一种连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法。所述复合式湍流控制器包括外壳、底板、套芯、膨胀缝、抗氧化涂层，所述复合式湍流控制器的外壳采用镁质浇注料浇注成型，底板采用机压成型的镁碳砖砌筑，套芯采用机压成型的“扇形”镁碳砖砌筑，在外壳与底板、外壳与套芯之间设置膨胀缝，在套芯的外表面上涂抹抗氧化涂层。本发明方法制备复合式湍流控制器的外壳、底板、套芯等组件是在其外壳浇注料浇注成型的过程中完成整体组装，该方法简化了胎模设计，优化了组装工艺，提高了整体组装质量，延长了复合式湍流控制器的使用寿命，降低了连铸生产成本。
【专利说明】一种连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，属连铸耐火材料生产工艺【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在连铸机中间包内设置湍流控制器，可以改变中间包内钢水的运行路线，延长停留时间，促进夹杂物的上浮排除，对提高铸坯质量有重要作用。近年来，为提高湍流控制器耐侵蚀、抗冲刷性能，湍流控制器采用了复合式结构的设计方案，由外壳、套芯、底板等组件组成，其中外壳采用浇注料预制件生产工艺制备。现有技术生产连铸中间包复合式湍流控制器制备方法是，先分别制备外壳、套芯、底板等组件，后进行整体组装，存在的缺陷和不足:(1)制备胎模设计复杂，包括外壳形状、底板形状设计和内腔模框设计，造成胎模制作费用高；(2)制备工艺复杂，该工艺必须在外壳、套芯、底板等组件制备完毕后，再进行组装，各组件配合尺寸工艺要求高，工艺流程长，导致生产周期较长；(3)整体组装质量差，尤其在烘烤、使用过程中，因组件耐火材料的热膨胀作用引发的裂纹质量缺陷，严重影响了安全使用性能和寿命，进而降低了连铸中间包的使用寿命，由此增加了连铸生产成本。
【发明内容】
[0003]针对现有连铸中间包复合式湍流控制器的制备过程中胎模设计复杂、制备工艺复杂、整体组装质量差等问题，本发明提供一种连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法。
[0004]本发明的技术方案如下:
[0005]一种连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，该湍流控制器结构包括外壳、底板、套芯，底板定位于外壳内腔底上，套芯的底端位于底板之上，在外壳内腔底部与底板、夕卜壳内壁与套芯之间设置有膨胀缝，在套芯和底板外露面上涂有抗氧化涂层；
[0006]制备步骤如下:
[0007](I)准备外壳的胎模，外壳的外形依据中间包冲击区的形状和尺寸设计，空腔结构，上开口，普通钢板制成；
[0008](2)浇注外壳底部:将外壳胎模放置于振动台上，先浇注外壳底部的镁质浇注料，将镁质浇注料加入混料机内干混2?3分钟，加物料总重量4.5?5.5%的水，湿混4?6分钟，混匀，将混合好的镁质浇注料放入胎模内，开启振动台的振动电机，振动成型；然后自然干燥2?4小时,其厚度a为65?115mm ;完成外壳底部的烧注；
[0009](3)底板砌筑:先在外壳底部镁质浇注料上面铺设耐火石棉布用作膨胀缝，再用机压成型的镁碳砖干法砌筑；
[0010](4)砌筑套芯:在上述砌筑的底板镁碳砖上面，采用机压成型的“扇形”镁碳砖砌筑套芯，在套芯外侧壁包覆耐火石棉布用作膨胀缝；
[0011](5)浇注外壳侧壁:将镁质浇注料加入混料机内干混2?3分钟，加物料总重量
4.5?5.5%的水，湿混4?6分钟，混匀，将混合好的镁质浇注料放入外壳胎模的内侧壁与套芯外侧壁之间，一次性加料厚度不超过150mm，此后边加料边用振动棒振动成型；完成外壳侧壁的浇注；
[0012](6)养护、脱模:在O?30°C的环境温度下养护I?2天后脱模；
[0013](7)在套芯和底板外露面上涂抹抗氧化涂层，自然干燥I?2天；
[0014](8)烘烤，停火自然冷却，冷却时间8?16h，制得复合式湍流控制器。
[0015]根据本发明优选的，复合式瑞流控制器的底板的厚度为65?115mm。
[0016]根据本发明优选的，复合式湍流控制器的套芯呈圆筒状。
[0017]根据本发明优选的，步骤(4)中，“扇形”镁碳砖分上下3?4环砌筑套芯，每环由一个圆环均分的4-6块“扇形”镁碳砖组成。进一步优选每环由一个圆环均分的4块“扇形”镁碳砖组成。
[0018]根据本发明优选的，步骤(4)中，套芯的纵向中心线与外壳内腔的纵向中心线重
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[0019]根据本发明优选的，步骤(4)中所述的“扇形”镁碳砖的高度为100?150mm，厚度为 80 ?100mm。
[0020]根据本发明优选的，步骤(3)、步骤(4)中用作膨胀缝的材料耐火石棉布，厚度为L 5 ?2.0mnin
[0021]根据本发明优选的，步骤(7)中所述的防氧化涂层厚度为10?15mm。优选材料为防氧化涂层适用于中间包工作衬的镁铬碳质涂抹料。按现有技术即可。
[0022]根据本发明优选的，步骤(8)中所述的烘烤按以下四个阶段进行:
[0023]1.从O?135°C以8_12°C /h升温速度升温，升温至135?150°C ；
[0024]i1.在135?150°C保温，保温时间12?16h ；
[0025]ii1.再从135?150°C以8_12°C /h升温速度升温，升温至235?250°C ；
[0026]iv.在235?250°C保温，保温时间12?16h。
[0027]根据本发明步骤(I)中所述的外壳的胎模外形可以是方体、下小上大一侧为倾斜壁的异型方体、圆柱体、下大上小圆台体或棱台体，且上端开口。依据中间包冲击区的形状和尺寸设计。
[0028]本发明步骤(2)中，开启振动台的振动电机，直至浇注料上表面泛浆、无大的气泡冒出时,停止振动，即为完成振动成型；本发明步骤(5)中，振动棒振动成型时，至无大的气泡冒出时，停止振动棒振动。
[0029]本发明连铸中间包复合式湍流控制器制备方法与现有技术相比主要创新之处在于:现有技术是在复合式湍流控制器外壳制备完毕之后，再将外壳与底板、套芯等组件进行整体组装；而本发明是在复合式湍流控制器外壳浇注料浇注的过程中完成外壳与底板、套芯等组件的制作组装，并在外壳与底板、外壳与套芯之间铺设石棉布，起膨胀缝作用，以消除镁质浇注料、镁碳砖受热膨胀作用导致的裂纹质量问题。
[0030]本发明的有益效果:
[0031]采用本发明方法，不仅简化了制备复合式湍流控制器的胎模设计，而且使得复合式湍流控制器的组装质量得到提高，使用寿命由28?32小时同比提高到36?40小时，同时解决了因复合式湍流控制器裂纹质量问题引发的套芯侧壁开裂造成的连铸机非计划停浇事故。[0032]本发明制备的复合式湍流控制器适用于各类连铸机中间包，该方法简化了制备复合式湍流控制器的胎模设计，优化了组装工艺，提高了整体组装质量，可同比提高复合式湍流控制器的使用寿命4~8小时，同比降低连铸中间包耐材吨钢成本0.5~1.0元。同时，消除了复合式湍流控制器因热膨胀作用导致的裂纹质量问题，提高了使用安全可靠性。
【专利附图】
【附图说明】[0033]图1是实施例1制备的连铸中间包复合式湍流控制器示意图。图中，1.胎模；2.外壳；3.膨胀缝；4.套芯；5.抗氧化涂层；6.底板。
[0034]图2是本发明中砌筑套芯使用的“扇形”镁碳砖的侧视图，h为“扇形”镁碳砖的高度。
[0035]图3是“扇形”镁碳砖俯视图及砌筑位置示意图，L为“扇形”镁碳砖的厚度。虚线部分为其余三块“扇形”镁碳砖的砌筑位置。
【具体实施方式】
[0036]以下实施例是对发明的制备工艺进一步说明，但本发明并不局限于此。实施例中采用的镁质浇注料、MT-14镁碳砖均为现有技术，可市购，如营口群丰耐火材料有限公司有售。“扇形”镁碳砖材料与MT-14镁碳砖相同，所不同的是其形状为扇形，采用机压成型。所用抗氧化涂层材料选用镁铬碳质涂抹料，莱芜钢铁集团有限公司产，是以钢包用后镁碳砖再生颗粒料为主原料生产的抗氧化再生镁铬碳质涂抹料，其主要理化指标:Mg0(wt%)66.0,Cr2O3 (wt%) 2.2, C (wt%) 6.2,体积密度(g/cm3)≥ 2.1，涂抹料厚度 c 为 10mm。
[0037]实施例1:
[0038]—种连铸中间包复合式瑞流控制器，结构如图1，包括外壳2、底板6、套芯4、膨胀缝3、抗氧化涂层5，底板6定位于外壳2内腔底的上面，套芯4的底部定位于底板6之上、套芯4的纵向中心线与外壳I内腔的纵向中心线重合，在外壳2与底板6、外壳2与套芯4之间设置膨胀缝3，在套芯4的外表面上涂抹抗氧化涂层5。
[0039]所述的复合式湍流控制器的外壳2为镁质浇注料浇注成型。所述的复合式湍流控制器的底板6采用机压成型的MT-14镁碳砖砌筑,其长、宽、高尺寸分别为300mm、150mmm、65mm0
[0040]所述的复合式湍流控制器的套芯4呈圆筒形，采用机压成型的“扇形”镁碳砖砌筑套芯4的侧壁，分上下3环镁碳砖砌筑，每环砖由一个圆环均分的四块“扇形”镁碳砖砌筑，“扇形”镁碳砖的高度h为150mm，“扇形”镁碳砖的厚度L为80mm。如图2、图3所示。
[0041]所述的用作膨胀缝的材料选用耐火石棉布,厚度η为1.5mm。
[0042]根据本发明，所述连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，包括下列步骤:
[0043]( I)制备复合式湍流控制器外壳2的胎模I准备，外形依据中间包冲击区的形状和尺寸设计为下小上大一侧为倾斜壁的异型方体，空腔结构，上端敞口，普通钢板制作而成；
[0044](2)复合式湍流控制器外壳2的底部浇注:将胎模放置于振动台上，先浇注复合式湍流控制器外壳I底部的镁质浇注料,将镁质浇注料加入混料机内干混2分钟，加物料总重量4.5%的水，湿混4分钟，混匀，将混合好的镁质浇注料放入胎模内，开启振动台的振动电机，直至浇注料上表面泛浆、无大的气泡冒出时，停止振动，自然干燥4小时，其厚度a为115mm ；
[0045](3)复合式瑞流控制器的底板6砌筑:先在复合式瑞流控制器外壳2底部镁质烧注料上面铺设耐火石棉布3，再用机压成型的MT-14镁碳砖砌筑，其长、宽、高尺寸为300mm、150mm、65mm ；
[0046](4)复合式湍流控制器的套芯4砌筑:在复合式湍流控制器的底板镁碳砖上面，采用机压成型的“扇形”镁碳砖砌筑套芯4的侧壁,分上下3环镁碳砖砌筑,每环砖由一个圆环均分的四块扇形镁碳砖砌筑，保证套芯的纵向中心线与外壳内腔的纵向中心线重合；
[0047](5)复合式湍流控制器外壳2的侧壁浇注:将镁质浇注料加入混料机内干混2分钟，加物料总重量4.5%的水，湿混4分钟，混匀，将混合好的镁质浇注料放入外壳胎模I的内侧壁与套芯镁碳砖4的外侧壁之间，一次性加料厚度不超过150mm，此后边加料边用振动棒振动成型，无大的气泡冒出时,停止振动棒振动；
[0048](6)脱模:在O?30°C的环境温度下养护I天后脱模；
[0049](7)防氧化涂层5施工，在套芯镁碳砖4的外表面上涂抹抗氧化镁铬碳质涂抹料涂层5，自然干燥2天；
[0050](8)按以下4个阶段进行烘烤:1.从O?135°C以10°C /h升温速度升温，升温至135 ?150°C;i1.在 135 ?150°C保温，保温时间 16h ；ii1.再从 135 ?150°C 以 10°C /h 升温速度升温，升温至235?250°C ；iv.在235?250°C保温，保温时间16h ；
[0051](9)停火自然冷却，冷却时间16h，连铸中间包复合式湍流控制器制备完成。
[0052]本实施例的连铸中间包复合式湍流控制器，在莱芜钢铁集团银山型钢有限公司炼钢厂异型坯连铸机中间包上应用，不仅简化了制备复合式湍流控制器的胎模设计，而且使得复合式湍流控制器的组装质量得到提高，消除了复合式湍流控制器因热膨胀作用导致的裂纹质量问题，提高了复合式湍流控制器的使用安全可靠性，解决了制约异型坯连铸中间包寿命的瓶颈问题，使得中间包使用寿命由28小时同比提高到36小时以上，最高达到40小时，同比降低连铸中间包耐材吨钢成本0.98元。
[0053]实施例2、如实施例1所述，不同之处在于:
[0054]所述的复合式湍流控制器的底部的厚度b为65mm ;所述复合式湍流控制器的套芯4采用机压成型的“扇形”镁碳砖砌筑套芯4的侧壁，分上下4环镁碳砖砌筑，“扇形”镁碳砖的高度h为100mm, “扇形”镁碳砖的厚度L为IOOmm ;所述用作膨胀缝的材料选用耐火石棉布厚度η为2.0mm ;所述防氧化涂层选用抗氧化镁铬碳质涂抹料厚度c为15mm。
[0055]所述连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，包括下列步骤:
[0056]( I)复合式湍流控制器外壳2的胎模I准备，外形依据中间包冲击区的形状和尺寸设计，空腔结构，普通钢板制作而成；
[0057](2)复合式湍流控制器外壳2的底部浇注:将胎模放置于振动台上，先浇注复合式湍流控制器外壳I底部的镁质浇注料,将镁质浇注料加入混料机内干混3分钟，加物料总重量5.5%的水，湿混6分钟，混匀，将混合好的镁质浇注料放入胎模内，开启振动台的振动电机，直至浇注料上表面泛浆、无大的气泡冒出时，停止振动，自然干燥2小时，其厚度a为65mm ；
[0058](3)复合式瑞流控制器的底板6砌筑:先在复合式瑞流控制器外壳2底部镁质烧注料上面铺设耐火石棉布3，再用机压成型的MT-14镁碳砖砌筑，其长、宽、高尺寸分别为300mm、150mm、115mm ；
[0059](4)复合式湍流控制器的套芯4砌筑:在复合式湍流控制器的底板镁碳砖上面，采用机压成型的“扇形”镁碳砖砌筑套芯4的侧壁，分上下4环镁碳砖砌筑，每环由一个圆环均分的四块扇形镁碳砖砌筑，保证套芯的纵向中心线与外壳内腔的纵向中心线重合；
[0060](5)复合式湍流控制器外壳2的侧壁浇注:将镁质浇注料加入混料机内干混3分钟，加物料总重量5.5%的水，湿混6分钟，混匀，将混合好的镁质浇注料放入外壳胎模I的内侧壁与套芯镁碳砖4的外侧壁之间，一次性加料厚度不超过150mm，此后边加料边用振动棒振动成型，无大的气泡冒出时,停止振动棒振动；
[0061](6)脱模:在O?30°C的环境温度下养护2天后脱模；
[0062](7)防氧化涂层5施工，在套芯镁碳砖4的外表面上涂抹抗氧化镁铬碳质涂抹料涂层5，自然干燥I天；
[0063](8)烘烤分为以下阶段:从O?135°C以10°C /h升温速度升温，升温至135?1500C ;在135?150°C保温，保温时间12h ;再从135?150°C以10°C /h升温速度升温，升温至235?250°C ;在235?250°C保温，保温时间12h ；
[0064](9)停火自然冷却，冷却时间8h，连铸中间包复合式湍流控制器制备完成。
[0065]本实施例的连铸中间包复合式湍流控制器，在莱芜钢铁集团银山型钢有限公司炼钢厂2#板坯连铸机中间包上应用，简化了制备复合式湍流控制器的胎模设计，提高了复合式湍流控制器的组装质量，消除了复合式湍流控制器因热膨胀作用导致的裂纹质量问题，提高了使用安全可靠性，进一步提高了板坯连铸中间包的使用寿命，由12?16小时同比提高到20?24小时，同比降低连铸中间包耐材吨钢成本0.56元。
【权利要求】
1.一种连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，该湍流控制器结构包括外壳、底板、套芯，底板定位于外壳内腔底上，套芯的底端位于底板之上，在外壳内腔底部与底板、外壳内壁与套芯4之间设置膨胀缝，在套芯和底板外露面上涂抹有抗氧化涂层；制备步骤如下: (1)准备外壳的胎模，外壳的外形依据中间包冲击区的形状和尺寸设计，空腔结构，上端开口，普通钢板制成； (2)浇注外壳底部:将外壳胎模放置于振动台上，先浇注外壳底部的镁质浇注料，将镁质浇注料加入混料机内干混2~3分钟，加物料总重量4.5~5.5%的水，湿混4~6分钟，混匀，将混合好的镁质浇注料放入胎模内，开启振动台的振动电机，振动成型；自然干燥2~4小时，其厚度为65~115mm ;完成外壳底部的浇注； (3)底板砌筑:先在外壳底部镁质浇注料上面铺设耐火石棉布用作膨胀缝，再用机压成型的镁碳砖干法砌筑； (4)砌筑套芯:在上述砌筑的底板镁碳砖上面，采用机压成型的“扇形”镁碳砖砌筑套芯，在套芯外侧壁包覆耐火石棉布用作膨胀缝； (5)浇注外壳侧壁:将镁质浇注料加入混料机内干混2~3分钟，加物料总重量4.5~`5.5%的水，湿混4~6分钟，混匀，将混合好的镁质浇注料放入外壳胎模的内侧壁与套芯外侧壁之间，一次性加料厚度不超过150mm，此后边加料边用振动棒振动成型；完成外壳侧壁的浇注； (6)养护、脱模:在O~30°C的环境温度下养护I~2天后脱模； (7)在套芯和底板外露面上涂抹抗氧化涂层，自然干燥I~2天； (8)烘烤、停火自然冷却,冷却`时间8~16h,制得复合式瑞流控制器。
2.如权利要求1所述的连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，其特征在于复合式瑞流控制器的底板的厚度为65~115mm。
3.如权利要求1所述的连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，其特征在于复合式湍流控制器的套芯呈圆筒状。
4.如权利要求1所述的连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，其特征在于步骤(4)中，“扇形”镁碳砖分上下3~4环砌筑套芯，每环由一个圆环均分的4-6块“扇形”镁碳砖组成。
5.如权利要求1所述的连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述的“扇形”镁碳砖的高度为100~150mm,厚度为80~100mm。
6.如权利要求1所述的连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，其特征在于步骤(4)中，套芯的纵向中心线与外壳内腔的纵向中心线重合。
7.如权利要求1所述的连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，其特征在于步骤(3)、步骤(4)中用作膨胀缝的材料耐火石棉布，厚度为1.5~2.0mm。
8.如权利要求1所述的连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，其特征在于步骤(7)中所述的防氧化涂层厚度为10~15mm。
9.如权利要求1所述的连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，其特征在于步骤(8)中所述的烘烤按以下四个阶段进行: ` 1.从O~135°C以8-12°C/h升温速度升温，升温至135~150°C ； ` i1.在135~150°C保温，保温时间12~16h；ii1.再从135~150°C以8-12°C/h升温速度升温，升温至235~250°C ；iv.在235~250°C保温，保温时间12~16h。
【文档编号】B22D11/10GK103658577SQ201310633194
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】武光君, 武文健, 张海波, 张其龙 申请人:莱芜钢铁集团有限公司