一种含低碳内孔体的浸入式水口的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于钙处理钢连铸的一种含低碳内孔体的浸入式水口。一种含低碳内孔体的浸入式水口，包括内孔体、本体和渣线段，所述内孔体的材质是Al2O3-C，或Al2O3-spinel-C，或Spinel-C，或MgO-C，C含量6-12%，SiO2含量小于5%。所述本体材质为Al2O3-C，C含量大于等于20%；所述渣线段材质为ZrO2-C，ZrO2含量大于等于73%。本发明的浸入式水口不仅具有良好的抗侵蚀性，也具有良好的抗热震性，能满足钙处理钢连铸的要求。
【专利说明】
-种含低碳内孔体的浸入式水口
技术领域
[0001] 本发明设及浸入式水口，尤其设及用于巧处理钢连铸的一种含低碳内孔体的浸入 式水口。
【背景技术】
[0002] 浸入式水口是连铸关键功能耐火材料，而且也是液态钢水凝固前通过的最后一个 功能耐火材料，因此浸入式水口的质量直接影响到钢水和铸巧的质量。长期W来，科技人员 对浸入式水口的材质、性能和结构进行了大量研究，浸入式水口的性能和结构得到了很大 改进，能较好地满足炼钢连铸的需要。
[0003] 现有的浸入式水口，普遍采用AI2O3-C材质，碳含量约20% W上，渣线采用Zr〇2-C材 质，Zr〇2约72% W上。由于水口结瘤情况较多，为防止水口结瘤和堵塞，水口的材料和结构 得到了发展。日本研究表明，采用无碳、无娃的内孔体材料可W减轻水口结瘤，所W后来含 内孔体水口大量使用。但内孔体材料很难在抗侵蚀性和抗热震性之间取得平衡，无碳、无娃 的内孔体材料虽然防结瘤不错，但抗热震性不足；为了提高内孔体材料的抗热震性，有些内 孔体加入了错莫来石，虽然抗热震性得到改善，但防结瘤、抗侵蚀性不好；有些内孔体加入 了尖晶石，但抗热震性不够。
[0004] 随着连铸工艺和各种品种钢诱铸的发展需要，对浸入式水口的质量和适应性提出 了越来越高的要求。比如，不同钢种对浸入式水口的要求不同，对于侣镇静钢，要求浸入式 水口具有良好的防堵塞能力；对于高氧钢，要求浸入式水口等=大件具有良好的抗侵蚀性； 对于厚板巧处理钢，不仅要求浸入式水口具有良好的耐侵蚀性，而且尽可能减小水口对铸 巧夹杂缺陷的影响。
[000引无内孔水口，其材料是碳含量约25%的AI2O3-C材料，导热系数高，烘烤后至开诱 前水口的降溫比含内孔的水口大，运样，开诱后受到的热应力也较大，水口断裂的可能性较 高。含内孔体水口由于内孔体的低导热性，水口的溫降较小，抗热震性优于无内孔体水口。 目前也有采用无内孔体浸入式水口（原先的浸入式水口都没有内孔体)。为了确保无内孔 体水口的抗热震性，往往加入了一些改善抗热震性的物质，如烙融石英、错莫来石和棚玻璃 等。运些物质含有较高的Si02,降低了水口的抗侵蚀性。因此，目前还没有能很好满足巧处 理钢连铸要求的浸入式水口。
[0006] 现有文献和专利分析。中国"耐火材料"2012, No. 5报道，为防止氧化侣结瘤和改 善抗剥落性，日本研究开发了长水口和浸入式水口的无碳内衬。对尖晶石（Mg〇27%)和Si化 不同的A!2〇3-Si〇2材料进行了研究。将SiO 2含量33%的A12〇3-Si〇2无碳材料作为长水口和 浸入式水口的内衬进行了应用，使用效果良好。日本"耐火物"2002，N〇. 3报道，日本东芝陶 瓷公司开发了 Al2〇3-MgO (Al2〇3:82%;MgO:6%)浸入式水口内衬材料。运种材料受热时生成 二次尖晶石而使材料致密，耐侵蚀性是AI2O3-C材料的1. 38倍。日本"耐火物"1996, No. 7 报道，考虑到在诱铸化-Si处理钢时，因耐火材料中的AI2O3与钢水中的CaO反应生成低烙 物而侵蚀增大，开发研究了 Ca-Si处理钢用MgO-C质浸入式水口。开发产品的MgO 68%，C 25%，与原来的AI2O3-C材料相比改善了耐侵蚀性。
[0007] 中国专利CN201572914U公开了 一种侣错碳质免烘烤浸入式水口，在水口本体、 渣线内壁上覆盖一层无碳材料，无碳材料可W是错质、刚玉质、尖晶石、石英质中的任何一 种。由于浸入式水口的整个内孔都是无碳材料，材料的导热率较低，延长了水口壁厚方向 溫度传递的时间，可避免诱钢过程中溫度急剧变化使水口发生开裂，该发明水口在使用前 不需要烘烤。中国专利CN102335730A公开了一种无娃浸入式水口及其制造方法，为了确 保水口的抗热震性，在本体和渣线加入一定的铁酸侣，在不影响水口抗热震性和使用寿命 的条件下，通过防止SiO生成的方式来减缓或阻止结瘤的产生，防止水口堵塞。日本专利 W02012/132562公开了一种连铸用浸入式水口，该专利在浸入式水口的吐出孔，每边设计上 下2个吐出孔。运样的设计，钢水在结晶器的垂直方向形成双旋流，使上下的钢流速度控制 在一定范围，从而提高铸巧质量。
[0008] 现有文献和专利都没有设及到关于浸入式水口设置低碳内孔体、兼顾抗侵蚀性和 抗热震性的内容。
【发明内容】
[000引本发明的目的在于提供一种含低碳内孔体的浸入式水口，该浸入式水口不仅具有 良好的抗侵蚀性，也具有良好的抗热震性，能满足巧处理钢连铸的要求。
[0010] 为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案： 根据巧处理钢水口的侵蚀机理，钢中的CaO成分无法改变，Al2〇3-部分来自钢液的脱 氧产物，一部分来自水口材料，也基本不能改变，本发明采用了减少或去掉内孔体材料中的 Si化成分，W减少低烙点相的生成和降低侵蚀，同时根据含内孔体水口抗热震性较好的特 点，改变内孔体材料的成分，使其兼顾抗侵蚀性和抗热震性。运样本发明的浸入式水口不仅 具有良好的抗侵蚀性，也具有良好的抗热震性，能满足巧处理钢连铸的要求。
[0011] 一种含低碳内孔体的浸入式水口，包括内孔体、本体和渣线段，所述内孔体的材质 是 AI2O3-C，或 Al2〇3-spine^C，或 Spinel-C，或 MgO-C，C 含量 6-12%，Si〇2含量小于 5〇/〇。
[001引所述本体材质为AI2O3-C，C含量大于等于20% ;所述渣线段材质为Zr02-C，Zr02含 量大于等于73%。
[0013] 进一步，所述AI2O3-C内孔体的Al2〇3含量大于75%。
[0014] 进一步，所述Al2〇3-spinel-C内孔体的Al2〇3含量大于45%，尖晶石（spinel)含量 15-30%〇
[0015] 进一步，所述Spinel-C内孔体的尖晶石含量大于75%。
[0016] 进一步，所述MgO-C内孔体的MgO含量大于75%。
[0017] 进一步，所述内孔体厚度为5-8mm。
[0018] 本发明是在研究了现有巧处理钢连铸过程中水口侵蚀状况基础上提出的。
[0019] 研究表明，巧处理钢连铸时，浸入式水口内孔体材料中的Al2〇3(包括钢液的脱氧产 物Al2〇3)、Si〇2与巧处理钢中的CaO作用形成巧黄长石低烙点相，造成水口侵蚀，随着水口 的侵蚀，内孔体变得疏松多孔，大量烙钢渗入，加快了水口侵蚀。含有错莫来石内孔体的水 口，Si〇2含量较高，诱铸巧处理钢时会形成2Ca0 · A1 2〇3 · Si〇2 (巧黃长石）低烙点相(烙点 1590°C )，造成内孔体侵蚀较多。
[0020] 根据巧处理钢水口的侵蚀机理，钢中的CaO成分无法改变，Al2〇3-部分来自钢液 的脱氧产物，一部分来自水口材料，也基本不能改变，唯一的办法是减少或去掉内孔体材料 中的Si化成分，W减少低烙点相的生成和降低侵蚀，同时根据含内孔体水口抗热震性较好 的特点，提出本发明的含低碳内孔体的浸入式水口。
[0021] 本发明采用含内孔体浸入式水口，利用含内孔体水口具有较好抗热震性的特点， 改变内孔体材料的成分，使其兼顾抗侵蚀性和抗热震性。本发明采用低碳质内孔体，碳含量 6-12%，如果碳含量小于6%，则内孔体材料的抗热震性不够，如果碳含量大于12%，则内孔体 材料的导热系数增大，对水口的抗热震性不利。因巧处理钢并不忌讳碳，一定的碳含量可确 保内孔体的抗热震性。Si化含量控制在5% W下，W减少内孔体的侵蚀和对铸巧质量的影响。 内孔体的材质采用 Al2〇3-C，Al2〇3-spine^C，Spinel-C 或 MgO-C。AI2O3-C 内孔体的 AI2O3含 量大于75%。412〇3-3口1116^0内孔体的412〇3含量大于45%，尖晶石（3口11161)含量15-30〇/〇。 Spinel-C内孔体的尖晶石含量大于75%。MgO-C内孔体的MgO含量大于75%。内孔体厚度 5-8mm。运样的内孔体具有良好的抗巧处理钢侵蚀的能力，同时，又可提高水口的抗热震性， 减少水口断裂事故。因为具有良好的抗侵蚀性，厚板产品的探伤不合格率能控制在较低水 平。
[0022] 本发明含低碳内孔体的浸入式水口的本体材料采用AI2O3-C质，C含量20% W上， 为了改善本体的抗热震性，加入一定的错莫来石。渣线段采用常规的Zr〇2-C质，Zr〇2含量 73〇/〇 W上。
[0023] 本发明的技术效果： 本发明的含低碳AI2O3-C，Al2〇3-spine^C，Spinel-C或MgO-C内孔体的浸入式水口，具 有良好的抗巧处理钢侵蚀的能力，同时，又能确保水口的抗热震性，可减少水口断裂事故。 因为具有良好的抗侵蚀性，有利于厚板产品的探伤不合格率控制在较低水平。
【附图说明】
[0024] 图1为含内孔体的浸入式水口结构示意图； 图中：1内孔体，2本体，3渣线。
【具体实施方式】
[00巧]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0026] 参见图1，本发明的含低碳内孔体的浸入式水口制造工艺与现有含内孔体浸入式 水口的工艺相同。一种含低碳内孔体的浸入式水口，包括内孔体1、本体2和渣线段3。
[0027] 本发明水口内孔体材料的成分控制W及与现有材料的比较见表2、表3。
[002引本发明本体材质为AI2O3-C，C含量大于等于20% ;渣线段材质为Zr02-C，Zr02含量 大于等于73%。水口本体和渣线的具体配比如表1所示。
[0029] 表1水口本体和渣线的配比（wt%)
从表2可W看出，发明例A1-A4,尽管内孔体材料的主体成分有所变化，但只要保持6% W上的低碳含量和5% W下的Si〇2含量，就可兼顾抗侵蚀性和抗热震性。而比较例B1尽管 含有Zr化，由于Si化含量较多，抗侵蚀性不好。比较例B2因为碳含量较少，抗热震性不足， 内孔体容易发生开裂甚至剥落。
[0030]表 2
表3
上述表3中，发明例A5-A8,主要变化了 Si〇2和C的含量，控制SiO 2在5% W下，C含量 处于6-12%之间，能兼顾抗侵蚀性和抗热震性。比较例B3的Si〇2含量较多，造成抗侵蚀性 下降。B4的C含量较高，内孔体的导热系数高，特别是冬季，水口的热量散热较快，水口的抗 热震性降低。
【主权项】
1. 一种含低碳内孔体的浸入式水口，包括内孔体、本体和渣线段，其特征是：所述内孔 体的材质是 Al203-c，或 Al203-spinel-c，或 Spinel-c，或 Mg〇-C，C 含量 6-12%，Si02含量小 于5%。2. 根据权利要求1所述的含低碳内孔体的浸入式水口，其特征是：所述本体材质为 A1203-C，C含量大于等于20% ;所述渣线段材质为Zr02-C，Zr02含量大于等于73%。3. 根据权利要求1或2所述的含低碳内孔体的浸入式水口，其特征是：所述A1 203-C内 孔体的A1203含量大于75%。4. 根据权利要求1或2所述的含低碳内孔体的浸入式水口，其特征是：所述 Al203-spinel_C内孔体的A1203含量大于45%，尖晶石（spinel)含量15-30%。5. 根据权利要求1或2所述的含低碳内孔体的浸入式水口，其特征是：所述Spinel-C 内孔体的尖晶石含量大于75%。6. 根据权利要求1或2所述的含低碳内孔体的浸入式水口，其特征是：所述Mg〇-C内 孔体的MgO含量大于75%。7. 根据权利要求1或2所述的含低碳内孔体的浸入式水口，其特征是：所述内孔体厚 度为5_8mm。
【文档编号】B22D41/54GK105983684SQ201510097585
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月5日
【发明人】姚金甫, 金从进, 甘菲芳, 王涛, 徐国栋
【申请人】宝山钢铁股份有限公司