专利名称：复合无硅长水口及其制造方法
技术领域：
本发明涉及水口及制造方法，尤其是涉及在连续铸钢生产中使用的复合无硅长水口长水口及其制造方法。
背景技术：
当连铸钢水由钢包向中间包浇注时，为了避免二次氧化和飞溅，在钢包底部的滑动水口的下端安装长水口，一端与下水口相连，另一端插入中间包的钢水内进行密封保护浇注。长水口的作用如下(1)防止钢水二次氧化，改善钢的质量；(2)减少钢中易氧化元素的氧化产物在水口内壁沉积，延长其使用寿命；C3)长水口可多次使用，降低耐火材料消耗。长水口应具备以下性能(1)优异的抗热震性；O)良好的机械性能和抗震动的能力；(3)抗钢液和熔渣的侵蚀性好；(4)与大包下水口的连接处必须带有气封装置。长水口的材质一般有熔融石英质和铝碳质两大类。熔融石英长水口，采用泥浆浇注法成型，其特点是热震性好，有较高的机械强度和耐酸性渣侵蚀，化学稳定性好。但其易与钢水或渣中的铁锰等氧化物形成低熔物，在高温下石英与碳反应被分解和气化，耐侵蚀性差，也不利于冶炼洁净钢。传统的Al2O3-C质长水口通常含有一定数量的熔融石英以提高抗热震性。然而，由于S^2与MnO或FeO反应生成低熔点物质，从而降低了材料的抗侵蚀和抗冲刷性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合无硅长水口及其制造方法，由铝炭外层和无碳内层组成，含炭外层采用钛酸铝取代传统铝碳水口中的碳化硅和熔融石英，使产品实现无硅化，通过结合剂改性的钛酸铝材料的使用克服了钛酸铝材料烧结体强度低的缺点，既保证了水口的机械强度和较好的抗热震性能，又防止了传统Al2O3-C质长水口中S^2与钢水中 MnO或!^0反应生成低熔点物质而导致的水口抗侵蚀和抗冲刷性能降低的缺陷；本发明所提供的复合无硅长水口的无碳内层由钛酸铝和刚玉组成，实现无碳化，防止CO的生成并进而导致的Al2O3的生成和附着，保证了水口内壁的光洁、有利于钢水的纯净度，可用于纯净钢的生产。传统的Al2O3-C质长水口通常含有一定数量的熔融石英以提高抗热震性。然而，由于S^2与MnO或FeO反应生成低熔点物质，从而降低了材料的抗侵蚀和抗冲刷性能。本发明则是利用钛酸铝取代铝碳长水口中的碳化硅和熔融石英，内部复合一层无碳钛酸铝-刚玉复合材料提高抗冲刷能力，延长使用寿命。为达到上述目的，本发明的技术方案是，一种复合无硅长水口，其包括，外层本体，其材质组分重量百分比为鳞片石墨 15 35 %，白刚玉35 55 %，钛酸铝20 50 %，外加酚醛树脂结合剂8 10 % ；内层，其
3材质组分重量百分比为钛酸铝60 90%，刚玉10 40%，外加铝胶结合剂3 5%。进一步，所述的钛酸铝组分重量百分比为=Al2O3 40 50%，TiA 50 60%，外加稳定剂1 8%。所述的稳定剂是MgO 1 4%、或MgO 1 4%和1 3%、或F2O3 3 8%、 或氧化锆0. 5 2%。上述外加剂添加含量均为原料总量100%之外的相对含量而言。钛酸铝为假板钛矿结构族化合物，属正交晶系，其晶体在不同方向上的热膨胀系数显著不同，因此在烧成冷却后，由于内部应力过大，在内部产生大量的微裂纹。在钛酸铝晶体结构中，每个铝离子和钛离子被形成八面体的六个氧原子所包围而位于八面体的中心，这些(TiO6)或(AlO6)在a轴、b轴方向上，以共用边相连。在C轴方向上，三个八面体的顶点连接起来形成连续的链，各链条在空间无限延伸，相互交叉联结，形成空间网状结构， 这在宏观上表现出较低的热膨胀系数，但同时也使烧结体的强度大大降低。通常需要在基质材料中引入添加剂来改善性能，目前钛酸铝改性使用的添加剂有Li2O, B2O, Cr2O3，La2O3, CeO2, SiC, Si3N4，SiO2, MgO, F2O3, ZrO2以及FeTi03+Fe203等。改性制备的钛酸铝陶瓷材料具有较高的熔点、较低的热膨胀系数(在RT-1000°C条件下，α <2.0X10_6/°C)，并具有优良的抗热震性ATc > 1000°C，导热系数小，在较高温度和冷热频繁交换条件下具有很大的应用潜力。另外具有与许多金属(特别是有色金属)熔液及玻璃熔液不浸润的特性，能够经受起高温金属溶液的长期冲刷和侵蚀而不产生剥落现象。本发明复合无硅长水口的制造方法，其包括如下步骤1)长水口包括，外层本体，其材质组分重量百分比为15 35%，白刚玉35 55%，钛酸铝20 50%，外加酚醛树脂结合剂8 10% ；内层，其材质组分重量百分比为 钛酸铝60 90 %，刚玉10 40 %，外加铝胶结合剂3 5 % ；2)将外层本体材质和内层无碳材质分别均勻混合，往其中外层材质加入上述组份中外加8 10%的酚醛树脂结合剂，使用造粒机将原料造粒，造粒料经流动烘干床烘干，使之满足成型要求；内层材质中加入3 5的铝胶搅拌均勻待用；3)将内层材质、外层本体材质造粒料分别按次序加入模具，使用静压机在80 150MPa的压力下压制成型，成型产品在梭式窑中于1200 1300°C还原气氛或无氧条件下烧制，烧成产品经过车床加工，产品表面再涂敷防氧化涂层，烘干后即制成长水口。进一步，所述的还原气氛或无氧环境为埋碳烧结、或真空烧结或惰性气体环境下烧结的方式。所述的防氧化涂层为釉质。本发明的有益效果和现有技术的产品比较，由于本发明采用通过结合剂改性的钛酸铝材料取代传统长水口中熔融石英和碳化硅，使产品实现无硅化，既保证了水口的机械强度和较好的抗热震性能，又防止了传统Al2O3-C质长水口中SiA与钢水中MnO或FeO反应生成低熔点物质而导致的水口抗侵蚀和抗冲刷性能的降低；同时内层无碳，防止CO的生成并进而导致的Al2O3 附着，保证了水口内壁的光洁、有利于钢水的纯净度，可用于纯净钢的生产。
图1为本发明复合式长水口的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明。参见图1，本发明的复合无硅长水口，包括，外层本体1，其材质组分重量百分比为15 35%，白刚玉35 55%，钛酸铝20 50%，外加酚醛树脂结合剂8 10%;内层 2，其材质组分重量百分比为钛酸铝60 90 %，刚玉10 40 %，外加铝胶结合剂3 5 % ；制造时，将外层本体1材质和内层2无碳材质分别均勻混合，往其中外层材质加入上述组份中外加8 10%的酚醛树脂结合剂，使用造粒机将原料造粒，造粒料经烘干床烘干，使之满足成型要求；内层材质中加入3 5的铝胶搅拌均勻待用；将内层材质、外层本体材质造粒料分别按次序加入模具，使用静压机在80 150MPa的压力下压制成型，成型产品在梭式窑中于1200 1300°C还原气氛下(无氧环境)烧制，烧成产品经过车床加工，产品表面再涂敷防氧化涂层(釉质)，烘干后即制成长水口。表1为本发明实施例的成分。表1单位重量百分比
实施例外层本体材料内层无碳材料鳞片石墨白刚玉钛酸铝外加酚醛树脂结合剂钛酸铝刚玉外加铝胶结合剂115355011%90103%22250286%60405%33545205%70305%430254510%75254%52055257%85154.5%将以上组分分别均勻混合，按照前文所述的方法制造成长水口。综上所述，本发明由于采用钛酸铝取代熔融石英和碳化硅，使产品实现无硅化，同时内层无碳，提高产品抗冲涮能力，防止内部结瘤，延长使用寿命、有利于钢水的纯净度。
权利要求
1.复合无硅长水口，其特征在于包括，外层本体，其材质组分重量百分比为15 35 %，白刚玉35 55 %，钛酸铝20 50 %，外加酚醛树脂结合剂8 10 % ；内层，其材质组分重量百分比为钛酸铝60 90%，刚玉10 40%，外加铝胶结合剂3 5%。
2.如权利要求1所述的复合无硅长水口，其特征是所述的钛酸铝组分重量百分比为 Al20340 ~ 50%, Ti0250 ~ 60%,外加稳定剂 1 8%。
3.如权利要求2所述的复合无硅长水口，其特征是所述的钛酸铝稳定剂是MgO1 4%、或MgO 1 4%和CeO2I 3%、或F2033 8%、或氧化锆0. 5 2%，以重量百分比计。
4.复合无硅长水口的制造方法，其包括如下步骤1)长水口包括，外层本体，其材质组分重量百分比为15 35%，白刚玉35 55%，钛酸铝20 50%，外加酚醛树脂结合剂8 10% ；内层，其材质组分重量百分比为钛酸铝 60 90 %，刚玉10 40 %，外加铝胶结合剂3 5 % ；2)将外层本体材质和内层无碳材质分别均勻混合，往其中外层材质加入上述组份中按钛酸铝的组份重量外加8 10%的酚醛树脂结合剂，使用造粒机将原料造粒，造粒料经烘干床烘干，使之满足成型要求；内层材质中按钛酸铝的组份重量加入3 5的铝胶搅拌均勻待用；3)将内层材质、外层本体材质造粒料分别按次序加入模具，使用静压机在80 150MPa 压力下压制成型，成型产品在梭式窑中于1200 1300°C还原气氛或无氧条件下烧制，烧成产品经过车床加工，产品表面再涂敷防氧化涂层，烘干后即制成长水口。
5.如权利要求4所述的复合浸入式水口的制造方法，其特征是，所述的还原气氛或无氧环境为埋碳烧结、或真空烧结或惰性气体环境下烧结的方式。
6.如权利要求4所述的复合浸入式水口的制造方法，其特征是，所述的防氧化涂层为釉质。
全文摘要
复合无硅长水口及其制造方法，复合无硅长水口包括，外层本体，其材质组分重量百分比为鳞片石墨15～35％，白刚玉35～55％，钛酸铝20～50％，外加酚醛树脂结合剂8～10％；内层，其材质组分重量百分比为钛酸铝60～90％，刚玉10～40％，外加铝胶结合剂3～5％。本发明复合无硅长水口由铝炭外层和无碳内层组成，含炭外层采用钛酸铝取代铝碳水口中的碳化硅和熔融石英，使产品实现无硅化，无碳内层由钛酸铝和刚玉组成，实现无碳化，用于纯净钢的生产。
文档编号B22D41/54GK102335739SQ201010236298
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月26日 优先权日2010年7月26日
发明者杨建华 申请人:宝山钢铁股份有限公司