阶梯环塞棒的制作方法

本发明涉及一种塞棒，尤其是一种阶梯环塞棒。

背景技术：

众所周知：超低碳钢连铸过程中进行多炉连浇，中间包常常选用Al₂O₃-C质塞棒进行控流，现有的塞棒均为棒身和棒头，并且在棒身内设置有通气通道。

针对现有塞棒的缺陷，本领域科研人员对现有的塞棒进行了改进，如：

1、申请号为201110419505.8的中国专利公开了一种连铸用氧化物-非氧化物复合整体塞棒，整体塞棒的棒身为铝碳材料，塞棒头部为氧化物-非氧化物复合材料，棒头和棒身之间采用两者之间的混合过渡料。充分利用非氧化物熔点高、热膨胀率低、热震稳定性好、不易被钢水浸润的优点，提高棒头材料使用时的抗钢水冲刷和侵蚀性。

2、申请号为201110134527.X的中国专利公开了一种陶瓷复合式整体塞棒及其制作工艺，确保塞棒可以经受住长时间的冲刷、侵蚀，不易出现掉头、剥落等现象，能满足长时间连续浇铸的要求。

3、申请号为CN201110415487.6的中国发明专利公开了一种连铸用高耐蚀性整体塞棒，通过优化塞棒棒身的材质，降低塞棒棒身的气孔率，提高抗熔渣渗透性，降低碱性熔渣对整体塞棒棒身的侵蚀，提高塞棒的使用寿命。

4、申请号为201110215202.4，以及申请号为201110217390.4的发明专利均公开发了以钛酸铝，莫来石，三氧化二铝为主的无碳整体塞棒，有助于洁净钢连铸。

5、申请号为201210553827.6的中国发明专利公开了一种复合整体塞棒及其制作方法，该复合整体塞棒包括棒头(1)、过渡段(2)和棒身(3)，棒头(1)采用镁碳材质，棒身(3)采用铝碳材质，棒头(1)和棒身(3)之间的过渡段(2)采用尖晶石碳材质，此复合整体塞棒避免了传统过渡料在使用过程中由于发生反应生成尖晶石而产生体积膨胀，最终导致棒头断裂的现象。

6、申请号为201610040164.6的中国发明专利公开了一种刚玉、莫来石整体浇注的塞棒，满足连铸要求。

7、申请号为201310129083.X的中国发明专利公开了一种连铸用多孔塞棒，将水口与塞棒头接触部分的杂质生成物清理干净，减少钢水在水口内偏流。

8、申请号为201010513576.X的中国发明专利公开了一种连铸用波浪形塞棒，塞棒头至少沿其轴线依次设置有第一圆台和第二圆台两个圆台，第一圆台的直径大于所述第二圆台的直径。可以防止涡流生成，提高钢流的稳定性，进而可以改善连续铸钢钢坯质量。

9、申请号为201010513579.3的中国发明专利公开了一种连铸用多层塞棒，包括塞棒体和塞棒头,所述塞棒头至少包括有一层衬料层，所述衬料层外表面与所述塞棒体外表面平滑过渡。可以根据需要在不同的部位选择不同的材料的衬料层，减少对塞棒头的冲刷，具有更好的抗侵蚀性，从而延长塞棒的使用寿命，减少对钢水的污染。

10、申请号为201110048979.6的中国发明专利公开了一种纺锤形整体塞棒，渣线为纺锤形。通过优化设计本体形状，增加渣线部位的厚度，从而延长了产品使用寿命，减少了复合渣线设计带来的生产和设计问题。

上述发明专利6-10均不能减少钢水由塞棒四周流入结晶器形成的涡流，从而不能避免涡流卷入钢渣，不能保证流入结晶器内钢水的洁净度。

11、申请号为201010513576.X，专利名称为《连铸用波浪线塞棒》的中国发明专利，公开了一种连铸用波浪形塞棒，塞棒头至少沿其轴线依次设置有第一圆台和第二圆台两个圆台，第一圆台的直径大于所述第二圆台的直径。可以防止涡流生成，提高钢流的稳定性，进而可以改善连续铸钢钢坯质量。

由于第一圆台和第二圆台均设置在棒头，因此在棒头上方，可能形成极小的涡流，将钢水中的钢渣带入到结晶器内，虽然上述结构能够在棒头处阻止形成涡轮代入钢渣，但是效果较差，不能保证结晶器内钢水的洁净度。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够增加塞棒使用寿命，提高钢水洁净度的阶梯环塞棒。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述阶梯环塞棒由以下重量份的组分制成：

Al₂O₃ 64～88份，

TiO₂ 2～4份，

石墨 10～12份，

Ti₃SiC₂ 2～4份，

Al粉 1～3份，

树脂 4～8份。

优选的，所述Al₂O₃的粒径组成为：

小于或者等于3mm且大于1mm的Al₂O₃ 4～8份，

小于或等于1mm，且大于或者等于0.074mm的Al₂O₃ 35～45份，

小于0.074mm的Al₂O₃ 25～35份。

进一步的，阶梯环塞棒，包括棒身，所述棒身一端为棒身自由端，另一端设置有棒头，所述棒身上设有至少两个环形凸台；所述环形凸台的直径由棒身自由端向棒头端的方向递增，且均大于棒身的直径。

进一步的，所述环形凸台的厚度d2为60～100mm，相邻两个环形凸台之间的间距d1为100～150mm。

进一步的，所述环形凸台为三个。

优选的，沿棒身自由端到棒头方向，各环形凸台的直径依次为棒身直径的1.2、1.4、1.6倍。

本发明的有益效果是：本发明所述的阶梯环塞棒由以下重量份的组分制成：Al₂O₃64～88份，TiO₂ 2～4份，石墨10～12份，Ti₃SiC₂ 2～4份，Al粉1～3份，树脂4～8份。因此本发明所述的阶梯环塞棒能够提高塞棒的抗侵蚀性，增加使用寿命，同时结构简单，制造成本低，并且有利于提高钢水洁净度。

进一步的，由于在塞棒的棒身设置有至少两个环形凸台，因此能够避免从塞棒周围流下的钢水形成涡流，有利于夹杂物的上浮，，从而提高钢水的洁净度。同时由于环形凸台的直径由棒身自由端向棒头的方向递增，且均大于棒身的直径；因此在塞棒周围的钢水沿塞棒向下流动的过程中，会受到环形凸台的阻力，从而降低钢水流速，并且改变钢水的流动方向，使得钢水液面平稳，有利于夹杂物的上浮，有利于提高流入结晶器内钢水的洁净度。

附图说明

图1是本发明实施例中阶梯环塞棒的结构示意图；

图2是传统塞棒周围钢水流动方向示意图；

图中标示：1-棒身，11-自由端，2-棒头，3-通气通道，4-环形凸台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例一

以重量组分为Al₂O₃ 64份，TiO₂份，石墨10份，Ti₃SiC₂ 2份，Al粉1份，树脂4份为原料在压力800～1200MPa下，静压成型，制成常规塞棒尺寸；然后在塞棒棒身依次加工成半径为1.6、1.4和1.2倍棒身半径的阶梯环，环高60，环间距100。将加工好的塞棒在500～600℃下烘烤，刷抗氧化涂层后随中间包一起烘烤即可使用。

实施例二

以重量组分为：Al₂O₃ 78份，TiO₂ 3份，石墨11份，Ti₃SiC₂ 3份，Al粉2份，树脂6份的原料；静压成型，压力为800～1200MPa；制成常规塞棒尺寸；然后在塞棒棒身依次加工成半径为1.6、1.4和1.2倍棒身半径的阶梯环，环高80mm，环间距125mm。将加工好的塞棒在500～600℃下烘烤，刷抗氧化涂层后随中间包一起烘烤即可使用。

实施例三

以重量组分为Al₂O₃ 88份，TiO₂ 4份，石墨12份，Ti₃SiC₂ 4份，Al粉3份，树脂8份为原料；压力800～1200MPa静压成型，制成常规塞棒尺寸；然后在塞棒棒身依次加工成半径为1.6、1.4和1.2倍棒身半径的阶梯环，环高100mm，环间距150mm。将加工好的塞棒在500～600℃下烘烤，刷抗氧化涂层后随中间包一起烘烤即可使用。

上述实施例中阶梯环塞棒由以下重量份的组分制成：Al₂O₃ 64～88份，TiO₂ 2～4份，石墨10～12份，Ti₃SiC₂ 2～4份，Al粉1～3份，树脂4～8份。所述的阶梯环塞棒能够提高塞棒的抗侵蚀性，增加使用寿命，同时结构简单，制造成本低，并且有利于提高钢水洁净度。

如图1所示，本发明所述的阶梯环塞棒，包括棒身1，所述棒身1一端为棒身自由端11，另一端设置有棒头2，所述棒身1上设有至少两个环形凸台4；所述环形凸台4的直径由棒身自由端11向棒头2端的方向递增，且均大于棒身1的直径。

在使用的过程中，向通气管道3内通入氩气，钢水由棒身1周围流向棒头，流入到结晶器内。由于所述棒身1上设有至少两个环形凸台4；所述环形凸台4的直径由棒身自由端11向棒头2端的方向递增，且均大于棒身1的直径。如图1中箭头方向所示，钢水在沿棒身1向下流动的过程中，会受到环形凸台4的阻碍，从而使得钢水的流向两侧，然后在棒头2部位重新流向棒头2，从而降低钢水的流动速度，同时改变钢水的流动方向，避免产生涡流，有利于夹杂物的上浮。

由于棒身1上至少两个环形凸台4；因此能够较大限度改变沿着棒身2流动的钢水的流向，同时由于所述环形凸台4的直径由棒身自由端11向棒头2端的方向递增，且均大于棒身1的直径，因此才能使得钢水的流向向外，阻止钢水沿着棒身1流动形成涡流。

综上所述，本发明所述的阶梯环塞棒由于在塞棒的棒身设置有至少两个环形凸台4，因此能够避免从塞棒周围流下的钢水形成涡流，从而有利于夹杂物的上浮，提高钢水的洁净度。同时由于环形凸台4的直径由棒身1的自由端11向棒头2的方向递增，且均大于棒身的直径；因此在塞棒周围的钢水沿塞棒向下流动的过程中，会受到环形凸台4的阻力，从而降低流速，同时改变流向，使得钢水流动平稳，能够抑制产生涡流，有利于夹杂物的上浮，有利于提高流入结晶器内钢水的洁净度。

在一实施例中，优选的，所述环形凸台4的厚度d2为60～100mm，相邻两个环形凸台4之间的间距d1为100～150mm。通过将环形凸台4的厚度设置为60～100mm能够对钢水的进行充分的阻挡，同时避免环形凸台4过厚造成棒身2的长度太长，也避免了环形凸台4太薄，容易损坏，不便于加工的问题。

如果两个环形凸台4之间的间距d1太小，相邻两个环形凸台4靠的太近，那么对钢水流向的阻碍的效果将只取决于直径较大的凸台，如果两个环形凸台4之间的间距d1太大，那么上部环形凸台4对钢水的阻碍作用，在钢水到达下部环形凸台4时，钢水已经重新沿着棒身流动，或者上部环形凸台4对钢水流向的改变已经变得很微弱。因此将相邻两个环形凸台4之间的间距d1设置为100～150mm，从而可以通过各级环形凸台4对钢水流向进行逐级变向，使得钢水流动平稳，能够提高阻碍钢水形成涡流的效果。

为了保证环形凸台4能够改变钢水的流向，避免钢水形成涡流，同时尽可能的保证钢水液面的平静，从而有利于夹杂物的上浮，进一步的，所述环形凸台4为三个。由于一个环形凸台4对钢水的流动方向进行改变一次，多个环形凸台4即可使得对钢水流行的改变逐级进行，实现平稳改变，不易造成钢水流层的扰动，有利于夹杂物的上浮，提高钢水洁净度。

为了提高对钢水流向的改变效果，在另一实施例中进一步的，沿棒身自由端11到棒头2方向，各环形凸台4的直径依次为棒身直径的1.2、1.4、1.6倍。各个环形凸台4采用上述直径，不仅能够在改变钢水流向时，使得钢水流动平稳，保证钢水向棒身外侧流动，同时能够钢水重新流向棒头时平稳流动不会出现湍急的流层。其次，还能在保证上述效果的同时节约材料。