防堵塞浸入式水口
阅读说明：本技术 防堵塞浸入式水口 (Anti-blocking submerged nozzle ) 是由 姚金甫 舒友亮 杨光维 于 2020-04-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种防堵塞浸入式水口,包括本体、渣线段和内孔体,所述本体为Al-(2)O-(3)-C质材料,所述渣线段为ZrO-(2)-C质材料；所述内孔体为Al-(2)O-(3)-MgO-CaO质材料,其化学组分按重量百分比为：Al-(2)O-(3)：71～73%、MgO：19～26%、CaO：2～7%,其余为微量杂质,并外加有抗氧化剂和酚醛树脂结合剂；所述内孔体的原料包括尖晶石和二铝酸钙,其中二铝酸钙的重量百分比为8～30%；所述内孔体的厚度为5～8mm。本发明的内孔体材料兼顾了抗热震、抗冲刷和抗侵蚀性能,使得浸入式水口具备良好的防堵塞性能。(The invention relates to an anti-blocking submerged nozzle which comprises a body, a slag line segment and an inner hole body, wherein the body is made of Al 2 O 3 -a C material, the slag line segment being ZrO 2 -a material C; the inner hole body is Al 2 O 3 -MgO-CaO material, the chemical composition of which is as follows by weight percentage: al (Al) 2 O 3 : 71-73%, MgO: 19-26% of CaO: 2-7 percent of the total weight of the phenolic resin, and the balance of trace impurities, and an antioxidant and a phenolic resin bonding agent are additionally added; the raw materials of the inner pore body comprise spinel and calcium dialuminate, wherein the weight percentage of the calcium dialuminate is 8-30%; the thickness of the inner hole body is 5-8 mm. The inner hole body material has thermal shock resistance, erosion resistance and erosion resistance, so that the submerged nozzle has good anti-blocking performance.)
技术领域
本发明涉及炼钢连铸技术领域，特别涉及一种防堵塞浸入式水口。
背景技术
浸入式水口是连铸过程中关键的功能耐火材料，它安装在中间包和结晶器之间，浸入式水口通常包括本体、渣线段和内孔体，内孔体中设有用于把钢水从中间包输送到结晶器的通道。连铸生产中，在浇铸铝镇静钢时经常发生内孔体结瘤或堵塞，增大滑板或塞棒开度只能解决轻微堵塞的问题，如堵塞严重则导致无法继续浇铸，直接影响到连铸生产顺行。内孔体结瘤还带来诸多质量问题，例如内孔体上的结瘤物会引起偏流和结晶器液位波动，剥落的结瘤物上浮滞留在钢液里等，均使铸坯产生表面和内部缺陷，又例如板材的“黑线”和型材的探伤不合等缺陷。因此，如何避免浸入式水口结瘤堵塞已成为提高连铸生产效率的关键环节之一。
现有大部分的浸入式水口的本体为Al2O3-C质材料，渣线段为ZrO2-C质材料，与钢水接触的内孔体采用Al2O3-SiO2质材料，Al2O3成分为65-80%，SiO2成分为15-30%，可以满足抗侵蚀性和抗热震性的要求，但含SiO2成分的内孔体在连铸过程中会与钢水发生反应，易导致材料表面结瘤，造成水口堵塞。另外，钢水中的内生夹杂物和外生夹杂物附着在内孔体内壁上也是导致水口堵塞的主要原因。内生夹杂物，例如炼钢脱氧产物Al2O3未能完全上浮去除，铝镇静钢或Al、Si镇静钢中形成的固态Al2O3夹杂物或含Al2O3的高熔点复合夹杂物，在钢液湍流作用下，容易在内壁吸附、聚集并长大，从而造成水口堵塞。外生夹杂物是钢包、中间包耐材被侵蚀后形成的夹杂物进入钢水后没有完全上浮导致的，例如含MgO耐材被侵蚀后形成的MgO或镁铝尖晶石的夹杂物，由于它们的熔点都较高也很容易附着在内孔体内壁上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防堵塞浸入式水口，该浸入式水口的内孔体采用尖晶石材料，并在尖晶石材料中加入适量二铝酸钙，有效提高了浸入式水口的防结瘤和防堵塞性能。
本发明是这样实现的：
一种防堵塞浸入式水口，包括本体、渣线段和内孔体，所述本体为Al2O3-C质材料，所述渣线段为ZrO2-C质材料；
所述内孔体为Al2O3-MgO-CaO质材料，其化学组分按重量百分比为：Al2O3：71~73%、MgO：19~26%、CaO：2~7%，其余为微量杂质，并外加有抗氧化剂和酚醛树脂结合剂。
所述内孔体的原料包括尖晶石和二铝酸钙，其中二铝酸钙的重量百分比为8~30%。
所述尖晶石为烧结尖晶石或电熔尖晶石。
所述内孔体的厚度为5~8mm。
本发明的内孔体的原料采用尖晶石（Al2O3-MgO）和二铝酸钙（CaAl4O7，简写为CA2）组合，利用尖晶石在高温下的稳定特性，在连铸过程中不会与钢水中的Al、Al2O3等成份发生反应，而且致密强度高，在浇铸温度下形成致密表面，使得钢水中的Al2O3等夹杂物不容易粘附在内孔体内壁上，同时利用二铝酸钙具备的热膨胀系数低和熔点高的特性，以改善尖晶石的抗热震性，由此得到的内孔体材质为Al2O3-MgO-CaO三元系，具有良好的抗热震性、优异的抗冲刷性能，也不会产生低熔点化合物，能满足防结瘤和防堵塞的性能要求。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：内孔体材料兼顾了抗热震、抗冲刷和抗侵蚀性能，使得浸入式水口具备良好的防结瘤和防堵塞性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种防堵塞浸入式水口，包括本体、渣线段和内孔体。所述本体为Al2O3-C质材料，所述渣线段为ZrO2-C质材料，均采用等静压成型工艺。
所述内孔体为Al2O3-MgO-CaO质材料，其化学组分按重量百分比为：Al2O3：71~73%、MgO：19~26%、CaO：2~7%，其余为微量杂质，并外加有抗氧化剂和酚醛树脂结合剂。
所述内孔体的原料包括尖晶石和二铝酸钙。尖晶石可以是烧结尖晶石或电熔尖晶石，一般选用高档尖晶石，其SiO2的含量不超过0.5%。尖晶石材料在高温下很稳定，连铸过程中不会与钢水中的的Al、Al2O3等成份发生反应，而且致密强度高，使得钢水中的Al2O3等夹杂物不容易粘附。但尖晶石的热膨胀系数较大，抗热震性能不够，使用中尖晶石材料可能发生开裂甚至剥落，因此在尖晶石（Al2O3-MgO）中加入二铝酸钙（CaAl4O7，简写为CA2），二铝酸钙是铝酸钙系列的一种化合物，具有较高的熔点（1765±25℃）和非常低的热膨胀系数（200℃，1.4×10-6/℃；1400℃，4.4×10-6/℃），尖晶石和二铝酸钙的组合使得内孔体具有良好的抗热震性和优异的抗冲刷性能。二铝酸钙的重量百分比为8~30%，如果重量百分比低于8%，对改善内孔体材料的抗热震性的效果不够， 如果重量百分比超过30%，虽然内孔体材料的抗热震性得到改善，但尖晶石的含量相对偏少，不能保证良好的防堵塞性能。
内孔体制备过程中，烧结尖晶石或电熔尖晶石加入重量百分比为8~30%的二铝酸钙，并外加少量的抗氧化剂（例如金属Al、Si等）和酚醛树脂结合剂，混合均匀后等静压成型，由此得到的内孔体为Al2O3-MgO-CaO质材料，其化学组分的重量百分比为：Al2O3：71~73%、MgO：19~26%、CaO：2~7%，内孔体厚度为5~8mm。
表1列出了实施例1-5的原料配比和化学组分的具体重量百分比（wt%），并列出了各实施例的性能表现，如下所示：
表2列出了比较例6~9的原料配比和化学组分的具体重量百分比（wt%），并列出了各比较例的性能表现，如下所示：
由表1可以看出，实施例1~5的二铝酸钙的重量百分比在合适的数值范围，兼顾了多方面的性能指标，在连铸时既能提供较好的防堵塞性能，又能确保良好的抗热震性和抗冲刷、抗侵蚀性能。由表2可以看出，比较例6中不包含二铝酸钙，热震性差，材料在使用中易发生开裂；比较例7中的二铝酸钙含量偏少，抗热震性较差，易产生开裂；比较例8中的二铝酸钙含量较高，抗热震性好，但防堵塞性能较差；比较例9中，内孔体为Al2O3-SiO2质材料，抗热震性好，但防堵塞性能差。
表3具体列出了实施例2和比较例9在轴承钢浇铸五炉后的水口结瘤情况对比，如下所示：
项目
实施例2
比较例9
水口结瘤层厚度（mm）
3.5
9
水口结瘤层减少比例（%）
61
/
由表3可以看出，实施例2含有比例合适的化学组分Al2O3、MgO和CaO，具有明显的防结瘤、防堵塞效果，水口结瘤层厚度减少了61%。
本发明防堵塞浸入式水口的内孔体材料在尖晶石的基础上加入合适比例的二铝酸钙，使得内孔体在连铸时不易结瘤、防堵塞性能好，具备良好的抗热震性和抗冲刷、抗侵蚀性能。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种精密铸件的清砂系统