专利名称：一种连铸用镁碳复合整体塞棒的制备方法
技术领域：
本发明属于新型耐火材料制备技术领域，主要涉及一种连铸用镁碳复合整体塞棒
的制备方法。
背景技术：
整体塞棒用于连铸中间包内，通过塞棒棒头和浸入式水口碗部配合控制流入结晶 器内钢水的流量。采用塞棒可以降低事故率，提高钢坯质量。在整体塞棒内还可设计吹氩 孔以向浸入式水口吹氩，防止水口堵塞。目前整体塞棒本体材料主要为铝碳质，并含有一定 的熔融石英。在使用时整体塞棒要经受156(TC到110(TC左右的热冲击，整体塞棒必须具有
一定的抗热冲击性，不能出现断头、棒尖掉等问题，否则就会引起连铸的中断，给钢厂造成 较大的经济损失。另外使用过程中塞棒头部受钢水冲蚀严重，其抗侵蚀、抗冲刷性能的好坏 是决定其使用寿命的关键因素。为提高塞棒的使用寿命，根据所浇钢种的不同，棒头可采用
A1203-C质、MgO-C质或Zr02-C质材料。如浇铸高锰钢或高氧钢时采用尖晶石_C质材料，在 浇铸*丐处理钢时采用Mg0-C质。 整体塞棒用镁碳耐火材料是以氧化镁和石墨为主要原料，以酚醛树脂等有机物为 结合剂而制成的碳结合耐火材料。由于镁碳材料中氧化镁具有熔点高、抗钢水侵蚀性高等 特点；石墨具有低热膨胀性、较高的抗熔渣侵蚀性等特点，因此这种材料具有优异的抗热震 性和抗侵蚀性等，被广泛用于使用连续铸钢过程。随着浇注时间的延长和浇注条件的恶化， 普通的镁碳材料在使用过程中冲刷量大，侵蚀过多，难以满足实际需要。通过降低镁碳材料 的碳含量，可以在很程度上提高镁碳材料的抗冲刷性，但这是在牺牲材料抗热冲击性的条 件下获得的。所以，寻求一种具有高抗热冲击性、高耐冲刷性的低碳镁碳材料对提高整体塞 棒的寿命有积极意义。 CN200610030706. 8公开了一种低碳镁质复合整体塞棒的制备方法，虽然材料具有 较高的抗冲刷性，但众所周知低碳镁碳材料具有很差的抗热冲击型，对于怎样提高材料的 抗热冲击性该专利却没有提及。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明目的是提供一种连铸用镁碳复合整体塞棒的制备方 法。 为完成上述发明目的，本发明所采用的技术方案为一种连铸用镁碳复合整体塞 棒的制备方法，所述整体塞棒的棒身为铝碳材料，棒头为低碳镁碳材料，棒头与棒身之间采 用铝碳材料和低碳镁碳材料的混合过渡；所述的铝碳材料包括含68 75%的刚玉、20 26%的鳞片状石墨、2 5%的SiC和1 3%的Si ;所述棒头材料的主要原料为电熔镁砂， 并加入有3 8%的铝硅合金粉、0. 5 2%的BN和8 12 %的石墨；其中电熔镁砂中氧 化镁的含量大于97.0%，铝硅合金粉中硅的百分含量不小于50%，石墨的粒度组成为> 0. 5mm的鳞片状石墨25 45%，0. 5 0. Olmm的鳞片状石墨30 50%， < 0. Olmm的鳞
3片状石墨15 35%;首先按棒头材料棒身材料为1 : 2的比例制作a混合料，按棒头材
料棒身材料为2 : i的比例制作b混合料；然后将棒身材料、a混合料、b混合料和棒头
材料依次加入到胶套中等静压成型，混合料的加入高度控制在5 lOmm之间，其中所加入 的棒头材料经原料按配比进行均匀混合，造粒制得；等静压成型压力为110 114Mpa，制成 的整体塞棒坯体在氮气气氛中热处理，热处理温度为950 IIO(TC。 本发明的效果是对于低碳镁碳材料抗热冲击性差的特点，通过优化镁碳材料所用 石墨的粒度组成、添加能够在热处理过程中形成陶瓷结合相的铝硅合金和能够降低热膨胀 系数的BN，提高镁碳材料的抗热冲击性，保证使用时的安全性。另外通过在棒头材料和棒身 材料之间形成均匀的混合过渡，在热冲击时尽量减少热应力的生成，防止使用时的断头现象。
具体实施例方式
结合实施例对本发明加以说明 实施例中，镁碳材料中Mg0为氧化镁含量大于97. 0%的电熔镁砂，棒身采用普通 的铝碳材料。塞棒用铝碳材料是以刚玉和石墨为主要原料，另外材料中还添加了少量的SiC
和si，以提高材料的抗氧化性。在整体塞棒的制作过程中，首先按棒头材料棒身材料为 i : 2的比例制作a混合料，按棒头材料棒身材料为2 : i的比例制作b混合料；然后将
棒身材料、a混合料、b混合料和棒头材料依次加入到胶套中等静压成型，混合料的加入高 度控制在5-10mm之间，其中所加入的棒头材料经原料按配比进行均匀混合，造粒制得；等 静压成型压力为110-114Mpa，制成的整体塞棒在氮气气氛中热处理，热处理温度为950 IIO(TC。 实施例的不同主要在于棒头材料的组成设计。 实施例1 :棒身铝碳材料中刚玉占68% ，石墨占26% ， SiC添加2% ， Si添加3% ;棒 头镁碳材料中镁砂87% ，石墨8% ，铝硅合金粉3% ， BN2% 。其中石墨粒度组成为> 0. 5mm占 25%，0. 5 0. Olmmm占40%， < 0. Olmm占35%;铝硅合金粉中硅含量为50%，该实施例中 混合料的加入高度为5mm，其中所加入的棒头材料经原料按配比进行均匀混合，造粒制得； 等静压成型压力为110Mpa，制成的整体塞棒在氮气气氛中热处理，热处理温度为950°C。
实施例2 :棒身铝碳材料中刚玉占74% ，石墨占20% ， SiC添加5% ， Si添加1 % ;棒 头镁碳材料中镁砂86% ，石墨10% ，铝硅合金粉3% ， BN1 % 。其中石墨粒度组成为> 0. 5mm 占45% ， 0. 5 0. Olmm占30% ， < 0. Olmm占25% ;铝硅合金粉中硅含量为50% ，该实施例中 混合料的加入高度为8mm，其中所加入的棒头材料经原料按配比进行均匀混合，造粒制得； 等静压成型压力为112Mpa，制成的整体塞棒在氮气气氛中热处理，热处理温度为IOO(TC。
实施例3 :棒身铝碳材料中刚玉占75% ，石墨占22% ， SiC添加2% ， Si添加1 % ;棒 头镁碳材料中镁砂84% ，石墨12% ，铝硅合金粉5% ， BN1 % 。其中石墨粒度组成为> 0. 5mm 占35%，0. 5 0. 01咖占50%，<0. Olmm占15%;铝硅合金粉中硅含量为70%，该实施例中 混合料的加入高度为lOmm，其中所加入的棒头材料经原料按配比进行均匀混合，造粒制得； 等静压成型压力为112Mpa，制成的整体塞棒在氮气气氛中热处理，热处理温度为IIO(TC。
实施例4:棒身铝碳材料中刚玉占70%，石墨占24%， SiC添加4X， Si添加2X ; 棒头镁碳材料中镁砂81.5%，石墨10%，铝硅合金粉8%， BN0.5%。其中石墨粒度组成为> 0. 5mm占30%，0. 5 0. 01mm占40%， < 0. 01mm占30% ;铝硅合金粉中硅含量为70%， 该实施例中混合料的加入高度为9mm，其中所加入的棒头材料经原料按配比进行均匀混合， 造粒制得；等静压成型压力为114Mpa，制成的整体塞棒在氮气气氛中热处理，热处理温度 为980°C。
权利要求
一种连铸用镁碳复合整体塞棒的制备方法，其特征在于所述整体塞棒的棒身为铝碳材料，棒头为低碳镁碳材料，棒头与棒身之间采用铝碳材料和低碳镁碳材料的混合过渡；所述的铝碳材料包括含68～75％的刚玉、20～26％的鳞片状石墨、2～5％的SiC和1～3％的Si；所述棒头材料的主要原料为电熔镁砂，并加入有3～8％的铝硅合金粉、0.5～2％的BN和8～12％的石墨；其中电熔镁砂中氧化镁的含量大于97.0％，铝硅合金粉中硅的百分含量不小于50％，石墨的粒度组成为＞0.5mm的鳞片状石墨25～45％，0.5～0.01mm的鳞片状石墨30～50％，＜0.01mm的鳞片状石墨15～35％；首先按棒头材料棒身材料为1∶2的比例制作a混合料，按棒头材料棒身材料为2∶1的比例制作b混合料；然后将棒身材料、a混合料、b混合料和棒头材料依次加入到胶套中等静压成型，混合料的加入高度控制在5～10mm之间，其中所加入的棒头材料经原料按配比进行均匀混合，造粒制得；等静压成型压力为110～114Mpa，制成的整体塞棒坯体在氮气气氛中热处理，热处理温度为950～1100℃。
全文摘要
本发明属于新型耐火材料制备技术领域，提供的一种连铸用镁碳复合整体塞棒的制备方法，整体塞棒的棒身为铝碳材料，棒头为低碳镁碳材料，棒头与棒身之间采用铝碳材料和低碳镁碳材料的混合过渡；棒头材料的主要原料为电熔镁砂，并加入有3～8％的铝硅合金粉、0.5～2％的BN和8～12％的石墨；本发明通过优化镁碳材料所用石墨的粒度组成、添加能够在热处理过程中形成陶瓷结合相的铝硅合金和能够降低热膨胀系数的BN提高镁碳材料的抗热冲击性，保证使用时的安全性，另外通过在棒头材料和棒身材料之间形成均匀的混合过渡，在热冲击时尽量减少热应力的生成，防止使用时的断头现象。
文档编号B22D41/18GK101722302SQ20091022762
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者于建宾, 刘国齐, 李红霞, 杨文刚, 闫广周, 马天飞, 黄辉 申请人:中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司