一種含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于鈣處理鋼連鑄的一種含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口。一種含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口，包括內(nèi)孔體、本體和渣線段，所述內(nèi)孔體的材質(zhì)是Al2O3-C，或Al2O3-spinel-C，或Spinel-C，或MgO-C，C含量6-12%，SiO2含量小于5%。所述本體材質(zhì)為Al2O3-C，C含量大于等于20%；所述渣線段材質(zhì)為ZrO2-C，ZrO2含量大于等于73%。本發(fā)明的浸入式水口不僅具有良好的抗侵蝕性，也具有良好的抗熱震性，能滿足鈣處理鋼連鑄的要求。
【專利說明】
-種含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及浸入式水口，尤其設(shè)及用于巧處理鋼連鑄的一種含低碳內(nèi)孔體的浸入 式水口。
【背景技術(shù)】
[0002] 浸入式水口是連鑄關(guān)鍵功能耐火材料，而且也是液態(tài)鋼水凝固前通過的最后一個 功能耐火材料，因此浸入式水口的質(zhì)量直接影響到鋼水和鑄巧的質(zhì)量。長期W來，科技人員 對浸入式水口的材質(zhì)、性能和結(jié)構(gòu)進行了大量研究，浸入式水口的性能和結(jié)構(gòu)得到了很大 改進，能較好地滿足煉鋼連鑄的需要。
[0003] 現(xiàn)有的浸入式水口，普遍采用AI2O3-C材質(zhì)，碳含量約20% W上，渣線采用Zr〇2-C材 質(zhì)，Zr〇2約72% W上。由于水口結(jié)瘤情況較多，為防止水口結(jié)瘤和堵塞，水口的材料和結(jié)構(gòu) 得到了發(fā)展。日本研究表明，采用無碳、無娃的內(nèi)孔體材料可W減輕水口結(jié)瘤，所W后來含 內(nèi)孔體水口大量使用。但內(nèi)孔體材料很難在抗侵蝕性和抗熱震性之間取得平衡，無碳、無娃 的內(nèi)孔體材料雖然防結(jié)瘤不錯，但抗熱震性不足；為了提高內(nèi)孔體材料的抗熱震性，有些內(nèi) 孔體加入了錯莫來石，雖然抗熱震性得到改善，但防結(jié)瘤、抗侵蝕性不好；有些內(nèi)孔體加入 了尖晶石，但抗熱震性不夠。
[0004] 隨著連鑄工藝和各種品種鋼誘鑄的發(fā)展需要，對浸入式水口的質(zhì)量和適應(yīng)性提出 了越來越高的要求。比如，不同鋼種對浸入式水口的要求不同，對于侶鎮(zhèn)靜鋼，要求浸入式 水口具有良好的防堵塞能力；對于高氧鋼，要求浸入式水口等=大件具有良好的抗侵蝕性； 對于厚板巧處理鋼，不僅要求浸入式水口具有良好的耐侵蝕性，而且盡可能減小水口對鑄 巧夾雜缺陷的影響。
[000引無內(nèi)孔水口，其材料是碳含量約25%的AI2O3-C材料，導(dǎo)熱系數(shù)高，烘烤后至開誘 前水口的降溫比含內(nèi)孔的水口大，運樣，開誘后受到的熱應(yīng)力也較大，水口斷裂的可能性較 高。含內(nèi)孔體水口由于內(nèi)孔體的低導(dǎo)熱性，水口的溫降較小，抗熱震性優(yōu)于無內(nèi)孔體水口。 目前也有采用無內(nèi)孔體浸入式水口（原先的浸入式水口都沒有內(nèi)孔體)。為了確保無內(nèi)孔 體水口的抗熱震性，往往加入了一些改善抗熱震性的物質(zhì)，如烙融石英、錯莫來石和棚玻璃 等。運些物質(zhì)含有較高的Si02,降低了水口的抗侵蝕性。因此，目前還沒有能很好滿足巧處 理鋼連鑄要求的浸入式水口。
[0006] 現(xiàn)有文獻和專利分析。中國"耐火材料"2012, No. 5報道，為防止氧化侶結(jié)瘤和改 善抗剝落性，日本研究開發(fā)了長水口和浸入式水口的無碳內(nèi)襯。對尖晶石（Mg〇27%)和Si化 不同的A!2〇3-Si〇2材料進行了研究。將SiO 2含量33%的A12〇3-Si〇2無碳材料作為長水口和 浸入式水口的內(nèi)襯進行了應(yīng)用，使用效果良好。日本"耐火物"2002，N〇. 3報道，日本東芝陶 瓷公司開發(fā)了 Al2〇3-MgO (Al2〇3:82%;MgO:6%)浸入式水口內(nèi)襯材料。運種材料受熱時生成 二次尖晶石而使材料致密，耐侵蝕性是AI2O3-C材料的1. 38倍。日本"耐火物"1996, No. 7 報道，考慮到在誘鑄化-Si處理鋼時，因耐火材料中的AI2O3與鋼水中的CaO反應(yīng)生成低烙 物而侵蝕增大，開發(fā)研究了 Ca-Si處理鋼用MgO-C質(zhì)浸入式水口。開發(fā)產(chǎn)品的MgO 68%，C 25%，與原來的AI2O3-C材料相比改善了耐侵蝕性。
[0007] 中國專利CN201572914U公開了 一種侶錯碳質(zhì)免烘烤浸入式水口，在水口本體、 渣線內(nèi)壁上覆蓋一層無碳材料，無碳材料可W是錯質(zhì)、剛玉質(zhì)、尖晶石、石英質(zhì)中的任何一 種。由于浸入式水口的整個內(nèi)孔都是無碳材料，材料的導(dǎo)熱率較低，延長了水口壁厚方向 溫度傳遞的時間，可避免誘鋼過程中溫度急劇變化使水口發(fā)生開裂，該發(fā)明水口在使用前 不需要烘烤。中國專利CN102335730A公開了一種無娃浸入式水口及其制造方法，為了確 保水口的抗熱震性，在本體和渣線加入一定的鐵酸侶，在不影響水口抗熱震性和使用壽命 的條件下，通過防止SiO生成的方式來減緩或阻止結(jié)瘤的產(chǎn)生，防止水口堵塞。日本專利 W02012/132562公開了一種連鑄用浸入式水口，該專利在浸入式水口的吐出孔，每邊設(shè)計上 下2個吐出孔。運樣的設(shè)計，鋼水在結(jié)晶器的垂直方向形成雙旋流，使上下的鋼流速度控制 在一定范圍，從而提高鑄巧質(zhì)量。
[0008] 現(xiàn)有文獻和專利都沒有設(shè)及到關(guān)于浸入式水口設(shè)置低碳內(nèi)孔體、兼顧抗侵蝕性和 抗熱震性的內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的在于提供一種含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口，該浸入式水口不僅具有 良好的抗侵蝕性，也具有良好的抗熱震性，能滿足巧處理鋼連鑄的要求。
[0010] 為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 根據(jù)巧處理鋼水口的侵蝕機理，鋼中的CaO成分無法改變，Al2〇3-部分來自鋼液的脫 氧產(chǎn)物，一部分來自水口材料，也基本不能改變，本發(fā)明采用了減少或去掉內(nèi)孔體材料中的 Si化成分，W減少低烙點相的生成和降低侵蝕，同時根據(jù)含內(nèi)孔體水口抗熱震性較好的特 點，改變內(nèi)孔體材料的成分，使其兼顧抗侵蝕性和抗熱震性。運樣本發(fā)明的浸入式水口不僅 具有良好的抗侵蝕性，也具有良好的抗熱震性，能滿足巧處理鋼連鑄的要求。
[0011] 一種含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口，包括內(nèi)孔體、本體和渣線段，所述內(nèi)孔體的材質(zhì) 是 AI2O3-C，或 Al2〇3-spine^C，或 Spinel-C，或 MgO-C，C 含量 6-12%，Si〇2含量小于 5〇/〇。
[001引所述本體材質(zhì)為AI2O3-C，C含量大于等于20% ;所述渣線段材質(zhì)為Zr02-C，Zr02含 量大于等于73%。
[0013] 進一步，所述AI2O3-C內(nèi)孔體的Al2〇3含量大于75%。
[0014] 進一步，所述Al2〇3-spinel-C內(nèi)孔體的Al2〇3含量大于45%，尖晶石（spinel)含量 15-30%〇
[0015] 進一步，所述Spinel-C內(nèi)孔體的尖晶石含量大于75%。
[0016] 進一步，所述MgO-C內(nèi)孔體的MgO含量大于75%。
[0017] 進一步，所述內(nèi)孔體厚度為5-8mm。
[0018] 本發(fā)明是在研究了現(xiàn)有巧處理鋼連鑄過程中水口侵蝕狀況基礎(chǔ)上提出的。
[0019] 研究表明，巧處理鋼連鑄時，浸入式水口內(nèi)孔體材料中的Al2〇3(包括鋼液的脫氧產(chǎn) 物Al2〇3)、Si〇2與巧處理鋼中的CaO作用形成巧黃長石低烙點相，造成水口侵蝕，隨著水口 的侵蝕，內(nèi)孔體變得疏松多孔，大量烙鋼滲入，加快了水口侵蝕。含有錯莫來石內(nèi)孔體的水 口，Si〇2含量較高，誘鑄巧處理鋼時會形成2Ca0 · A1 2〇3 · Si〇2 (巧黃長石）低烙點相(烙點 1590°C )，造成內(nèi)孔體侵蝕較多。
[0020] 根據(jù)巧處理鋼水口的侵蝕機理，鋼中的CaO成分無法改變，Al2〇3-部分來自鋼液 的脫氧產(chǎn)物，一部分來自水口材料，也基本不能改變，唯一的辦法是減少或去掉內(nèi)孔體材料 中的Si化成分，W減少低烙點相的生成和降低侵蝕，同時根據(jù)含內(nèi)孔體水口抗熱震性較好 的特點，提出本發(fā)明的含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口。
[0021] 本發(fā)明采用含內(nèi)孔體浸入式水口，利用含內(nèi)孔體水口具有較好抗熱震性的特點， 改變內(nèi)孔體材料的成分，使其兼顧抗侵蝕性和抗熱震性。本發(fā)明采用低碳質(zhì)內(nèi)孔體，碳含量 6-12%，如果碳含量小于6%，則內(nèi)孔體材料的抗熱震性不夠，如果碳含量大于12%，則內(nèi)孔體 材料的導(dǎo)熱系數(shù)增大，對水口的抗熱震性不利。因巧處理鋼并不忌諱碳，一定的碳含量可確 保內(nèi)孔體的抗熱震性。Si化含量控制在5% W下，W減少內(nèi)孔體的侵蝕和對鑄巧質(zhì)量的影響。 內(nèi)孔體的材質(zhì)采用 Al2〇3-C，Al2〇3-spine^C，Spinel-C 或 MgO-C。AI2O3-C 內(nèi)孔體的 AI2O3含 量大于75%。412〇3-3口1116^0內(nèi)孔體的412〇3含量大于45%，尖晶石（3口11161)含量15-30〇/〇。 Spinel-C內(nèi)孔體的尖晶石含量大于75%。MgO-C內(nèi)孔體的MgO含量大于75%。內(nèi)孔體厚度 5-8mm。運樣的內(nèi)孔體具有良好的抗巧處理鋼侵蝕的能力，同時，又可提高水口的抗熱震性， 減少水口斷裂事故。因為具有良好的抗侵蝕性，厚板產(chǎn)品的探傷不合格率能控制在較低水 平。
[0022] 本發(fā)明含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口的本體材料采用AI2O3-C質(zhì)，C含量20% W上， 為了改善本體的抗熱震性，加入一定的錯莫來石。渣線段采用常規(guī)的Zr〇2-C質(zhì)，Zr〇2含量 73〇/〇 W上。
[0023] 本發(fā)明的技術(shù)效果： 本發(fā)明的含低碳AI2O3-C，Al2〇3-spine^C，Spinel-C或MgO-C內(nèi)孔體的浸入式水口，具 有良好的抗巧處理鋼侵蝕的能力，同時，又能確保水口的抗熱震性，可減少水口斷裂事故。 因為具有良好的抗侵蝕性，有利于厚板產(chǎn)品的探傷不合格率控制在較低水平。
【附圖說明】
[0024] 圖1為含內(nèi)孔體的浸入式水口結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中：1內(nèi)孔體，2本體，3渣線。
【具體實施方式】
[00巧]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0026] 參見圖1，本發(fā)明的含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口制造工藝與現(xiàn)有含內(nèi)孔體浸入式 水口的工藝相同。一種含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口，包括內(nèi)孔體1、本體2和渣線段3。
[0027] 本發(fā)明水口內(nèi)孔體材料的成分控制W及與現(xiàn)有材料的比較見表2、表3。
[002引本發(fā)明本體材質(zhì)為AI2O3-C，C含量大于等于20% ;渣線段材質(zhì)為Zr02-C，Zr02含量 大于等于73%。水口本體和渣線的具體配比如表1所示。
[0029] 表1水口本體和渣線的配比（wt%)
從表2可W看出，發(fā)明例A1-A4,盡管內(nèi)孔體材料的主體成分有所變化，但只要保持6% W上的低碳含量和5% W下的Si〇2含量，就可兼顧抗侵蝕性和抗熱震性。而比較例B1盡管 含有Zr化，由于Si化含量較多，抗侵蝕性不好。比較例B2因為碳含量較少，抗熱震性不足， 內(nèi)孔體容易發(fā)生開裂甚至剝落。
[0030]表 2
表3
上述表3中，發(fā)明例A5-A8,主要變化了 Si〇2和C的含量，控制SiO 2在5% W下，C含量 處于6-12%之間，能兼顧抗侵蝕性和抗熱震性。比較例B3的Si〇2含量較多，造成抗侵蝕性 下降。B4的C含量較高，內(nèi)孔體的導(dǎo)熱系數(shù)高，特別是冬季，水口的熱量散熱較快，水口的抗 熱震性降低。
【主權(quán)項】
1. 一種含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口，包括內(nèi)孔體、本體和渣線段，其特征是：所述內(nèi)孔 體的材質(zhì)是 Al203-c，或 Al203-spinel-c，或 Spinel-c，或 Mg〇-C，C 含量 6-12%，Si02含量小 于5%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口，其特征是：所述本體材質(zhì)為 A1203-C，C含量大于等于20% ;所述渣線段材質(zhì)為Zr02-C，Zr02含量大于等于73%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口，其特征是：所述A1 203-C內(nèi) 孔體的A1203含量大于75%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口，其特征是：所述 Al203-spinel_C內(nèi)孔體的A1203含量大于45%，尖晶石（spinel)含量15-30%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口，其特征是：所述Spinel-C 內(nèi)孔體的尖晶石含量大于75%。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口，其特征是：所述Mg〇-C內(nèi) 孔體的MgO含量大于75%。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含低碳內(nèi)孔體的浸入式水口，其特征是：所述內(nèi)孔體厚 度為5_8mm。
【文檔編號】B22D41/54GK105983684SQ201510097585
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月5日
【發(fā)明人】姚金甫, 金從進, 甘菲芳, 王濤, 徐國棟
【申請人】寶山鋼鐵股份有限公司