專利名稱：金屬熔液浸入式注口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由含有氧化鋁和氮化硼的起始混合物制備用于金屬熔液、尤其是鋼熔液浸入式注口的一種方法。在該制備過(guò)程中還使用至少一種熔劑、一種粘合劑，如必要，還使用其它通常的添加材料。將上述起始混合物與液體相混合，之后，使混合體成型、干燥，如必要，還將其對(duì)成型體進(jìn)行焙燒。
浸入式注口用于對(duì)金屬熔液做進(jìn)一步的加工，尤其用在鋼的連注(Stranggiepeu)方面。德國(guó)專利文獻(xiàn)30 03 046中，公開(kāi)了用來(lái)制備這種浸入式注口的、以氧化鋁或氧化鋯或氧化硅、碳和粘結(jié)劑為基礎(chǔ)的一種陶瓷坯料。該陶瓷坯料含5-15(重量)%硅鈣和/或硅鐵和/或氮化硼。氮化硼可降低鋼中固體氧化物懸浮體(例如1-30毫米的氧化鋁顆粒)的熔點(diǎn)，以使其成為液體而不粘附在耐火壁上。德國(guó)專利文獻(xiàn)30 03 046號(hào)沒(méi)有提出使用由各種不同耐火材料組成的混合物。此外，該專利文獻(xiàn)也絲毫沒(méi)有談及所用剛玉(氧化鋁)的顆粒度。另外，由德國(guó)專利公開(kāi)號(hào)34 39 954中還公開(kāi)了用作澆注熔液的一種耐火損蝕件。該耐損蝕件由Al2O3、石墨、一種熔劑組合物、一種含碳的粘結(jié)劑和一種金屬粉末的混合物制得。使焙燒的損蝕件全部或部分粗粗涂釉，如必要，隨后進(jìn)行氧化焙燒。然而，在制備該耐火損蝕件時(shí)僅僅使用氧化鋁作耐火材料，卻沒(méi)有使用氮化硼。由德國(guó)專利文獻(xiàn)34 01 999號(hào)中已知的浸入式注口，其在與鋼接觸的表面涂有一層氮化硼。
在使用浸入式注口時(shí)，尤其是用于鋼熔液時(shí)，會(huì)產(chǎn)生前面提到的鋼熔液中含有的氧化物組分粘附在浸入式注口內(nèi)壁上的問(wèn)題，由此可造成浸入式注口膠著(堵塞)，致使金屬熔化液的澆注中斷。然而，由于費(fèi)用的原因，盡可能長(zhǎng)的澆注時(shí)間是絕對(duì)必要的。浸入式注口的另一個(gè)問(wèn)題是其5溫度變化的穩(wěn)定性問(wèn)題。其抗溫度變化的穩(wěn)定性應(yīng)足夠好，以避免浸入式注口出現(xiàn)裂縫，從而避免提早更換。
這時(shí)人們發(fā)現(xiàn)，在浸入式注口方面，通過(guò)使用盡可能細(xì)小的氧化鋁顆粒并結(jié)合熔劑和氮化硼，雖然可以避免金屬熔液中熔渣氧化物組分的粘附問(wèn)題，但在使用細(xì)粒氧化鋁時(shí)，抗溫度變化的穩(wěn)定性卻變得更差了。如用氧化鋁制備浸入式注口，迄今通常使用的氧化鋁的顆粒度達(dá)到0.5毫米。然而，在使用這種粗粒氧化鋁時(shí)卻總是出現(xiàn)氧化物組分、尤其是來(lái)自鋼中的氧化鋁的積聚現(xiàn)象。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是制備一種浸入式注口，不僅其中粘附以致堵塞的傾向性相對(duì)小，而且也具備相當(dāng)好的抗溫度變化的穩(wěn)定性。
上述形式浸入式注口制備方法能用于完成這個(gè)任務(wù)。該方法的特征在于a)用粘附傾向相對(duì)于氧化鋁小些的其它添加劑替代所用氧化鋁的一部分;
b)使用最大顆粒度為250微米的氧化鋁。
根據(jù)有利的實(shí)施形式，使用最大粒度為150微米、較好的是90微米、尤其好的是44微米的氧化鋁。所用氧化鋁的最大粒度越小，來(lái)自金屬熔液中的氧化物組分的附著傾向就越小。另一方面，過(guò)于細(xì)小的顆粒組織會(huì)使抗溫度變化的穩(wěn)定性變差。
因此，要使用與氧化鋁相比較，粘附傾向相對(duì)小的其它添加劑。這些添加劑的顆粒比所用氧化鋁的顆粒大，也就是說(shuō)，有利的是用最小顆粒度為44微米、更好的最小顆粒為90微米，尤其好的最小顆粒度為150微米的顆粒。其中，這些其它耐火材料的最大粒度隨技術(shù)需要而定，也就是說(shuō)，最大粒度可達(dá)常見(jiàn)值1.0毫米或0.5毫米。
較細(xì)顆粒的氧化鋁和較粗顆粒的其它耐火材料的配合可使制成的浸入式注口抗溫度變化的穩(wěn)定性得到改善。這樣，不僅可解決浸入式注口堵塞的問(wèn)題，而且也可獲得較好抗溫度變化的穩(wěn)定性。該穩(wěn)定性至少與由粗粒氧化鋁制得的浸入式注口抗溫度變化的穩(wěn)定性同樣好。
在本發(fā)明方法中使用的氧化鋁可以是一種常見(jiàn)的、用作耐火目的的材料，例如相應(yīng)細(xì)粒的熔融剛玉或片狀氧化鋁。
所說(shuō)其它耐火或氧化物添加劑(與氧化鋁相比較，這些添加劑粘附的傾向性較小)的例子是富鋁紅柱石、碳化硅、氮化硅、石英玻璃或石英材料、瓷碎片(Porzellanbruch)和熔融石灰。這些其它耐火材料可分別單獨(dú)地或作為混合物與氧化鋁一起使用。
根據(jù)一種有利的實(shí)施形式，氧化鋁與其它耐火材料的重量比為30∶70至70∶30。這樣，一方面可揮發(fā)氧化鋁的良好耐火特性，另一方面，通過(guò)使用其它的添加劑也可獲得足夠好的抗溫度變化穩(wěn)定性。這些其它添加劑的顆粒度通常最高可達(dá)1.0毫米，較好的是0.5毫米，也就是說(shuō)，它們的粒度與在制備這樣一些浸入式注口時(shí)通常使用的粒度相符合。
根據(jù)另一更好的實(shí)施形式，可向起始混合物中加入石墨和/或金屬硅作另一種添加劑。對(duì)石墨而言，較好的是用片狀石墨。所用金屬硅通常是細(xì)粒的，也就是說(shuō)，其最大粒度為0.2毫米。通過(guò)使用片狀石墨可節(jié)省昂貴的氮化硼。金屬硅用來(lái)使碳強(qiáng)化并防止碳的氧化。
在制備本發(fā)明的浸入式注口時(shí)，至少使用一種熔劑。該熔劑可由在制備浸入式注口時(shí)通常使用的熔劑中挑選出來(lái)。這里提到的熔劑可以是不含硼的或含硼的熔劑，它們的例子有玻璃料、長(zhǎng)石、硼酸、硼砂等等。
根據(jù)一種較好的實(shí)施形式，使用一種玻璃料和一種堿長(zhǎng)石的組合物作熔劑。所用玻璃料可以是一種含硼的玻璃料，例如一種玻璃料，其大致的氧化物成份是30%SiO2、6%Al2O3、4%Fe2O3、8%CaO、1%MgO、0.4%Mn3O4、25%Na2O、2%P2O5、3.2%BaO和20%B2O3。此外，也同樣可以使用所說(shuō)玻璃料，例如它們大致的氧化物成份是66%SiO2、23%Al2O3、5%CaO、4%ZnO和2%Li2O。在使用這樣一些不含硼的玻璃料時(shí)，有益的是還使用一種含硼的熔劑，如上面提到的那些。
在制備本發(fā)明的浸入式注口時(shí)，同樣也使用一種常見(jiàn)的、臨時(shí)的粘結(jié)劑。根據(jù)一種有利的實(shí)施形式，使用一種樹(shù)脂、尤其是一種線型酚醛清漆形式的人造樹(shù)脂或一種雷息特A階段樹(shù)脂(Resolharz)，或用一種常見(jiàn)的瀝青作臨時(shí)的粘結(jié)劑。其中，人造樹(shù)脂和瀝青也可混合投入使用。在使用一種可固化的人造樹(shù)脂時(shí)，可以按使人造樹(shù)脂完全固化所需的量加入一種合適的固化劑(例如，六亞甲基四胺)，例如在使用線型酚醛清漆時(shí)。在使用雷息特A階段樹(shù)脂時(shí)通常不需要加入一種固化劑。
在制備本發(fā)明的浸入式注口時(shí)所使用的六方氮化硼通常以細(xì)粒狀、即小于100微米的粒度投入使用。
加入氮化硼的量(相對(duì)于干燥的起始混合物)在5-30(重量)%范圍內(nèi)，較好的是在8-25(重量)%范圍內(nèi)。必要時(shí)加入的金屬硅的量在3-8(重量)%這種通常范圍內(nèi)(相對(duì)于干燥的起始混合物)，石墨的量在0-20(重量)%范圍內(nèi)。
熔劑用量在2至12(重量)%之間(相對(duì)于干燥的起始混合物)。
臨時(shí)粘結(jié)劑的用量通常是5-20(重量)%(相對(duì)于干燥的起始混合物)。
本發(fā)明通過(guò)下述實(shí)施例得到進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1由最大粒度為120微米的12(重量)份白剛玉、最大粒度為44微米的14.5(重量)份片狀礬土、粒度為0.09至0.5毫米的21(重量)份粉碎了的石英材料、4(重量)份長(zhǎng)石、1.5(重量)份硼砂、B2O3含量為20%的2.5(重量)份含硼玻璃料、15(重量)份片狀石墨、最大粒度為100微米的10(重量)份氮化硼和最大粒度為75微米的5(重量)份細(xì)粒硅作為起始混合物，并使它在一混合器中充分預(yù)先混合。隨后，加入14.5(重量)份雷息特A階段樹(shù)脂溶液。該雷息特A階段樹(shù)脂溶液作為調(diào)制液是足夠的。
經(jīng)充分混合后，由該混合物壓制浸入式注口。使浸入式注口在120℃溫度時(shí)干燥4小時(shí)，并隨后在180℃時(shí)固化6小時(shí)。
然后，使該注口在還原性氣氛中緩慢加熱，并在1000℃時(shí)焙燒4小時(shí)。
該浸入式注口在使用時(shí)，在浸入槽接觸鋼液的表面上，氧化物組分附著的傾向性很小。此外，它也具有相當(dāng)好的抗溫度變化的穩(wěn)定性。
實(shí)施例2至5使后面表中給出的起始組分重復(fù)經(jīng)歷實(shí)施例1的處理方法，在此過(guò)程中制得浸入式注口。來(lái)自鋼熔液的熔渣組分(Schlackenbestandteile)在這些浸入式注口的表面上的粘附傾向性同樣很小。而且，它們也同樣具有足夠高的抗溫度變化的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.由含有氧化鋁和氮化硼的起始混合物制備用于金屬熔液、尤其是鋼熔液的一種耐火浸入式注口的方法，在該制備過(guò)程中，使用至少一種熔劑、一種粘結(jié)劑，如必要，還使用其它常見(jiàn)的添加材料；使該起始混合物與液體相混合；之后，使混合體成型、干燥，如必要，還將對(duì)成形體進(jìn)行焙燒；該制備方法的特征在于a)用與氧化鋁相比較、附著物生成傾向?qū)π〉钠渌砑觿┨娲醚趸X的一部分；b)使用最大粒度為250微米的氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用最大粒度為150微米的氧化鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，使用最大粒度為90微米的氧化鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，使用最大粒度為44微米的氧化鋁。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，使用最大粒度為44微米的其它添加劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，使用最小粒度為90微米的其它添加劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，使用最小粒度為150微米的其它添加劑。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，使用與氧化鋁相比較、附著物生成傾向相對(duì)小的富鋁紅柱石、碳化硅、石英玻璃，瓷碎片和/或熔融石灰作其它添加劑。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，使氧化鋁和其它耐火材料的重量比值處在30∶70至70∶30的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，使用石墨和/或金屬硅作其它添加材料。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，使用由一種玻璃和一種長(zhǎng)石形成的組合熔劑作為熔劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，在該組合熔劑中還繼續(xù)使用一種含硼的熔劑。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，使用一種樹(shù)脂和/或?yàn)r青作臨時(shí)的粘結(jié)劑。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法制備的、用于金屬熔液、尤其是鋼溶液的浸入式注口。
全文摘要
本發(fā)明涉及由氧化鋁和氮化硼作起始混合物制備用于金屬熔液，尤其是鋼熔液的浸入式注口的方法。在該制備過(guò)程中使用至少一種熔劑、一種粘結(jié)劑，如必要，還使用其它常見(jiàn)的添加材料。使起始混合物與液體相混合。之后，使混合體成型、干燥、如必要，還將對(duì)成型體進(jìn)行焙燒。本發(fā)明也涉及根據(jù)這種方法制備的浸入式注口。
文檔編號(hào)B22D41/54GK1040336SQ89105530
公開(kāi)日1990年3月14日 申請(qǐng)日期1989年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月12日
發(fā)明者恩斯特·呂赫森, 阿爾貝特·奧特 申請(qǐng)人:迪德?tīng)?沃克有限公司