專利名稱：一種連鑄低碳易切削鋼用尖晶石質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新型連鑄功能耐火材料領(lǐng)域，提供的一種連鑄用尖晶石質(zhì)復(fù)合整體塞 棒的制作方法。
背景技術(shù)：
整體塞棒安裝于連鑄中間包內(nèi)，工作時通過調(diào)整整體塞棒棒頭和整體式浸入式水 口或中間包上水口碗部配合間隙，控制連鑄工藝中鋼水從中間包到結(jié)晶器流量，以保證鋼 水在結(jié)晶器中液面穩(wěn)定和連鑄工藝的穩(wěn)定。其規(guī)格依據(jù)中間包不同而異，在結(jié)構(gòu)上還可以 設(shè)計成在棒頭吹氬氣，即從塞棒連接桿中心通入氬氣，在棒頭吹出，可起到減少鋼液中夾雜 物和防止沉積的作用。根據(jù)塞棒的使用特點，通常對塞棒的不同部位采用不同的配料組成， 棒身和渣線通常用鋁碳材料，而棒頭是塞棒最關(guān)鍵的部位，工作時會受到鋼水的沖刷和侵 蝕，其抗沖蝕性能決定了塞棒的控流穩(wěn)定性和使用壽命，依據(jù)不同的澆注條件通常是采用 A1203-C質(zhì)和MgO-C質(zhì)，前者比后者棒頭更適合普通鋼和鋁鎮(zhèn)靜鋼，而后者更適合鈣處理鋼 以及高錳鋼，在特別的強侵蝕情況下也會有&02-C質(zhì)材料，在澆注高氧鋼時采用尖晶石碳 材料。整體塞棒用尖晶石碳復(fù)合材料是以尖晶石和石墨為主原料，以液體酚醛樹脂等有 機物為結(jié)合劑而制成的碳復(fù)合耐火材料。由于尖晶石碳復(fù)合材料中尖晶石具有熔點高、抗 鋼水侵蝕性高等特點；石墨具有較高的抗侵潤性等特點，因此這種材料具有優(yōu)異的抗侵蝕 性，被廣泛用于使用連續(xù)鑄鋼過程。隨著澆鑄時間的延長和澆鑄條件的惡化，特別是冶煉 高品質(zhì)低碳易切削鋼如Y12、Y15等鋼種的需要，普通的尖晶石碳材料在使用過程中沖刷量 大，侵蝕量大，難以滿足實際需要。通過降低尖晶石碳材料的碳含量，添加少量鋁硅合金粉 和活性氧化鋁微粉，可以在很大程度上提高尖晶石碳材料的抗沖刷性，但這是在犧牲材料 抗熱沖擊性的條件下獲得的。所以，尋求一種既具有高抗熱沖擊性又具有高耐沖刷性的尖 晶石碳復(fù)合材料對提高整體塞棒的壽命有積極意義。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明目的是提供一種連鑄低碳易切削鋼用尖晶石質(zhì)復(fù)合 整體塞棒的制作方法。為完成上述發(fā)明目的，本方面所采用的技術(shù)方案為一種連鑄低碳易切削鋼用尖 晶石質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制作方法，所述整體塞棒的棒身為鋁碳材料，棒頭為尖晶石碳復(fù)合 材料，棒頭與棒身之間采用鋁碳材料和尖晶石碳復(fù)合材料的混合過渡料；對棒頭材料、棒身 材料和過渡料分別按照配比將原料混合均勻，經(jīng)真空造粒，所獲泥料經(jīng)Mh困料方可使用， 然后將棒身材料、過渡料和棒頭材料依次加入到膠套中等靜壓成型，過渡料的加入高度控 制在20-30mm之間；等靜壓成型壓力為115_125MPa，制成的塞棒毛坯在還原氣氛中熱處理， 熱處理溫度為950-1100°C ；再經(jīng)加工整形、噴涂防氧化涂層、包裝等制得整體塞棒。
優(yōu)選的，所述的棒頭材料配比為主要原料為80-90%電熔尖晶石及5-12%的石 墨，配料為2-6%的鋁硅合金粉、2-5%的活性氧化鋁微粉、5-10%的酚醛樹脂。 優(yōu)選的，所述的棒身材料配比32_42%的特級礬土、28-38%的剛玉、18-24%的鱗 片狀石墨、1-4%的SiC和2-3%的Si。優(yōu)選的，中混合料的配比為棒頭材料與棒身材料的比例為3 2。優(yōu)選的，所述的棒頭材料中所用原料粒度組成為尖晶石為0.5-0. 2mm，其中 +0. 3mm > 60 % ；0. 2-0. 1mm，其中-0. Imm < 10% ；-0. 044mm，其中-0. 044mm >80% ；鋁硅 合金粉為1000目，-0. 013謹(jǐn)>80% ；活性氧化鋁微粉為0. 02謹(jǐn)，-0. 02謹(jǐn)>60%。優(yōu)選的，所述的棒身材料中所用原料粒度組成為特級礬土 3-lmm，其中+2mm > 50%, -Imm < 10% ； 1-0. 5mm，其中-0. 5mm < 10% ；棕剛玉選自 24#，36#，80#，180# 中的一 種或幾種，石墨為鱗片石墨50#，80#中的一種或兩種。優(yōu)選的，所述的棒頭材料，其特征在于所述的金屬Al-Si合金粉中采用20% Si、 25% Si,30% Si中的一種或幾種復(fù)合；優(yōu)選的，所述的棒頭材料中酚醛樹脂結(jié)合劑的組成為0-25%固體熱固性酚醛樹脂 和75% -100%液體熱塑性酚醛樹脂的混合物；先將固體酚醛樹脂與原料均勻混合，再均勻 加入液體酚醛樹脂的結(jié)合劑。本發(fā)明的有益效果是對于澆注低碳易切削鋼Y12、Y15鋼普通尖晶石材料抗沖刷 性差，抗侵蝕差的特點，通過降低尖晶石材料所用石墨含量，添加能夠在熱處理過程中促進 材料原位再燒結(jié)的鋁硅合金，和能夠在熱處理過程中形成原位尖晶石的活性氧化鋁微粉提 高材料的致密度和強度，保證棒頭材料使用時的抗熱鋼水沖刷性。
具體實施例方式下面結(jié)合實例對本發(fā)明加以說明實施例中，尖晶石碳材料為Al2O3含量73-76%、Mg0含量為21_24%的電熔尖晶石 砂為主原料，并加入有2-6%的鋁硅合金粉、2-5%的活性氧化鋁微粉和5-9%的石墨；棒身 采用普通的鋁碳材料。塞棒用鋁碳材料是以礬土、剛玉和石墨為主要原料，另外材料中還添 加了少量的SiC和Si，以提高材料的抗氧化性。在整體塞棒的制作過程中，首先對頭部料 和棒身料分別按照配比將原料混合均勻，經(jīng)真空造粒，所獲泥料經(jīng)24h困料方可使用，然后 按棒頭材料棒身材料為3 2的比例制作過渡料，過渡料要求攪拌混合均勻；然后將棒身 材料、過渡料和棒頭材料依次加入到膠套中等靜壓成型，過渡料的加入高度控制在20-30mm 之間；等靜壓成型壓力為115-125MPa，制成的塞棒毛坯在還原氣氛中熱處理，熱處理溫度 為 950-1IOO0Cο實施例的不同主要在于棒頭材料的組成設(shè)計。實施例1 棒身鋁碳材料中礬土 36%，剛玉占35%%，石墨占22%，SiC添加4%， Si添加3% ；棒頭尖晶石材料中尖晶石84%，石墨8 %，鋁硅合金粉3 %，活性氧化鋁粉 5%，鋁硅合金粉中硅含量為30%，該實施例中過渡料的加入高度為30mm，其中所加入的 棒頭和棒身材料分別按配比將原料進行均勻混合，再經(jīng)真空造粒制得；等靜壓成型壓力為 115MPa,制成的塞棒毛坯在還原氣氛中熱處理，熱處理溫度為970°C。實施例2 棒身鋁碳材料中礬土 37%，剛玉占35%%，石墨占24%，SiC添加2%，Si添加2 % ；棒頭尖晶石材料中尖晶石85 %，石墨7 %，鋁硅合金粉2 %，活性氧化鋁粉6 %， 其中鋁硅合金粉中硅含量為20%，該實施例中過渡料的加入高度為30mm，其中所加入的 棒頭和棒身材料分別按配比將原料進行均勻混合，再經(jīng)真空造粒制得；等靜壓成型壓力為 120MPa,制成的塞棒毛坯在還原氣氛中熱處理，熱處理溫度為980°C。
實施例3 棒身鋁碳材料中礬土 36%，剛玉占；34%%，石墨占25%，SiC添加3%， Si添加2 % ；棒頭尖晶石材料中尖晶石86 %，石墨6 %，鋁硅合金粉2 %，活性氧化鋁粉6 %， 其中鋁硅合金粉中硅含量為30%，該實施例中過渡料的加入高度為30mm，其中所加入的 棒頭和棒身材料分別按配比將原料進行均勻混合，再經(jīng)真空造粒制得；等靜壓成型壓力為 125MPa,制成的塞棒毛坯在還原氣氛中熱處理，熱處理溫度為1000°C。
權(quán)利要求
1.一種連鑄低碳易切削鋼用尖晶石質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制作方法，其特征在于所述塞 棒棒頭為尖晶石碳復(fù)合材料，棒身為鋁碳材料，棒頭與棒身之間的過渡料為尖晶石碳復(fù)合 材料和鋁碳材料的混合材料，制作步驟如下(1)首先按正常配比配制棒頭材料和棒身材料(2)配置過渡料將按步驟(1)所得的棒頭材料與棒身材料制作混合料，攪拌混合均勻后即得過渡料；(3)將步驟(1)所得的棒頭材料、棒身材料和過渡料分別混合均勻，再經(jīng)真空造粒，所 獲泥料經(jīng)M小時困料后方可使用；(4)靜壓成型將上述O)、(3)步驟所得的棒身材料、過渡料和棒頭材料依次加入到膠套中等靜壓成 型，過渡料的加入高度控制在20-30mm之間，等靜壓成型壓力為115_125MPa ；(5)熱處理將步驟(4)制成的塞棒毛坯在還原氣氛中熱處理，熱處理溫度為950-1100°C ；(6)整形，將干燥后的制品根據(jù)要求進行整形；(7)噴涂防氧化涂層，在制品的表面噴涂一層防氧化涂層；(8)包裝制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄低碳易切削鋼用尖晶石質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制作方法，其 特征在于步驟(1)中棒頭材料配比為主要原料為80-90%電熔尖晶石及5-12%的石墨，配 料為2-6%的鋁硅合金粉、2-5%的活性氧化鋁微粉、5-10%的酚醛樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄低碳易切削鋼用尖晶石質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制作方法，其 特征在于步驟(1)中棒身材料配比32-42%的特級礬土、28-38%的剛玉、18- %的鱗片 狀石墨、1-4%的SiC和2-3%的Si。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄低碳易切削鋼用尖晶石質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制作方法，其 特征在于步驟O)中混合料的配比為棒頭材料與棒身材料的比例為3 2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄低碳易切削鋼用尖晶石質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制作方法， 其特征在于步驟(1)所述的棒頭材料中所用原料粒度組成為尖晶石為0. 5-0. 2mm，其中 +0. 3mm > 60 % ；0. 2-0. 1mm，其中-0. Imm < 10% ；-0. 044mm，其中-0. 044mm >80% ；鋁硅 合金粉為1000目，-0. 013謹(jǐn)>80% ；活性氧化鋁微粉為0. 02謹(jǐn)，-0. 02謹(jǐn)>60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄低碳易切削鋼用尖晶石質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制作方法， 其特征在于步驟(1)所述的棒身材料中所用原料粒度組成為特級礬土 3-lmm，其中+2mm > 50%, -Imm < 10% ； 1-0. 5mm，其中-0. 5mm < 10% ；棕剛玉選自 24#，36#，80#，180# 中的一 種或幾種，石墨為鱗片石墨50#，80#中的一種或兩種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄低碳易切削鋼用尖晶石質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制作方法，其 特征在于步驟(1)所述的棒頭材料，其特征在于所述的金屬Al-Si合金粉中采用20% Si、 25% Si,30% Si中的一種或幾種復(fù)合；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄低碳易切削鋼用尖晶石質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制作方法，其 特征在于步驟(1)所述的棒頭材料中酚醛樹脂結(jié)合劑的組成為0-25%固體熱固性酚醛樹 脂和75% -100%液體熱塑性酚醛樹脂的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的連鑄低碳易切削鋼用尖晶石質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制作方法，其 特征在于步驟(1)結(jié)合劑的加入方法為先將固體酚醛樹脂與原料均勻混合，再均勻加入 液體酚醛樹脂的結(jié)合劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄低碳易切削鋼用尖晶石質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制作方法， 其特征在于步驟(4)中過渡料的加入高度控制在20-30mm之間。
全文摘要
本發(fā)明屬于新型連鑄功能耐火材料領(lǐng)域，提供的一種連鑄低碳易切削鋼用尖晶石質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制作方法，整體塞棒的棒身為鋁碳材料，塞棒頭部為尖晶石質(zhì)復(fù)合材料，棒頭和棒身之間采用鋁碳材料和尖晶石質(zhì)復(fù)合材料的混合過渡料；棒頭材料的主要原料為電熔尖晶石，并加入有2-6％的鋁硅合金粉、2-5％的活性氧化鋁微粉和5-9％的石墨；本發(fā)明通過降低尖晶石材料所用石墨的含量，添加能夠在熱處理過程中促進材料原位再燒結(jié)的鋁硅合金，和能夠在熱處理過程中形成原位尖晶石的活性氧化鋁微粉提高材料的致密度和強度，保證棒頭材料使用時的抗熱鋼水沖刷性。
文檔編號B22D41/18GK102039403SQ20111002045
公開日2011年5月4日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者馮改山, 張建超, 徐延慶, 焉鳳明, 王曉東, 王次明, 田海玉, 趙繼增 申請人:上海利爾耐火材料有限公司, 北京利爾高溫材料股份有限公司, 洛陽利爾耐火材料有限公司