專利名稱：一種復合整體塞棒及其制作方法
技術領域：
本發明涉及新型連鑄功能耐火材料領域，尤其涉及一種復合整體塞棒及其制作方法。
背景技術：
用于連鑄エ藝中的整體塞棒通常由棒身和棒頭組成，在連鑄エ藝中，整體塞棒應用于中間包內，其主要功能是通過調整整體塞棒棒頭和整體式浸入式水ロ或中間包上水ロ碗部的配合間隙，來控制中間包的鋼水開澆、關閉以及結晶器內的鋼流，從而保證鋼水在結晶器中液面的穩定以及連鑄エ藝的穩定。塞棒的使用條件非常苛刻，既要承受高溫煤氣烘烤、澆鋼初期的強烈熱震及劇烈沖刷，又要經受鋼液和覆蓋劑的侵蝕。
目前整體塞棒棒身材料主要為鋁碳材質，在使用時整體塞棒要經受熱沖擊，整體塞棒必須具有一定的抗熱沖擊性，不能出現斷頭、棒尖斷等問題，否則就會引起連鑄的中斷，給鋼廠造成較大的經濟損失。另外使用過程中塞棒頭部受鋼水沖蝕嚴重，其抗侵蝕、抗沖刷性能的好壞是決定其使用壽命的關鍵因素。為提高塞棒的使用壽命，根據所澆鋼種的不同，棒頭可采用Al2O3-C質、MgO-C質材料。隨著我國連鑄事業的發展，品種鋼越來越多，棒頭采用鎂碳材質的越來越多。現有技術中的鎂碳塞棒一般是棒頭采用鎂碳材質，棒身采用鋁碳材質，在兩者之間加入長度為20 50mm左右的過渡料(鎂碳泥料和招碳泥料按一定比例混合均勻的泥料)，由于鎂碳和鋁碳材質之間熱膨脹的差異，導致塞棒在使用過程中容易掉頭、棒尖斷，隨著澆鑄時間的延長，過渡料在長時間烘烤和使用過程中也會發生反應生成尖晶石，產生較大的體積膨脹，從而導致棒頭斷裂。
發明內容
(一)要解決的技術問題本發明的目的在于提供一種可以緩解棒頭和棒身之間的熱膨脹差異，同時還可以避免傳統過渡料在使用過程中由于發生反應生成尖晶石而產生體積膨脹，最終導致棒頭斷裂現象的復合整體塞棒及其制作方法。(ニ)技術方案為了解決上述技術問題，本發明提供一種復合整體塞棒，包括棒頭、過渡段和棒身，其中，棒頭采用鎂碳材質，棒身采用鋁碳材質，棒頭和棒身之間的過渡段采用尖晶石碳材質，所述尖晶石碳材質含有尖晶石、石墨、添加劑和結合劑。其中，所述尖晶石碳材質由以下重量份的成分組成尖晶石70 85份；石墨10 25份；添加剤2 5份；結合劑10 15份。進ー步，所述添加劑為金屬硅粉、碳化硅粉中的ー種或兩種；所述結合劑為酚醛樹脂。再進ー步，所述酚醛樹脂為熱固性酚醛樹脂，其殘炭量大于等于35%，固含量大于等于65%，溫度在25°C時的粘度為600 lOOOcps。其中，所述尖晶石的化學成分為=Al2O3和MgO，其中，Al2O3的質量百分比為70 80%，MgO的質量百分比為20 30%。其中，所述石墨中碳的質量百分比大于等于90%。其中，所述尖晶石碳材質的過渡段高度為20 50mm。本發明還提供所述復合整體塞棒的制作方法，該塞棒的制作過程如下將尖晶石、石墨、添加劑及結合劑混合，經造粒、干燥后制成過渡段采用的尖晶石碳材質；將制成的尖晶石碳材質、棒頭采用的鎂碳材質以及棒身采用的鋁碳材質放到復合整體塞棒模具的相應位置上，用等靜壓成型后，在溫度為900 1100°C且非氧化氣氛下進行煅燒，得到復合整體塞棒；然后按照預設標準加工所述復合整體塞棒的外形，并噴涂防氧化涂層，得到所需的復合整體塞棒。(三)有益效果本發明提供的復合整體塞棒，在塞棒棒頭和棒身之間的過渡段采用尖晶石碳材料，使之與棒頭的鎂碳材質、棒身的鋁碳材質的熱膨脹相匹配，這樣不僅可以緩解棒頭和棒身之間的熱膨脹差異，還可以避免傳統過渡料(鎂碳泥料和鋁碳泥料按一定比例混合均勻的泥料)在使用過程中由于發生反應生成尖晶石而產生體積膨脹，最終導致棒頭斷裂的現象。
圖1是本發明的復合整體塞棒的結構示意圖。圖中，1:棒頭；2 :過渡段；3 :棒身。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明提供的復合整體塞棒的具體實施方式
作進ー步詳細說明。這些實施方式僅用于說明本發明，而并非對本發明的限制。本發明提供的復合整體塞棒包括棒頭1、過渡段2和棒身3，其中棒頭I采用鎂碳材質，棒身3采用鋁碳材質，棒頭I和棒身3之間的過渡段2采用尖晶石碳材質，所述尖晶石碳材質含有尖晶石、石墨、添加劑和結合剤。由于所述過渡段2采用的尖晶石碳材質與棒頭I的鎂碳材質、棒身3的鋁碳材質的熱膨脹相匹配，因此最終能夠避免復合整體塞棒在使用過程中棒頭I斷裂的現象。所述尖晶石碳材質由以下重量份的成分組成尖晶石70 85份；石墨10 25份；添加剤2 5份；結合劑10 15份。所述尖晶石的化學成分為A1203和MgO，其中，Al2O3的質量百分比為70 80%，MgO的質量百分比為20 30% ;所述添加劑為金屬硅粉、碳化硅粉中的ー種或兩種；所述結合劑為酚醛樹脂，所述酚醛樹脂優選為熱固性酚醛樹脂，其殘炭量大于等于35%，固含量大于等于65%，溫度在25°C時的粘度為600 lOOOcps。所述石墨中碳的質量百分比大于等于90%。本發明提供的復合整體塞棒的制造方法為將尖晶石、石墨、添加劑及結合劑混合，經造粒、干燥后制成過渡段2采用的尖晶石碳材質，將制成的尖晶石碳材質、棒頭I采用的鎂碳材質以及棒身3采用的鋁碳材質放到復合整體塞棒模具的相應位置上，用等靜壓成型后，在溫度為900 1100°C且非氧化氣氛下進行煅燒，得到復合整體塞棒；然后按照預設標準加工所述復合整體塞棒的外形，并噴涂防氧化涂層，得到所需的復合整體塞棒。實施例一過渡段2采用的尖晶石碳材質的組成為尖晶石73g，石墨25g，金屬硅粉2g，酚醛樹脂15g。按上述配例將尖晶石、石墨、金屬硅粉和酚醛樹脂混合，經造粒、干燥后制成過渡段2采用的尖晶石碳材質，將制成的尖晶石碳材質、棒頭I采用的鎂碳材質以及棒身3采用的鋁碳材質放到復合整體塞棒模具的相應位置上，尖晶石碳材質加入高度為20mm (即過渡段高度為20mm)，用等靜壓成型后，在溫度為900°C 且非氧化氣氛下進行煅燒，得到復合整體塞棒；然后按照預設標準加工所述復合整體塞棒的外形，并噴涂防氧化涂層，得等所需的的復合整體塞棒在某鋼廠使用25爐，使用16小時，在使用過程中，沒有出現棒頭I斷裂等現象。實施例ニ過渡段2采用的尖晶石碳材質的組成為尖晶石78g，石墨17g，金屬硅粉3g，碳化硅粉2g，酚醛樹脂13g。按上述配比將尖晶石、石墨、金屬硅粉、碳化硅粉和酚醛樹脂混合，經造粒、干燥后制成過渡段2采用的尖晶石碳材質，將制成的尖晶石碳材質、棒頭I采用的鎂碳材質以及棒身3采用的鋁碳材質放到復合整體塞棒模具的相應位置上，尖晶石碳材質加入高度為30mm(即過渡段高度為30mm)，用等靜壓成型后，在溫度為1100°C且非氧化氣氛下進行煅燒，得到復合整體塞棒，然后按照預設標準加工所述復合整體塞棒的外形，并噴涂防氧化涂層，得到所需的復合整體塞棒在某鋼廠使用12爐，使用12小時，在使用過程中，沒有出現棒頭I斷裂等現象。實施例三過渡段2采用的尖晶石碳材質的組成為尖晶石80g，石墨18g，碳化硅粉2g，酚醛樹脂14g。按上述配比將尖晶石、石墨、碳化硅粉和酚醛樹脂混合，經造粒、干燥后制成過渡段2采用的尖晶石碳材質，將制成的尖晶石碳材質、棒頭I采用的鎂碳材質以及棒身3采用的鋁碳材質放到復合整體塞棒模具的相應位置上，尖晶石碳材質加入高度為40mm (即過渡段高度為40mm)，用等靜壓成型后，在溫度為100(TC且非氧化氣氛下進行煅燒，得到復合整體塞棒，然后按照預設標準加工所述復合整體塞棒的外形，并噴涂防氧化涂層，得到所需的復合整體塞棒在某鋼廠使用40爐，使用22小時，在使用過程中，沒有出現棒頭I斷裂等現象。實施例四過渡段2采用的尖晶石碳材質的組成為尖晶石85g，石墨10g，金屬硅粉2g，碳化硅粉3g，酚醛樹脂10g。按上述配比將尖晶石、石墨、金屬硅粉、碳化硅粉和酚醛樹脂混合，經造粒、干燥后制成過渡段2采用的尖晶石碳材質，將制成的尖晶石碳材質、棒頭I采用的鎂碳材質以及棒身3采用的鋁碳材質放到復合整體塞棒模具的相應位置上，尖晶石碳材質加入高度為40mm (即過渡段高度為40mm)，用等靜壓成型后，在溫度為900°C且非氧化氣氛下進行煅燒，得到復合整體塞棒，然后按照預設標準加工所述復合整體塞棒的外形，并噴涂防氧化涂層，得到所需的復合整體塞棒在某鋼廠使用91爐，使用39小時，在使用過程中，沒有出現棒頭I斷裂等現象。實施例五過渡段2采用的尖晶石碳材質的組成為尖晶石70g，石墨25g，金屬硅粉2g，碳化硅粉3g，酚醛樹脂15g。按上述配例將尖晶石、石墨、金屬硅粉、碳化硅粉和酚醛樹脂混合，經造粒、干燥后制成過渡段2采用的尖晶石碳材質，將制成的尖晶石碳材質、棒頭I采用的鎂碳材質以及棒身3采用的鋁碳材質放到復合整體塞棒模具的相應位置上，尖晶石碳材質加入高度為50mm(即過渡段高度為50mm)，用等靜壓成型后，在溫度為1050°C且非氧化氣氛下進行煅燒，得到復合整體塞棒，然后按照預設標準加工所述復合整體塞棒的外形，并噴涂防氧化涂層，得到所需的復合整體塞棒在某鋼廠使用25爐，使用16小時，在使用過程中，沒有出現棒頭I斷裂等現象。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種復合整體塞棒，包括棒頭(I )、過渡段(2)和棒身(3)，棒頭(I)采用鎂碳材質，棒身(3)采用鋁碳材質，其特征在于，棒頭(I)和棒身(3)之間的過渡段(2)采用尖晶石碳材質，所述尖晶石碳材質含有尖晶石、石墨、添加劑和結合劑。
2.根據權利要求1所述的復合整體塞棒，其特征在于，所述尖晶石碳材質由以下重量份的成分組成尖晶石70 85份；石墨10 25份；添加劑2 5份；結合劑10 15份。
3.根據權利要求2所述的復合整體塞棒，其特征在于，所述添加劑為金屬硅粉、碳化硅粉中的一種或兩種；所述結合劑為酚醛樹脂。
4.根據權利要求3所述的復合整體塞棒，其特征在于，所述酚醛樹脂為熱固性酚醛樹脂，其殘炭量大于等于35%，固含量大于等于65%，溫度在25°C時的粘度為600 lOOOcps。
5.根據權利要求1所述的復合整體塞棒，其特征在于，所述尖晶石的化學成分為=Al2O3 和MgO，其中，Al2O3的質量百分比為70 80%, MgO的質量百分比為20 30%。
6.根據權利要求1所述的復合整體塞棒，其特征在于，所述石墨中碳的質量百分比大于等于90%。
7.根據權利要求1-6任意一項所述的復合整體塞棒，其特征在于，所述尖晶石碳材質的過渡段(2)高度為20 50mm。
8.—種權利要求1-7任意一項所述的復合整體塞棒的制作方法,其特征在于,該塞棒的制作過程如下將尖晶石、石墨、添加劑及結合劑混合，經造粒、干燥后制成過渡段(2)采用的尖晶石碳材質；將制成的尖晶石碳材質、棒頭(I)采用的鎂碳材質以及棒身(3)采用的鋁碳材質放到復合整體塞棒模具的相應位置上，用等靜壓成型后，在溫度為900 1100°C且非氧化氣氛下進行煅燒，得到復合整體塞棒；然后按照預設標準加工所述復合整體塞棒的外形，并噴涂防氧化涂層，得到所需的復合整體塞棒。
全文摘要
本發明涉及新型連鑄功能耐火材料領域，具體公開了一種復合整體塞棒及其制作方法，該復合整體塞棒包括棒頭(1)、過渡段(2)和棒身(3)，棒頭(1)采用鎂碳材質，棒身(3)采用鋁碳材質，棒頭(1)和棒身(3)之間的過渡段(2)采用尖晶石碳材質，所述尖晶石碳材質含有尖晶石、石墨、添加劑和結合劑。本發明提供的復合整體塞棒，可以避免傳統過渡料在使用過程中由于發生反應生成尖晶石而產生體積膨脹，最終導致棒頭斷裂的現象。
文檔編號B22D41/18GK103008638SQ20121055382
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者鄢鳳明, 王次明, 劉麗, 曹仁鋒, 趙繼增, 劉靖軒, 胡玲軍, 趙冉, 張艷鳳, 于九利, 車曉梅, 樊浩勇, 任林, 黃建 申請人:北京利爾高溫材料股份有限公司