[发明专利]一种渐变三维贯通孔透气塞及其制备方法

说明书

本发明涉及一种渐变三维贯通孔透气塞及其制备方法。其技术方案是：将构建的三维空间孔骨架几何模型导入3D打印机，用3D打印浆体打印，得到多孔模板。多孔模板固定于透气塞模具底部，再将透气塞浆料浇入所述透气塞模具中，在温度为15～35℃和湿度为75～90％的条件下养护24h，脱模干燥。在1～100Pa条件下，以0.5～3℃/min的速率升温至600～800℃，保温1～3h；再以2～6℃/min的速率升温至800～1600℃，保温3～5h，随炉冷却至室温，制得渐变三维贯通孔透气塞。本发明具有透气量大、整体强度高、搅拌效果好、吹成率高、不易夹钢和洁净钢水效率高的优点，所制备的渐变三维贯通孔透气塞气孔贯通且分布均匀、量大且尺寸小。

技术领域

本发明属于透气塞技术领域。具体涉及一种渐变三维贯通孔透气塞及其制备方法。

背景技术

目前，高性能透气塞结构形式主要有弥散型和狭缝式两种。弥散型透气塞是透气塞的最早形式，通过控制配料的粒度配比及采用液压机成型来产生大量不规则分布的气孔。这种透气塞的优点是制造工艺简单和易于生产；因弥散孔的特殊结构，避免了狭缝式透气塞的狭缝夹钢问题，能保证绝对透气；同时产生的气泡小而多且均匀，底吹搅拌效果好。缺点需要在较大压力下服役，使得透气塞的强度低、抗冲刷性能差，易被钢液渗透；气流不稳定，气泡易聚为大气泡，对钢液质量波动较大；孔不贯通导致吹成率不高。狭缝式透气塞包括两种形式，一种是透气塞中心部位由几块成型薄板拼装形成狭缝，外部采用浇注料浇注而成，即所谓的“拼缝式”，这种透气塞的缺点是吹入气体的可控性差。另一种是在砖体中预浇注数十条直通狭缝，即通常所谓的“狭缝式”。狭缝式与弥散型相比，具有寿命长、吹成率高、气流量大和搅拌效果好等优点，是目前透气塞的主流。但是狭缝式透气塞在使用中，形成的气泡较大，对微小杂质去除率不高；狭缝也很容易被钢水侵入形成夹钢而透气量变小，造成后期吹氩困难，钢液起花小，难以达到纯洁钢水的作用。为此，本领域技术人员开发出了不少新型透气塞。

“一种透气塞用微孔陶瓷棒的制备方法”(CN201810905590.0)专利技术，以水性蜡乳液为微孔形成剂，制成体内均匀分布且量大的微气孔陶瓷棒。此结构的气孔孔筋为纳米级，能透气也能防止钢水和钢渣的渗入，但是气孔尺寸太小也不贯通、透气量有限也不宜调整。

“复合式狭缝透气塞及其制备方法”(CN201610795168.5)专利技术，将弥散透气部分与狭缝透气部分上下设置，分别利用两者的优点。虽然该复合式弥散透气塞的气泡在粒度和均匀性上均高于单独的弥散式透气塞和狭缝式透气塞，但若调整透气量，弥散结构和狭缝结构在接口处容易漏气，从而降低透气塞使用寿命。

“一种狭缝式透气塞的制备方法”(CN201310580577.X)专利技术，通过在狭缝填充物表面涂抹润滑剂，使得透气塞的狭缝填充物可以抽出而不破坏透气塞生坯的结构，解决了狭缝填充物烧后残余造成的成品透气塞透气量不足的问题。该制备方法在其它同等制备条件下可平均提高透气塞的透气量10％，但是狭缝也很容易被钢水侵入形成夹钢而使透气量变小。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种在三维方向孔尺寸可调的渐变三维贯通孔透气塞的制备方法，所制备的渐变三维贯通孔透气塞透气量大、整体强度高、搅拌效果好、吹成率高、不易夹钢和洁净钢水效率高的特点。

为了实现上述目标，本发明采用的技术方案的步骤是：

构建三维空间孔骨架几何模型，其中各参数如下：

a＝H/n₁ (1)

d＝k×a (2)

n₂＝2r_上/a (3)

n₃＝2r_中/a (4)

n₄＝2r_下/a (5)