專利名稱：一種連鑄用鎂碳復(fù)合整體塞棒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新型耐火材料制備技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種連鑄用鎂碳復(fù)合整體塞棒
的制備方法。
背景技術(shù)：
整體塞棒用于連鑄中間包內(nèi)，通過塞棒棒頭和浸入式水口碗部配合控制流入結(jié)晶 器內(nèi)鋼水的流量。采用塞棒可以降低事故率，提高鋼坯質(zhì)量。在整體塞棒內(nèi)還可設(shè)計(jì)吹氬 孔以向浸入式水口吹氬，防止水口堵塞。目前整體塞棒本體材料主要為鋁碳質(zhì)，并含有一定 的熔融石英。在使用時(shí)整體塞棒要經(jīng)受156(TC到110(TC左右的熱沖擊，整體塞棒必須具有
一定的抗熱沖擊性，不能出現(xiàn)斷頭、棒尖掉等問題，否則就會(huì)引起連鑄的中斷，給鋼廠造成 較大的經(jīng)濟(jì)損失。另外使用過程中塞棒頭部受鋼水沖蝕嚴(yán)重，其抗侵蝕、抗沖刷性能的好壞 是決定其使用壽命的關(guān)鍵因素。為提高塞棒的使用壽命，根據(jù)所澆鋼種的不同，棒頭可采用
A1203-C質(zhì)、MgO-C質(zhì)或Zr02-C質(zhì)材料。如澆鑄高錳鋼或高氧鋼時(shí)采用尖晶石_C質(zhì)材料，在 澆鑄*丐處理鋼時(shí)采用Mg0-C質(zhì)。 整體塞棒用鎂碳耐火材料是以氧化鎂和石墨為主要原料，以酚醛樹脂等有機(jī)物為 結(jié)合劑而制成的碳結(jié)合耐火材料。由于鎂碳材料中氧化鎂具有熔點(diǎn)高、抗鋼水侵蝕性高等 特點(diǎn)；石墨具有低熱膨脹性、較高的抗熔渣侵蝕性等特點(diǎn)，因此這種材料具有優(yōu)異的抗熱震 性和抗侵蝕性等，被廣泛用于使用連續(xù)鑄鋼過程。隨著澆注時(shí)間的延長和澆注條件的惡化， 普通的鎂碳材料在使用過程中沖刷量大，侵蝕過多，難以滿足實(shí)際需要。通過降低鎂碳材料 的碳含量，可以在很程度上提高鎂碳材料的抗沖刷性，但這是在犧牲材料抗熱沖擊性的條 件下獲得的。所以，尋求一種具有高抗熱沖擊性、高耐沖刷性的低碳鎂碳材料對提高整體塞 棒的壽命有積極意義。 CN200610030706. 8公開了一種低碳鎂質(zhì)復(fù)合整體塞棒的制備方法，雖然材料具有 較高的抗沖刷性，但眾所周知低碳鎂碳材料具有很差的抗熱沖擊型，對于怎樣提高材料的 抗熱沖擊性該專利卻沒有提及。

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用鎂碳復(fù)合整體塞棒的制備方 法。 為完成上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種連鑄用鎂碳復(fù)合整體塞 棒的制備方法，所述整體塞棒的棒身為鋁碳材料，棒頭為低碳鎂碳材料，棒頭與棒身之間采 用鋁碳材料和低碳鎂碳材料的混合過渡；所述的鋁碳材料包括含68 75%的剛玉、20 26%的鱗片狀石墨、2 5%的SiC和1 3%的Si ;所述棒頭材料的主要原料為電熔鎂砂， 并加入有3 8%的鋁硅合金粉、0. 5 2%的BN和8 12 %的石墨；其中電熔鎂砂中氧 化鎂的含量大于97.0%，鋁硅合金粉中硅的百分含量不小于50%，石墨的粒度組成為> 0. 5mm的鱗片狀石墨25 45%，0. 5 0. Olmm的鱗片狀石墨30 50%， < 0. Olmm的鱗
3片狀石墨15 35%;首先按棒頭材料棒身材料為1 : 2的比例制作a混合料，按棒頭材
料棒身材料為2 : i的比例制作b混合料；然后將棒身材料、a混合料、b混合料和棒頭
材料依次加入到膠套中等靜壓成型，混合料的加入高度控制在5 lOmm之間，其中所加入 的棒頭材料經(jīng)原料按配比進(jìn)行均勻混合，造粒制得；等靜壓成型壓力為110 114Mpa，制成 的整體塞棒坯體在氮?dú)鈿夥罩袩崽幚恚瑹崽幚頊囟葹?50 IIO(TC。 本發(fā)明的效果是對于低碳鎂碳材料抗熱沖擊性差的特點(diǎn)，通過優(yōu)化鎂碳材料所用 石墨的粒度組成、添加能夠在熱處理過程中形成陶瓷結(jié)合相的鋁硅合金和能夠降低熱膨脹 系數(shù)的BN，提高鎂碳材料的抗熱沖擊性，保證使用時(shí)的安全性。另外通過在棒頭材料和棒身 材料之間形成均勻的混合過渡，在熱沖擊時(shí)盡量減少熱應(yīng)力的生成，防止使用時(shí)的斷頭現(xiàn)象。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明加以說明 實(shí)施例中，鎂碳材料中Mg0為氧化鎂含量大于97. 0%的電熔鎂砂，棒身采用普通 的鋁碳材料。塞棒用鋁碳材料是以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，首先按棒頭材料棒身材料為 i : 2的比例制作a混合料，按棒頭材料棒身材料為2 : i的比例制作b混合料；然后將
棒身材料、a混合料、b混合料和棒頭材料依次加入到膠套中等靜壓成型，混合料的加入高 度控制在5-10mm之間，其中所加入的棒頭材料經(jīng)原料按配比進(jìn)行均勻混合，造粒制得；等 靜壓成型壓力為110-114Mpa，制成的整體塞棒在氮?dú)鈿夥罩袩崽幚恚瑹崽幚頊囟葹?50 IIO(TC。 實(shí)施例的不同主要在于棒頭材料的組成設(shè)計(jì)。 實(shí)施例1 :棒身鋁碳材料中剛玉占68% ，石墨占26% ， SiC添加2% ， Si添加3% ;棒 頭鎂碳材料中鎂砂87% ，石墨8% ，鋁硅合金粉3% ， BN2% 。其中石墨粒度組成為> 0. 5mm占 25%，0. 5 0. Olmmm占40%， < 0. Olmm占35%;鋁硅合金粉中硅含量為50%，該實(shí)施例中 混合料的加入高度為5mm，其中所加入的棒頭材料經(jīng)原料按配比進(jìn)行均勻混合，造粒制得； 等靜壓成型壓力為110Mpa，制成的整體塞棒在氮?dú)鈿夥罩袩崽幚恚瑹崽幚頊囟葹?50°C。
實(shí)施例2 :棒身鋁碳材料中剛玉占74% ，石墨占20% ， SiC添加5% ， Si添加1 % ;棒 頭鎂碳材料中鎂砂86% ，石墨10% ，鋁硅合金粉3% ， BN1 % 。其中石墨粒度組成為> 0. 5mm 占45% ， 0. 5 0. Olmm占30% ， < 0. Olmm占25% ;鋁硅合金粉中硅含量為50% ，該實(shí)施例中 混合料的加入高度為8mm，其中所加入的棒頭材料經(jīng)原料按配比進(jìn)行均勻混合，造粒制得； 等靜壓成型壓力為112Mpa，制成的整體塞棒在氮?dú)鈿夥罩袩崽幚?，熱處理溫度為IOO(TC。
實(shí)施例3 :棒身鋁碳材料中剛玉占75% ，石墨占22% ， SiC添加2% ， Si添加1 % ;棒 頭鎂碳材料中鎂砂84% ，石墨12% ，鋁硅合金粉5% ， BN1 % 。其中石墨粒度組成為> 0. 5mm 占35%，0. 5 0. 01咖占50%，<0. Olmm占15%;鋁硅合金粉中硅含量為70%，該實(shí)施例中 混合料的加入高度為lOmm，其中所加入的棒頭材料經(jīng)原料按配比進(jìn)行均勻混合，造粒制得； 等靜壓成型壓力為112Mpa，制成的整體塞棒在氮?dú)鈿夥罩袩崽幚?，熱處理溫度為IIO(TC。
實(shí)施例4:棒身鋁碳材料中剛玉占70%，石墨占24%， SiC添加4X， Si添加2X ; 棒頭鎂碳材料中鎂砂81.5%，石墨10%，鋁硅合金粉8%， BN0.5%。其中石墨粒度組成為> 0. 5mm占30%，0. 5 0. 01mm占40%， < 0. 01mm占30% ;鋁硅合金粉中硅含量為70%， 該實(shí)施例中混合料的加入高度為9mm，其中所加入的棒頭材料經(jīng)原料按配比進(jìn)行均勻混合， 造粒制得；等靜壓成型壓力為114Mpa，制成的整體塞棒在氮?dú)鈿夥罩袩崽幚恚瑹崽幚頊囟?為980°C。
權(quán)利要求
一種連鑄用鎂碳復(fù)合整體塞棒的制備方法，其特征在于所述整體塞棒的棒身為鋁碳材料，棒頭為低碳鎂碳材料，棒頭與棒身之間采用鋁碳材料和低碳鎂碳材料的混合過渡；所述的鋁碳材料包括含68～75％的剛玉、20～26％的鱗片狀石墨、2～5％的SiC和1～3％的Si；所述棒頭材料的主要原料為電熔鎂砂，并加入有3～8％的鋁硅合金粉、0.5～2％的BN和8～12％的石墨；其中電熔鎂砂中氧化鎂的含量大于97.0％，鋁硅合金粉中硅的百分含量不小于50％，石墨的粒度組成為＞0.5mm的鱗片狀石墨25～45％，0.5～0.01mm的鱗片狀石墨30～50％，＜0.01mm的鱗片狀石墨15～35％；首先按棒頭材料棒身材料為1∶2的比例制作a混合料，按棒頭材料棒身材料為2∶1的比例制作b混合料；然后將棒身材料、a混合料、b混合料和棒頭材料依次加入到膠套中等靜壓成型，混合料的加入高度控制在5～10mm之間，其中所加入的棒頭材料經(jīng)原料按配比進(jìn)行均勻混合，造粒制得；等靜壓成型壓力為110～114Mpa，制成的整體塞棒坯體在氮?dú)鈿夥罩袩崽幚?，熱處理溫度?50～1100℃。
全文摘要
本發(fā)明屬于新型耐火材料制備技術(shù)領(lǐng)域，提供的一種連鑄用鎂碳復(fù)合整體塞棒的制備方法，整體塞棒的棒身為鋁碳材料，棒頭為低碳鎂碳材料，棒頭與棒身之間采用鋁碳材料和低碳鎂碳材料的混合過渡；棒頭材料的主要原料為電熔鎂砂，并加入有3～8％的鋁硅合金粉、0.5～2％的BN和8～12％的石墨；本發(fā)明通過優(yōu)化鎂碳材料所用石墨的粒度組成、添加能夠在熱處理過程中形成陶瓷結(jié)合相的鋁硅合金和能夠降低熱膨脹系數(shù)的BN提高鎂碳材料的抗熱沖擊性，保證使用時(shí)的安全性，另外通過在棒頭材料和棒身材料之間形成均勻的混合過渡，在熱沖擊時(shí)盡量減少熱應(yīng)力的生成，防止使用時(shí)的斷頭現(xiàn)象。
文檔編號B22D41/18GK101722302SQ20091022762
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者于建賓, 劉國齊, 李紅霞, 楊文剛, 閆廣周, 馬天飛, 黃輝 申請人:中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司