨纖維在無氧下可耐3500°C的高溫。由于加入的纖維材料位于水口中間層，所以可以滿足溫度的要求。另外，上述纖維材料多應用于復合材料，同常用耐火材料具有良好的結合能力，利于獲得柔性水口。上述內外層使用的耐火材料可以是鎂質、高鋁質、氧化鋯質中的一種或多種。為了達到不同的性能要求，內外層的用料可以為不同混合比例的耐火材料；水口上段、渣線段、下段等可以為不同的材質；生產的水口可以采取不同的結構形式。另外，本申請中使用的纖維狀材料可以是多尺度、多形態的纖維制品。例如可以為短纖維、細纖維、也可以為長纖維、粗纖維。纖維狀材料可以通過混料的方式與形成內外層的耐火材料混合以形成中間層坯料。另外，由于纖維的強度受到截面和復合結構的影響，最優的使用方法是將一定尺寸和截面形狀的纖維材料通過編織，形成編織帶、編織條、編織布。將具有交錯結構的纖維帶、纖維條、纖維布按照布料順序加入到內層原料和外層原料之 間。為了制造本專利技術的水口，通常需要加入結合劑、燒結助劑等其他材料。所述結合劑可以是常見的浙青、焦油或者酚醛樹脂，所述燒結助劑可以是Ca0、Mg0等。本專利技術提供的上述柔性連鑄水口的制造方法，包括配料、布料、壓制成型、干燥、浸油、磨制、高溫燒制等工序。主要步驟如下步驟一，配料分別取形成內層和外層的耐火材料的原材料，并向耐火材料的原材料中加入結合劑進行混料，從而獲得內層生坯料和外層生坯料；將纖維狀材料編織成帶狀、條狀或布狀作為中間層坯料，或者將所述纖維狀材料與耐火材料的原材料混合形成中間層坯料；步驟二，在成型模具中進行布料首先均勻鋪設步驟一獲得的所述內層生坯料；然后將所述中間層坯料覆蓋于所述內層生坯料上；最后再將步驟一得到的所述外層生坯料均勻覆蓋于所述中間層坯料上；步驟三，布料完畢后進行等靜壓，得到所述連鑄水口的生坯； 步驟四，將所述生坯干燥、浸油、磨制后，高溫燒制成水口。眾所周知，為了在較低的燒制溫度下獲得致密的水口材料，應盡可能選擇較為細小的粉料作為內外層耐火材料的原材料。另外布料本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種柔性連鑄水口，其特征在于，包括：由耐火材料形成的內層，由耐火材料形成的外層，以及設置于所述內層和所述外層之間、由纖維狀材料或混有所述纖維狀材料的所述耐火材料形成的中間層。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：許榮昌，劉成寶，
申請(專利權)人：萊蕪鋼鐵集團有限公司，
類型：發明
國別省市：