[发明专利]一种连铸用上水口的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金耐火材料技术领域，尤其涉及一种连铸用上水口的制备方法。

背景技术

随着现代高速、高效连铸技术及洁净钢冶炼技术的发展，进一步提高现有连铸用功能耐火材料的性能，开发新型材质，以满足当代连铸技术的要求，是目前迫切需要解决的问题。上水口是用于连续浇铸使用的一次性耐火材料部件，安装于钢包或中间包底部，下面与浸入式水口相连接，上水口在使用过程中直接与钢水接触，因此提高中间包上水口的使用寿命要求其材质要能够承受钢液中的Al、Fe、Mn或其氧化物等成分与材料中的SiO₂反应所生成低熔物的侵蚀和冲刷，要求具有良好的抗热震性、抗剥落性能、抗侵蚀性能、耐磨性以及较高的机械强度。

在浇铸铝镇静钢和含钛及稀有元素的钢种时，在中间包水口内壁部位易产生Al₂O₃等夹杂物的附着堵塞，导致连铸操作不稳定及铸坯非金属夹杂，严重影响和限制了连铸生产线效率的发挥和提高。对透气防堵型水口来说，是通过改变水口内壁的材质及配比，提高其内壁材质的气孔率，以达到吹氩透气防堵的目的，而内壁材料气孔率的提高势必要降低其强度以及抗钢水冲刷和侵蚀能力，从而造成其使用寿命的降低，甚至出现内壁侵蚀穿孔等事故。

目前，针对水口堵塞通过水口材料所采用的方法和措施如下：一、采用在水口界面上形成低熔点氧化物的水口材质，使接触到界面的氧化铝颗粒与界面之间没有吸引力作用，控制了氧化铝的附着，但是此种方法容易造成水口抗钢液冲刷能力降低；二、水口材料选择一些与钢液具有非浸润性的新材质，利用它们良好的耐侵蚀性、与熔渣的不润湿性等特性可以有效地防止Al₂O₃的附着堵塞。

目前，国内外上水口采用的材质有铝炭、氧化铝-尖晶石-炭、熔融石英、莫来石质、刚玉、高铝等。采用熔融石英虽可不经烘烤直接使用，但石英质水口抗侵蚀性能差，不利于多炉连浇，而且又易使钢水渗入非金属夹杂，影响钢水质量；铝炭质或铝炭锆质水口使用过程中易堵塞，影响正常生产；莫来石质上水口抗侵蚀能力较差；刚玉、高铝质抗热震性能较差，使用过程中容易剥落。

近年来，多炉连浇、高速浇注先进铸造工艺，对于中间包上水口的防止空气吸入、防氧化铝堵塞、抗热冲击剥落、耐侵蚀性、耐磨损性、高强度的机械性能等方面都提出了更高的要求，现有的技术产品都不能同时完全满足上水口使用条件对材料的综合性能要求，连铸过程中使用寿命有限，难以满足新的铸造工艺要求，另外成型工艺比较复杂，制造成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种连铸用上水口的制备方法，该上水口具有抗热冲击性能良好等特点，而且还具有优异的抗渣性、耐侵蚀性、耐碱和对多种金属熔液及玻璃液不浸润的特性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种连铸用上水口的制备方法，该上水口由内外两层组成，内层的原料以重量份计由下列原料组成：-200目钛酸铝76-80份，-200目氮化硅12-14份，-200目氮化铝6-8份，酚醛树脂4-6份；外层的原料以重量份计由下列原料组成：20-200目多孔莫来石陶瓷颗粒30-34份，-200目莫来石细粉42-46份、-200目锆莫来石细粉6-8份、-200目Cr₂O₃细粉3-5份、-200目粘土细粉4-6份、-200目活性α氧化铝微粉1-3份，硅溶胶3-5份，所述制备方法包括如下步骤：

1)混料：将内层和外层原料按上述配比在搅拌机中分别混合搅拌均匀，然后造粒；

2)成型：采用等静压工艺成型，将上口按内层和外层压制成型；

3)烧成：将成型后的坯体烘干后在还原气氛中经1460-1500℃还原气氛下或无氧环境烧结。

本发明具有如下有益效果：

1）本发明的上水口内层以钛酸铝为主，钛酸铝材料熔点高(1860℃)，热膨胀系数低，抗热冲击性能良好等特点，而且还具有优异的抗渣性、耐侵蚀性、耐碱和对多种金属熔液及玻璃液不浸润的特性，配以适量的氮化硅和氮化铝使得制备的上水口具有优异的抗热震性能以及良好的机械强度和硬度，并具有较高的强度。

2）本发明的上水口的外层通过材料组份的配比使得其具有较高的气孔率、稳定的透气性、均匀的透气度、高的强度、很好的热震稳定性和抗介质侵蚀能力。