防结瘤中间包透气上水口
阅读说明：本技术 防结瘤中间包透气上水口 (Anti-caking tundish breathable water feeding port ) 是由 甘菲芳 高华 陈兆平 蒋晓放 徐国栋 梅峰 于 2020-03-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种防结瘤中间包透气上水口,包括碗部(1)、外层本体(2)、内层透气体(3)、直通孔(4)、气室狭缝(5)和进气吹氩管(6),外部氩气依次经进气吹氩管、气室狭缝和直通孔进入到所述上水口的内腔中；所述碗部和内层透气体为Al-2O-3-MgO-C质材料,其化学组分按重量百分比为：Al-2O-3：60～74%、MgO：18～32%、C：6～10%,其余为微量杂质；所述Al-2O-3-MgO-C质材料还外加有抗氧化剂和酚醛树脂结合剂。本发明能提供优良的抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性,综合性能优异,能改善上水口容易结瘤和堵塞的问题,且成本合理、质量稳定。(The invention relates to an anti-caking tundish breathable water feeding port which comprises a bowl part (1), an outer layer body (2), an inner layer breathable gas (3), a straight through hole (4), a gas chamber slit (5) and a gas inlet argon blowing pipe (6), wherein external argon sequentially enters an inner cavity of the water feeding port through the gas inlet argon blowing pipe, the gas chamber slit and the straight through hole; the gas permeable body of the bowl part and the inner layer is Al 2 O 3 -MgO-C material, which comprises the following chemical components in percentage by weight: al (Al) 2 O 3 : 60-74%, MgO: 18-32%, C: 6-10% and the balance of trace impurities; the Al is 2 O 3 the-MgO-C material is additionally provided with an antioxidant and a phenolic resin binder. The invention can provide excellent thermal shock resistance, erosion resistance and oxidation resistance, has excellent comprehensive performance, can improve the problems of easy nodulation and blockage of the water feeding port, and has reasonable cost and stable quality.)
技术领域
本发明涉及炼钢连铸
技术领域
，特别涉及一种防结瘤中间包透气上水口。背景技术
中间包作为连铸系统中的重要环节，既要稳定二次处理后钢水的质量，又要促进钢水中夹杂物上浮分离，均匀成分和温度，改善钢水质量和稳定浇铸操作。中间包上水口是连铸生产中的重要部件，上水口碗部与塞棒棒头配合控制钢水的流量，影响中间包的液面。但在连铸生产过程中上水口内壁及碗部经常会有钢水中的夹杂物粘附在其上，造成上水口结瘤或堵塞，严重影响浇钢及铸坯质量。
现在普遍采用的吹氩透气上水口，即中间包透气上水口往钢水中吹入惰性气体-氩气，形成的氩气泡能加速夹杂物上浮，并在内壁表面形成气泡膜阻止夹杂物粘附，从而减缓上水口内孔直径缩小，保证钢水可浇性。透气的方式有弥散式和直通孔式。弥散式上水口一般是在上水口的碗部使用气孔率较高的材质来成型为疏松多孔结构，缺点是透气性能不稳定、透气量无法根据生产需要及时调节等。直通孔式中间包透气上水口通常包括碗部、外层本体和内层透气体，内层透气体为空腔结构形成上水口的内腔，内腔与碗部连通供钢水流过，并在内层透气体壁内预埋多个直通孔，直通孔经过设置在外层本体和内层透气体之间的气室狭缝与进气吹氩管连通，优点是透气性能好且透气量可调节。
因此，透气上水口材质需要具备优良的透气性（即不结瘤、不堵塞），耐热冲击性和耐钢水侵蚀性。目前，中间包透气上水口可以采用的材质种类很多, 主要有刚玉莫来石的Al2O3-SiO2质、铬刚玉的Al2O3-Cr2O3质、Al2O3-C质、Al2O3-ZrO2-C质等，其中，刚玉莫来石因含有SiO2使得热震性很好，但抗侵蚀性较差，熔损后容易结瘤和堵塞，而刚玉及铬刚玉因含有Al2O3使得抗侵蚀性好、强度高、耐冲刷，但热震性较差，容易出现裂纹，在内壁上也会造成结瘤。中间包透气上水口也可以分为含碳和不含碳两大类，含碳上水口的C含量一般至少为18%，含碳量高导致强度较低，不耐冲刷，抗氧化和防结瘤性能都较差，而不含碳上水口则通常为Al2O3-SiO2材质，Al2O3成分为72~88%，SiO2成分为5~25%，会造成透气性能不稳定、使用寿命低的弊端部分中间包上水口也会采用Al2O3-Cr2O3材质, Al2O3成分为85-~92%，Cr2O3成分为2~8%，虽提高了抗钢水冲刷和侵蚀性能,解决了上水口在使用过程中熔损快的问题,但容易发生结瘤和堵塞，影响了连铸生产的吹氩合格率。随着炼钢工艺条件的变化, 连铸炉数的不断提高, 现有的上水口已不能适应钢厂工艺和冶炼钢种变化的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防结瘤中间包透气上水口，该上水口的内层透气体为Al2O3-MgO-C质材料，通过直通孔透气方式，可有效减轻上水口结瘤和堵塞。
本发明是这样实现的：
一种防结瘤中间包透气上水口，包括碗部、外层本体、内层透气体、直通孔、气室狭缝和进气吹氩管，外部氩气依次经进气吹氩管、气室狭缝和直通孔进入到所述上水口的内腔中；
所述碗部和内层透气体为Al2O3-MgO-C质材料，其化学组分按重量百分比为：Al2O3：60~74%、MgO：18~32%、C：6~10%，其余为微量杂质；所述Al2O3-MgO-C质材料还外加有抗氧化剂和酚醛树脂结合剂。
所述化学组分Al2O3的原料为电熔刚玉、烧结刚玉、氧化铝、镁铝尖晶石中的一种或几种组合。
所述化学组分MgO的原料为电熔镁砂、烧结镁砂、镁铝尖晶石中的一种或几种组合。
所述化学组分C的原料为石墨、炭黑、沥青、树脂、碳化硅中的一种或几种组合。
本发明采用直通孔透气方式，上水口碗部和内层透气体采用Al2O3-MgO-C质材料，以刚玉（Al2O3）和铝镁尖晶石（Al2O3-MgO）物相为主，镁铝尖晶石不仅抗侵蚀性能出色，而且相较于刚玉（Al2O3）能提供更好的抗热震性，两者结合能保证材料的抗侵蚀性能、抗钢水冲刷性能和抗热震性能满足使用要求，同时控制合适的碳（C）含量，使材料在使用过程中不易烧结，透气稳定性比较好，不易被钢水、熔渣浸润，抗热震性能好，不易开裂或断裂，并且保证强度和抗氧化性能。尤其是在上水口碗部也采用了刚玉-尖晶石-低碳材料，能明显提升中间包透气上水口的防结瘤、防堵塞性能。上水口的外层本体采用Al2O3-C材质，既能控制较低的成本，又能保证稳定的质量，具备优良的产品性价比。另外，该上水口为直通孔透气方式，制作简单、成品率高，且吹氩气流稳定、没有滞后性，有效保证了吹氩的通透性和稳定性。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：中间包透气上水口能提供优良的抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性，综合性能优异，能改善上水口容易结瘤和堵塞的问题，且成本合理、质量稳定。
附图说明
图1为本发明防结瘤中间包透气上水口的结构示意图；
图中，1碗部，2外层本体，3内层透气体，4直通孔，5气室狭缝，6进气吹氩管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图1，一种防结瘤中间包透气上水口，包括碗部1、外层本体2、内层透气体3、直通孔4、气室狭缝5和进气吹氩管6，外部氩气依次经进气吹氩管6、气室狭缝5和直通孔4进入到所述上水口的内腔中。
所述碗部1和内层透气体3为Al2O3-MgO-C质材料，其化学组分按重量百分比为：Al2O3：60~74%、MgO：18~32%、C：6~10%，其余为微量杂质，组成物相为刚玉-尖晶石-碳材料，是一种低碳型功能耐火材料。其中，Al2O3熔点为2050℃，MgO熔点为2800℃，MgO-Al2O3镁铝尖晶石的熔点为2135℃，以刚玉和铝镁尖晶石物相为主，能保证优异的抗侵蚀性能、抗钢水冲刷性能。同时，含碳材料在使用过程中不易烧结，透气稳定性也比较好，不易被钢水、熔渣浸润，能满足防结瘤要求，还具备良好的抗热震性，不易开裂或断裂，但如果碳含量太高则会导致材料强度降低、不耐侵蚀、抗氧化性能较差，因此Al2O3-MgO-C质材料的碳含量控制在6~10%，能达到较好的性能平衡点。
所述Al2O3-MgO-C质材料中，化学组分Al2O3可选择电熔刚玉、烧结刚玉、氧化铝、镁铝尖晶石等耐火材料的一种或多种组合，化学组分MgO可选择电熔镁砂、烧结镁砂、镁铝尖晶石等耐火材料的一种或多种组合，化学组分C可选择石墨、炭黑、沥青、树脂等含碳原料的一种或多种组合，按化学组分的重量百分比（Al2O3：60~74%、MgO：18~32%、C：6~10%）进行配料，并外加入抗氧化剂（例如B4C、Al或Mg，可以是其中的一种或二种）和酚醛树脂结合剂，配料混合均匀后放入成型模具内一体化、一次性等静压成型。
所述外层本体2为Al2O3-C质材料，能保持较低的成本和稳定的质量，提供较好的产品性价比。
表1列出了实施例1~5的化学组分的具体重量百分比（wt%），并列出了比较例6~9，与实施例在化学组分和性能表现上作了对比，如下所示：
从表1可以看出，实施例1~5的化学组分的重量百分比数值范围为：Al2O3：60~74%、MgO：18~32%、C：6~10%，以刚玉和铝镁尖晶石物相为主，能提供优异的抗侵蚀和抗钢水冲刷性能，同时合适的碳含量能保证材料的防结瘤、抗热震和抗氧化性能，这样的化学组分的配比使得整体材料的综合性能表现优异，能改善中间包透气上水口的防结瘤、防堵塞的问题。实施例1~5的化学组分中仅包含由原料带入的微量SiO2杂质。另外，抗氧化剂和酚醛树脂结合结合剂为原料添加剂，不在化学组分的重量百分比计算范围内。
比较例6为Al2O3-SiO2-C的铝碳质材料，SiO2含量较高，导致抗侵蚀性能较差。比较例7为Al2O3-ZrO2-C的铝锆碳质材料，抗侵蚀性能提高，但碳含量较高，导致抗氧化性和强度不高，减少材料使用寿命，不利于防结瘤、防堵塞。比较例8为常用的Al2O3-SiO2的刚玉莫来石材料，SiO2含量较高，使用过程中容易烧结，降低透气性，导致结瘤堵塞现象常有发生。比较例9为Al2O3-Cr2O3的铬刚玉无碳材料，抗侵蚀性好，但是热震性能较差，使用中容易开裂，导致吹氩漏气。
本发明防结瘤中间包透气上水口的碗部和内层透气体采用Al2O3-MgO-C质材料，使得上水口的抗侵蚀、抗冲刷性能较好，不易结瘤，使用寿命长，并结合在内层透气体中设置直通孔的透气方式，吹氩形成气泡和气泡膜能防止上水口结瘤或堵塞，钢水中的夹杂物随氩气气泡上浮从而洁净钢水，不仅提高了上水口的使用寿命，而且能保证连铸连浇炉数和吹氩合格率。
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。