专利名称：金属熔液浸入式注口的制作方法
技术领域：
本发明涉及由含有氧化铝和氮化硼的起始混合物制备用于金属熔液、尤其是钢熔液浸入式注口的一种方法。在该制备过程中还使用至少一种熔剂、一种粘合剂，如必要，还使用其它通常的添加材料。将上述起始混合物与液体相混合，之后，使混合体成型、干燥，如必要，还将其对成型体进行焙烧。
浸入式注口用于对金属熔液做进一步的加工，尤其用在钢的连注(Stranggiepeu)方面。德国专利文献30 03 046中，公开了用来制备这种浸入式注口的、以氧化铝或氧化锆或氧化硅、碳和粘结剂为基础的一种陶瓷坯料。该陶瓷坯料含5-15(重量)%硅钙和/或硅铁和/或氮化硼。氮化硼可降低钢中固体氧化物悬浮体(例如1-30毫米的氧化铝颗粒)的熔点，以使其成为液体而不粘附在耐火壁上。德国专利文献30 03 046号没有提出使用由各种不同耐火材料组成的混合物。此外，该专利文献也丝毫没有谈及所用刚玉(氧化铝)的颗粒度。另外，由德国专利公开号34 39 954中还公开了用作浇注熔液的一种耐火损蚀件。该耐损蚀件由Al2O3、石墨、一种熔剂组合物、一种含碳的粘结剂和一种金属粉末的混合物制得。使焙烧的损蚀件全部或部分粗粗涂釉，如必要，随后进行氧化焙烧。然而，在制备该耐火损蚀件时仅仅使用氧化铝作耐火材料，却没有使用氮化硼。由德国专利文献34 01 999号中已知的浸入式注口，其在与钢接触的表面涂有一层氮化硼。
在使用浸入式注口时，尤其是用于钢熔液时，会产生前面提到的钢熔液中含有的氧化物组分粘附在浸入式注口内壁上的问题，由此可造成浸入式注口胶着(堵塞)，致使金属熔化液的浇注中断。然而，由于费用的原因，尽可能长的浇注时间是绝对必要的。浸入式注口的另一个问题是其5温度变化的稳定性问题。其抗温度变化的稳定性应足够好，以避免浸入式注口出现裂缝，从而避免提早更换。
这时人们发现，在浸入式注口方面，通过使用尽可能细小的氧化铝颗粒并结合熔剂和氮化硼，虽然可以避免金属熔液中熔渣氧化物组分的粘附问题，但在使用细粒氧化铝时，抗温度变化的稳定性却变得更差了。如用氧化铝制备浸入式注口，迄今通常使用的氧化铝的颗粒度达到0.5毫米。然而，在使用这种粗粒氧化铝时却总是出现氧化物组分、尤其是来自钢中的氧化铝的积聚现象。
因此，本发明的任务是制备一种浸入式注口，不仅其中粘附以致堵塞的倾向性相对小，而且也具备相当好的抗温度变化的稳定性。
上述形式浸入式注口制备方法能用于完成这个任务。该方法的特征在于a)用粘附倾向相对于氧化铝小些的其它添加剂替代所用氧化铝的一部分;
b)使用最大颗粒度为250微米的氧化铝。
根据有利的实施形式，使用最大粒度为150微米、较好的是90微米、尤其好的是44微米的氧化铝。所用氧化铝的最大粒度越小，来自金属熔液中的氧化物组分的附着倾向就越小。另一方面，过于细小的颗粒组织会使抗温度变化的稳定性变差。
因此，要使用与氧化铝相比较，粘附倾向相对小的其它添加剂。这些添加剂的颗粒比所用氧化铝的颗粒大，也就是说，有利的是用最小颗粒度为44微米、更好的最小颗粒为90微米，尤其好的最小颗粒度为150微米的颗粒。其中，这些其它耐火材料的最大粒度随技术需要而定，也就是说，最大粒度可达常见值1.0毫米或0.5毫米。
较细颗粒的氧化铝和较粗颗粒的其它耐火材料的配合可使制成的浸入式注口抗温度变化的稳定性得到改善。这样，不仅可解决浸入式注口堵塞的问题，而且也可获得较好抗温度变化的稳定性。该稳定性至少与由粗粒氧化铝制得的浸入式注口抗温度变化的稳定性同样好。
在本发明方法中使用的氧化铝可以是一种常见的、用作耐火目的的材料，例如相应细粒的熔融刚玉或片状氧化铝。
所说其它耐火或氧化物添加剂(与氧化铝相比较，这些添加剂粘附的倾向性较小)的例子是富铝红柱石、碳化硅、氮化硅、石英玻璃或石英材料、瓷碎片(Porzellanbruch)和熔融石灰。这些其它耐火材料可分别单独地或作为混合物与氧化铝一起使用。
根据一种有利的实施形式，氧化铝与其它耐火材料的重量比为30∶70至70∶30。这样，一方面可挥发氧化铝的良好耐火特性，另一方面，通过使用其它的添加剂也可获得足够好的抗温度变化稳定性。这些其它添加剂的颗粒度通常最高可达1.0毫米，较好的是0.5毫米，也就是说，它们的粒度与在制备这样一些浸入式注口时通常使用的粒度相符合。
根据另一更好的实施形式，可向起始混合物中加入石墨和/或金属硅作另一种添加剂。对石墨而言，较好的是用片状石墨。所用金属硅通常是细粒的，也就是说，其最大粒度为0.2毫米。通过使用片状石墨可节省昂贵的氮化硼。金属硅用来使碳强化并防止碳的氧化。
在制备本发明的浸入式注口时，至少使用一种熔剂。该熔剂可由在制备浸入式注口时通常使用的熔剂中挑选出来。这里提到的熔剂可以是不含硼的或含硼的熔剂，它们的例子有玻璃料、长石、硼酸、硼砂等等。
根据一种较好的实施形式，使用一种玻璃料和一种碱长石的组合物作熔剂。所用玻璃料可以是一种含硼的玻璃料，例如一种玻璃料，其大致的氧化物成份是30%SiO2、6%Al2O3、4%Fe2O3、8%CaO、1%MgO、0.4%Mn3O4、25%Na2O、2%P2O5、3.2%BaO和20%B2O3。此外，也同样可以使用所说玻璃料，例如它们大致的氧化物成份是66%SiO2、23%Al2O3、5%CaO、4%ZnO和2%Li2O。在使用这样一些不含硼的玻璃料时，有益的是还使用一种含硼的熔剂，如上面提到的那些。
在制备本发明的浸入式注口时，同样也使用一种常见的、临时的粘结剂。根据一种有利的实施形式，使用一种树脂、尤其是一种线型酚醛清漆形式的人造树脂或一种雷息特A阶段树脂(Resolharz)，或用一种常见的沥青作临时的粘结剂。其中，人造树脂和沥青也可混合投入使用。在使用一种可固化的人造树脂时，可以按使人造树脂完全固化所需的量加入一种合适的固化剂(例如，六亚甲基四胺)，例如在使用线型酚醛清漆时。在使用雷息特A阶段树脂时通常不需要加入一种固化剂。
在制备本发明的浸入式注口时所使用的六方氮化硼通常以细粒状、即小于100微米的粒度投入使用。
加入氮化硼的量(相对于干燥的起始混合物)在5-30(重量)%范围内，较好的是在8-25(重量)%范围内。必要时加入的金属硅的量在3-8(重量)%这种通常范围内(相对于干燥的起始混合物)，石墨的量在0-20(重量)%范围内。
熔剂用量在2至12(重量)%之间(相对于干燥的起始混合物)。
临时粘结剂的用量通常是5-20(重量)%(相对于干燥的起始混合物)。
本发明通过下述实施例得到进一步说明实施例1由最大粒度为120微米的12(重量)份白刚玉、最大粒度为44微米的14.5(重量)份片状矾土、粒度为0.09至0.5毫米的21(重量)份粉碎了的石英材料、4(重量)份长石、1.5(重量)份硼砂、B2O3含量为20%的2.5(重量)份含硼玻璃料、15(重量)份片状石墨、最大粒度为100微米的10(重量)份氮化硼和最大粒度为75微米的5(重量)份细粒硅作为起始混合物，并使它在一混合器中充分预先混合。随后，加入14.5(重量)份雷息特A阶段树脂溶液。该雷息特A阶段树脂溶液作为调制液是足够的。
经充分混合后，由该混合物压制浸入式注口。使浸入式注口在120℃温度时干燥4小时，并随后在180℃时固化6小时。
然后，使该注口在还原性气氛中缓慢加热，并在1000℃时焙烧4小时。
该浸入式注口在使用时，在浸入槽接触钢液的表面上，氧化物组分附着的倾向性很小。此外，它也具有相当好的抗温度变化的稳定性。
实施例2至5使后面表中给出的起始组分重复经历实施例1的处理方法，在此过程中制得浸入式注口。来自钢熔液的熔渣组分(Schlackenbestandteile)在这些浸入式注口的表面上的粘附倾向性同样很小。而且，它们也同样具有足够高的抗温度变化的稳定性。
权利要求
1.由含有氧化铝和氮化硼的起始混合物制备用于金属熔液、尤其是钢熔液的一种耐火浸入式注口的方法，在该制备过程中，使用至少一种熔剂、一种粘结剂，如必要，还使用其它常见的添加材料；使该起始混合物与液体相混合；之后，使混合体成型、干燥，如必要，还将对成形体进行焙烧；该制备方法的特征在于a)用与氧化铝相比较、附着物生成倾向对小的其它添加剂替代所用氧化铝的一部分；b)使用最大粒度为250微米的氧化铝。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，使用最大粒度为150微米的氧化铝。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，使用最大粒度为90微米的氧化铝。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，使用最大粒度为44微米的氧化铝。
5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，使用最大粒度为44微米的其它添加剂。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，使用最小粒度为90微米的其它添加剂。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，使用最小粒度为150微米的其它添加剂。
8.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，使用与氧化铝相比较、附着物生成倾向相对小的富铝红柱石、碳化硅、石英玻璃，瓷碎片和/或熔融石灰作其它添加剂。
9.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，使氧化铝和其它耐火材料的重量比值处在30∶70至70∶30的范围内。
10.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，使用石墨和/或金属硅作其它添加材料。
11.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，使用由一种玻璃和一种长石形成的组合熔剂作为熔剂。
12.根据权利要求8的方法，其特征在于，在该组合熔剂中还继续使用一种含硼的熔剂。
13.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，使用一种树脂和/或沥青作临时的粘结剂。
14.根据上述权利要求之一的方法制备的、用于金属熔液、尤其是钢溶液的浸入式注口。
全文摘要
本发明涉及由氧化铝和氮化硼作起始混合物制备用于金属熔液，尤其是钢熔液的浸入式注口的方法。在该制备过程中使用至少一种熔剂、一种粘结剂，如必要，还使用其它常见的添加材料。使起始混合物与液体相混合。之后，使混合体成型、干燥、如必要，还将对成型体进行焙烧。本发明也涉及根据这种方法制备的浸入式注口。
文档编号B22D41/54GK1040336SQ89105530
公开日1990年3月14日 申请日期1989年8月10日 优先权日1988年8月12日
发明者恩斯特·吕赫森, 阿尔贝特·奥特 申请人:迪德尔-沃克有限公司