本發(fā)明屬于煉鋼，具體涉及一種連鑄浸入式水口渣線及浸入式水口。

背景技術(shù)：

1、浸入式水口是連續(xù)鑄鋼設(shè)備中安裝在中間罐底部并插入結(jié)晶器鋼液面以下的澆注用耐火套管，在連鑄生產(chǎn)中起著非常重要的作用。浸入式水口安裝于中間包下方，鋼水從浸入式水口內(nèi)部通過(guò)，渣線以下部位浸入在結(jié)晶器鋼水中。浸入式水口在連鑄過(guò)程中的作用主要包括3個(gè)方面：一是防止鋼液溫度散失；二是控制和調(diào)節(jié)結(jié)晶器鋼水流場(chǎng)；三是避免鋼液二次氧化。

2、浸入式水口的使用情況將直接影響到整個(gè)連鑄工藝能否正常進(jìn)行。在澆鋼初期，當(dāng)高溫鋼水流經(jīng)浸入式水口時(shí)，會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，可能導(dǎo)致其開(kāi)裂。浸入式水口本體受到水口內(nèi)外溫差引起的熱應(yīng)力作用，內(nèi)壁受到高溫鋼水的強(qiáng)烈沖刷侵蝕作用，外部渣線位置受到連鑄保護(hù)渣的強(qiáng)烈侵蝕。因此，浸入式水口的本體必須具有良好的抗熱震性和足夠的常溫和高溫強(qiáng)度，內(nèi)壁必須具有良好的抗高溫鋼水沖刷侵蝕性能，渣線必須具有良好的抗保護(hù)渣侵蝕性能。

3、一般地，連鑄浸入式水口，本體為al2o3-c質(zhì)材料，c含量≥25％，渣線為zro2-c質(zhì)材料，zro2含量為73～78％，c含量為12～16％，內(nèi)孔體(與鋼水接觸)采用al2o3-sio2質(zhì)材料，al2o3含量為65～80％，sio2含量為15～30％。

4、目前，鋼廠都在盡力提高連澆爐數(shù)，這不僅可以降低中間包耐材包括連鑄三大件以及中間包烘烤的成本，而且可以增加正常鑄坯數(shù)量，減少非穩(wěn)態(tài)鑄坯數(shù)量，提高產(chǎn)品的合格率，逐步提高連澆爐數(shù)是鋼廠連鑄工藝和質(zhì)量進(jìn)一步發(fā)展的要求。連澆爐數(shù)提高，對(duì)中間包系統(tǒng)耐材包括浸入式水口的抗侵蝕性提出了更高的要求。連澆爐數(shù)提高，浸入式水口的渣線侵蝕增多，殘厚變薄到一定程度會(huì)發(fā)生渣線穿孔而終澆。因此在高連澆爐數(shù)使用條件下，必須提高浸入式水口的抗侵蝕性特別是渣線抗保護(hù)渣的侵蝕性能。

5、浸入式水口包括整體式水口和分體水口，整體式水口整體性好，不易吸氣，分體水口可以在高連澆爐數(shù)連鑄中間進(jìn)行快換，現(xiàn)有的浸入式水口抗侵蝕性較差，使用2-3爐需要調(diào)一次渣線位置，以滿足多爐連鑄的要求。對(duì)于高連澆爐數(shù)的生產(chǎn)，鋼廠一般采用快換水口來(lái)實(shí)現(xiàn)。但對(duì)于某些高品質(zhì)鋼種，品質(zhì)要求高，采用快換水口存在吸氣風(fēng)險(xiǎn)。因此，在連澆爐數(shù)提高的同時(shí)，高品質(zhì)鋼種還是希望采用整體式浸入式水口，以穩(wěn)定和提高鋼水質(zhì)量。此時(shí)，浸入式水口渣線抗侵蝕性不足成為了連澆爐數(shù)提高的限制性因素，一般通過(guò)將渣線位置加厚來(lái)提高抗侵蝕性，但是收到結(jié)晶器窄面寬度的限制，渣線加厚是有限度的。

6、中國(guó)專利cn03119152.5公開(kāi)了“一種高耐蝕性鋁鋯碳質(zhì)浸入式水口”，作為浸入式水口的鋁鋯碳材質(zhì)按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由以下組份組成：鱗片石墨9～20％，穩(wěn)定氧化鋯65～90％，氮化硼0.5～5％，金屬硅粉0.5～％。該專利浸入式水口具有較高的熱震穩(wěn)定性，渣線耐浸蝕性大幅度提高，提高使用壽命。但是其中需要添加非常昂貴的氮化硼，會(huì)顯著提高浸入式水口的制造成本。

7、中國(guó)專利cn200810230072.x公開(kāi)了“一種用于制作浸入式水口的組合物”，所述主體組合物由以下重量份的原料組成，長(zhǎng)石3～7份，剛玉50～70份，碳化硅3～7份，石墨10～30份，酚醛樹(shù)脂5～15份；所述渣線部位的組合物由以下重量份的原料組成，氧化鋯60～80份，硼化鋯3～7份，石墨10～20份，酚醛樹(shù)脂5～15份。采用硼化鋯提高耐腐蝕性，由于zrb2價(jià)格昂貴，會(huì)顯著增加浸入式水口的制造成本。

8、中國(guó)專利cn201010236300.1公開(kāi)了“無(wú)硅浸入式水口及其制造方法”，本體材質(zhì)組分重量百分比為：鱗片石墨15～35％，白剛玉35～55％，鈦酸鋁20～50％；渣線段材質(zhì)組分重量百分比為：鱗片石墨15～25％，氧化鋯40～75％，鈦酸鋁0～40％。在不影響產(chǎn)品抗熱震性能、耐侵蝕、抗沖刷和較長(zhǎng)使用壽命的條件下，有效防止水口堵塞，以促進(jìn)連鑄生產(chǎn)和質(zhì)量的穩(wěn)定提高。加入鈦酸鋁可以提高抗熱震性，但氧化鋯含量沒(méi)有提高，渣線的抗侵蝕性得不到改善。

9、中國(guó)專利cn201210081010.3公開(kāi)了“一種浸入式水口及其制備方法”，渣線部位原料及其含量是：氧化鈣部分穩(wěn)定氧化鋯為70～90wt％，鱗片石墨為3～8wt％，膨脹石墨為0.5～5wt％，sic粉為1～5wt％，單質(zhì)si粉為0.5～5wt％，b4c粉為0.5～3wt％和熱固性酚醛樹(shù)脂為3～8wt％，采用膨脹石墨替代一部分鱗片石墨，膨脹石墨能夠提高材料的抗熱震性，但對(duì)材料的抗氧化不利。

10、中國(guó)專利cn201210048696.6公開(kāi)了“非氧化物增強(qiáng)的浸入式水口渣線料”，渣線料的成分，zrb2：5.5-8％，m-zro2：75-80％，石墨：6-8％，但是zrb2價(jià)格昂貴，會(huì)顯著增加水口的成本，且不能明顯改善渣線的抗侵蝕性能。

11、現(xiàn)有的連鑄機(jī)浸入式水口渣線材料多采用zro2-c，由于zro2的抗熱震比較差，渣線材料必須含有足夠的c，才能確?？篃嵴鹨?，否則使用時(shí)容易產(chǎn)生開(kāi)裂。但是要添加足夠多的c含量以滿足渣線的抗熱震性，如何在保證渣線具有較好抗熱震性的同時(shí)，進(jìn)一步提高渣線的抗侵蝕性以滿足不斷提高連澆爐數(shù)的連鑄工藝是現(xiàn)在要解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種連鑄浸入式水口渣線及浸入式水口，保證浸入式水口渣線在具有較高抗熱震性的前提下，使渣線的抗侵蝕性得到進(jìn)一步提高，提高了連澆爐數(shù)，有利于改善鑄坯質(zhì)量，保證具有高連澆爐數(shù)要求產(chǎn)品連鑄生產(chǎn)的順行進(jìn)行；且，通過(guò)改進(jìn)內(nèi)孔體材料提高內(nèi)孔體的抗侵蝕性，一定程度上可以避免高澆鑄爐數(shù)時(shí)引起的渣線穿孔，從而使浸入式水口的使用安全性大大增強(qiáng)。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種連鑄浸入式水口渣線，其成分重量百分比為：穩(wěn)定氧化鋯+單斜氧化鋯≥85％，納米炭黑0.5～3.0％，鱗片石墨3～9％，酚醛樹(shù)脂2～7％，并同時(shí)保證：0＜單斜氧化鋯≤5％。

4、本發(fā)明所述渣線的侵蝕速率為0.029～0.036mm/min。

5、本發(fā)明還提供一種利用上述渣線制備的浸入式水口，其包括水口本體、渣線和內(nèi)孔體，所述內(nèi)孔體材料按照重量百分比包括：尖晶石：60～80％，剛玉：15～30％，c：3～4％。

6、優(yōu)選的，所述水口本體為al2o3-c。

7、本發(fā)明所述連鑄浸入式水口渣線中：

8、氧化鋯采用穩(wěn)定氧化鋯和單斜氧化鋯的組合添加，其中添加的單斜氧化鋯為不穩(wěn)定氧化鋯，加入少量單斜氧化鋯，隨著溫度升高，單斜氧化鋯向四方氧化鋯轉(zhuǎn)變，會(huì)產(chǎn)生體積收縮，在材料內(nèi)產(chǎn)生微裂紋，微裂紋的存在可以吸收熱應(yīng)力，達(dá)到相變?cè)鲰g，改善材料的抗熱震性。要保證添加的單斜氧化鋯重量百分比不大于5％，如果大于5％，單斜氧化鋯的晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生較多裂紋，會(huì)影響材料的強(qiáng)度，同時(shí)，熔渣從裂紋處深入，從而影響材料的抗侵蝕性能。

9、同時(shí)，本發(fā)明渣線材料中所添加的碳采用鱗片石墨和納米炭黑，納米炭黑純度高，粒度小(粒徑為20～60nm)而均勻，易于分散混合。納米炭黑粒徑小，易填充于單斜氧化鋯產(chǎn)生的裂紋中，形成納米碳網(wǎng)絡(luò)，一方面有利于吸收膨脹收縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，改善抗熱震性；另一方面，阻止熔渣從裂紋處滲透進(jìn)入氧化鋯材料內(nèi)部，避免熔渣對(duì)材料的侵蝕，從而提高渣線的抗侵蝕性。納米炭黑的添加量控制在0.5～3％，重量百分比低于0.5％，改善抗熱震性的效果較小，重量百分比大于3％，材料的強(qiáng)度會(huì)有所降低。

10、本發(fā)明通過(guò)單斜氧化鋯和納米炭黑的聯(lián)合添加，避免了由于鋯碳材料中碳含量的降低導(dǎo)致的渣線抗熱震性下降，可以在較少碳含量的條件下，使渣線的抗熱震性保持在較高水平。

11、本發(fā)明通過(guò)降低渣線材料中碳含量，從而可以將渣線中的zro2含量提高到85％以上，在保證渣線具有較高抗熱震性的前提下，進(jìn)一步提高渣線材料的抗侵蝕性。

12、進(jìn)一步，采用本發(fā)明所述渣線制備得到的浸入式水口，改進(jìn)內(nèi)孔體材料，所述內(nèi)孔體材料以尖晶石為主，加入少量剛玉，其中的碳為為結(jié)合劑樹(shù)脂的殘?zhí)迹瑑?nèi)孔體抗侵蝕性的提高，使浸入式水口的整體抗侵蝕性得到提高，在渣線侵蝕較薄時(shí)渣線內(nèi)側(cè)有抗侵蝕良好內(nèi)孔體的支撐，減少了渣線穿孔的風(fēng)險(xiǎn)，從而使浸入式水口的使用安全性大大增強(qiáng)?，F(xiàn)有浸入式水口內(nèi)孔體為al2o3-sio2-c材料，因含有15-30％的sio2，抗侵蝕性受到影響。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

14、本發(fā)明通過(guò)改變添加到渣線中zro2和c的晶體結(jié)構(gòu)，通過(guò)納米炭黑和單斜氧化鋯的復(fù)合作用，使更多的碳填充于氧化鋯內(nèi)，有利于吸收膨脹收縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，從而保證了渣線中添加較少c含量的情況下也能達(dá)到良好的抗熱震性。在保證渣線抗熱震性的基礎(chǔ)上，可以將zro2總含量提高到85％以上，進(jìn)一步提高渣線的抗侵蝕性能，從而提高了連澆爐數(shù)，連澆爐數(shù)提高，不僅降低了連鑄工序的成本，而且有利于改善鑄坯質(zhì)量。

15、進(jìn)一步，本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)內(nèi)孔體材料，提高內(nèi)孔體的抗侵蝕性，在渣線被侵蝕較薄時(shí)渣線內(nèi)側(cè)有抗侵蝕良好內(nèi)孔體的支撐，減少了渣線穿孔的風(fēng)險(xiǎn)，從而使浸入式水口的使用安全性大大增強(qiáng)。

16、本發(fā)明渣線所采用的原材料成分只有zro2和c，無(wú)需額外添加昂貴氮化硼、硼化鋯等原料，成本較低，符合大生產(chǎn)的要求。