多曲线控流整体塞棒及制造方法.pdf

本发明提供了一种多曲线控流整体塞棒及制造方法，它可以解决现有技术存在的整体塞棒的使用寿命短的问题。技术方案是，一种多曲线控流整体塞棒，包括棒头和棒身，其特征在于：整个棒头是由多个大小不同的棒头所构成，从棒身到棒头的方向，相邻棒头的圆弧曲线半径是由大变小的。当小棒头冲蚀严重失去控流作用时，多棒头塞棒的棒位会下落，使上部大棒头与水口碗部相接触形成配合，继续执行塞棒的控流作用，从而延长了使用寿命。

1、  一种多曲线控流整体塞棒，包括棒头和棒身，其特征在于：整个棒头是由多个大小不同的棒头所构成，从棒身到棒头的方向，相邻棒头的圆弧曲线半径是由大变小的。

2、  根据权利要求1所述的多曲线控流整体塞棒，其特征在于：所述棒头数量范围为2～6个，优选范围为2～4个。

3、  根据权利要求1或2所述的多曲线控流整体塞棒，其特征在于：所述相邻棒头之间的结合面为圆弧过渡面。

4、  根据权利要求1所述的多曲线控流整体塞棒，其特征在于：所述多个棒头中的同一棒头的圆弧曲线半径相同。

5、  根据权利要求1所述的多曲线控流整体塞棒，其特征在于：所述棒头按如下用料配比而成，重量比，鳞片石墨5～15％，白刚玉45～55％，镁铝尖晶石20～30％，抗氧化剂5～10％，所述抗氧化剂为SiC、硅粉或碳化硼中的至少一种。

6、  根据权利要求1所述的多曲线控流整体塞棒，其特征在于：所述棒身按如下用料配比而成，重量比，鳞片石墨20～30％，棕刚玉50～60％，添加剂10～20％，所述添加剂为钾长石、SiC或黏土中的至少一种。

7、  一种权利要求1所述塞棒的制造方法，其特征在于所述方法按下述步骤进行：
(1)配制泥料
所述棒身按如下用料配比而成，重量比，鳞片石墨20～30％，棕刚玉50～60％，添加剂10～20％，所述添加剂为钾长石、SiC或黏土中的至少一种；
所述棒头按如下用料配比而成，重量比，鳞片石墨5～15％，白刚玉45～55％，镁铝尖晶石20～30％，抗氧化剂5～10％，所述抗氧化剂为SiC、硅粉或碳化硼中的至少一种；
(2)混练
所述棒身和棒头均采用泥料混练机分别混练，混练时均加入酚醛树脂做为结合剂，所述酚醛树脂的加入量为棒身、棒头各自泥料重量的10～15％，混练时间15～25min、混练温度40～50℃、混练湿度40～60％；
(3)成型制品
混练后的棒身和棒头的泥料，装入塞棒成型模具中，成型压力80～120Mpa、成型温度25～35℃、成型湿度40～60％；
(4)干燥
成型制品装入干燥格子，干燥温度为200～220℃、干燥时间60～70h；
(5)烧成
干燥制品装入钢匣钵，添加炭末后在隧道窑内进行烧成，控制烧成温度范围900～1000℃，200℃～900℃烧成升温速度控制在20～30℃/h，达到900～1000℃后，保温30～40h，烧成气氛采用无氧烧成；
(6)加工
干燥后的制品根据图纸确定的尺寸用机床加工成塞棒成品。

多曲线控流整体塞棒及制造方法
技术领域
本发明属于钢铁连铸控流装置用耐火材料，具体地说涉及钢铁连铸控流装置用整体塞棒。
背景技术
国内的钢铁连铸系统普遍采用整体塞棒控流装置。现有整体塞棒由棒身和棒头两部分复合而成。整体塞棒的棒头是由一条圆弧所形成的单一棒头，如图1所示，形似“子弹头”，并通过该圆弧的棒头与之配合的中间包水口完成整个浇注过程。为了保证塞棒具有良好的热震稳定性和抗冲刷性能，塞棒的棒身一般采用铝碳材料，塞棒的棒头一般采用高铝碳材料。塞棒棒头与中间包内置水口碗部相配合，塞棒棒头经钢水冲蚀易出现凹槽或掉块而失去控流作用，由于是单一棒头，当该棒头损坏后，会导致整体塞棒报废，因而这种整体塞棒的使用寿命一般在20h左右，并且不具备可重复利用性，所以连铸周期较短，降低了中间包的实际使用寿命。由于整体塞棒的使用寿命还不足以达到连铸中间包的使用寿命，如果想延长连铸周期，提高中间包利用率，这种整体塞棒就不能满足更长时间浇注的需要，一定程度上限制了生产效率。随着连铸中间包包料的不断更新和改进，中间包的使用寿命得到大幅度提高。但是，中间包使用寿命的长短还是要取决于整体塞棒的使用寿命，只有整体塞棒具有与之相匹配的使用寿命，才能最大程度的体现出长寿命中间包的使用价值。
发明内容
本发明提供了一种多曲线控流整体塞棒及制造方法，它可以解决现有技术存在的整体塞棒的使用寿命短的问题。
为了达到解决上述技术问题的目的，本发明的技术方案是，一种多曲线控流整体塞棒，包括棒头和棒身，其特征在于：整个棒头是由多个大小不同的棒头所构成，从棒身到棒头的方向，相邻棒头的圆弧曲线半径是由大变小的。
在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述棒头数量范围为2～6个，优选范围为2～4个。
在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述相邻棒头之间的结合面为圆弧过渡面。
在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述多个棒头中的同一棒头的圆弧曲线半径相同。
在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述棒头按如下用料配比而成，重量比，鳞片石墨5～15％，白刚玉45～55％，镁铝尖晶石20～30％，抗氧化剂5～10％，所述抗氧化剂为SiC、硅粉或碳化硼中的至少一种。
在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述棒身按如下用料配比而成，重量比，鳞片石墨20～30％，棕刚玉50～60％，添加剂10～20％，所述添加剂为钾长石、SiC或黏土中的至少一种。
一种上述塞棒的制造方法，所述方法按下述步骤进行：
(1)配制泥料
所述棒身按如下用料配比而成，重量比，鳞片石墨20～30％，棕刚玉50～60％，添加剂10～20％，所述添加剂为钾长石、SiC或黏土中的至少一种；
所述棒头按如下用料配比而成，重量比，鳞片石墨5～15％，白刚玉45～55％，镁铝尖晶石20～30％，抗氧化剂5～10％，所述抗氧化剂为SiC、硅粉或碳化硼中的至少一种；
(2)混练
所述棒身和棒头均采用泥料混练机分别混练，混练时均加入酚醛树脂做为结合剂，所述酚醛树脂的加入量为棒身、棒头各自泥料重量的10～15％，混练时间15～25min、混练温度40～50℃、混练湿度40～60％；
(3)成型制品
混练后的棒身和棒头的泥料，装入塞棒成型模具中，成型压力80～120Mpa、成型温度25～35℃、成型湿度40～60％；
(4)干燥
成型制品装入干燥格子，干燥温度为200～220℃、干燥时间60～70h；
(5)烧成
干燥制品装入钢匣钵，添加炭末后在隧道窑内进行烧成，控制烧成温度范围900～1000℃，200℃～900℃烧成升温速度控制在20～30℃/h，达到900～1000℃后，保温30～40h，烧成气氛采用无氧烧成；
(6)加工
干燥后的制品根据图纸确定的尺寸用机床加工成塞棒成品。
本发明具有以下优点和积极效果：
生产50支双棒头的整体塞棒进行试验，结果显示，本发明的使用寿命明显提高，达到60h以上，而且控流效果良好，完全满足了连铸生产的需要。
生产10支三棒头的整体塞棒进行试验，结果显示，使用寿命明显提高，达到80h以上，而且控流效果良好。
附图说明
图1是现有技术结构图；
图2是本发明多曲线控流整体塞棒的实施例之一的结构图；
1、棒身；2、棒头；2-1、大棒头a；2-2、小棒头b；3、结合面；
图3是本发明多曲线控流整体塞棒的实施例之二的结构图。
1、棒身；2、棒头；2-3、大棒头c；2-4、中棒头d；2-5、小棒头e；3、结合面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
连铸用整体塞棒是由棒身1与棒头2复合而成，使用的关键部位是塞棒棒身1的渣线部位和塞棒棒头2。显而易见，渣线部位、棒头材料的选取和棒头形状的设计直接决定了塞棒的使用寿命。本发明的重点是棒头2形状的结构改进设计。
本实施例一的棒头的形状采用了双棒头设计，如图2所示，为了实现提高使用寿命的目的，考虑到棒头的抗冲刷性，以及棒头与水口碗部的圆弧曲线半径的大小，决定了它们之间间隙距离的变化和控流精度的高低等因素。本实施例为双棒头结构形式，即一个大棒头a2-1和相邻的小棒头b2-2，塞棒上部大棒头a2-1圆弧面半径R₁值较大，为95mm，下部小棒头b2-2半径R₂为30mm，大、小棒头之间的结合面3为圆弧过渡面，其圆弧R₃为8mm。结合面3采用圆弧顺滑过渡，可以使大棒头a2-1与水口碗部形成良好的接触，也避免应力集中。上述结构形式保证了塞棒控流系统塞棒升降行程的可控性。
在钢水浇注过程中，下部小棒头b2-2的圆弧面与水口碗部的圆弧面相接触，通过塞棒上下行程距离的多少，来控制塞棒棒头与水口碗部之间的间隙大小，进而控制着钢水流量的大小。当小棒头b2-2冲蚀严重失去控流作用时，双棒头塞棒的棒位会下落，使上部大棒头a2-1与水口碗部相接触形成配合，继续执行塞棒的控流作用，从而延长了使用寿命。
棒身1具有一定锥度，棒身1大端直径为Φ140mm，靠近小棒头2端的直径为Φ118mm。
参见图3，实施例2为三棒头的结构形式。大棒头c2-3的圆弧半径R₄为105mm，中棒头d2-4的圆弧半径R₅为40mm，小棒头e2-5的圆弧半径R₆为30mm。大棒头c2-3与中棒头d2-4之间结合面3的圆弧R₇为8mm。中棒头d2-4与小棒头e2-5之间的圆弧R₈为10mm。
棒头的数量根据水口碗部的规格、棒身直径大小等因素确定。棒头数量的优选范围为2-4个。
上述整体塞棒的制造方法，按下述步骤进行：
(1)配制泥料
所述棒身按如下用料配比而成，重量比，鳞片石墨20～30％，棕刚玉50～60％，添加剂10～20％，所述添加剂为钾长石、SiC或黏土中的至少一种；
所述棒头按如下用料配比而成，重量比，鳞片石墨5～15％，白刚玉45～55％，镁铝尖晶石20～30％，抗氧化剂5～10％，所述抗氧化剂为SiC、硅粉或碳化硼中的至少一种；
(2)混练
所述棒身和棒头均采用400kg泥料混练机分别混练，混练时均加入酚醛树脂做为结合剂，所述酚醛树脂的加入量为棒身、棒头各自泥料重量的10～15％，混练时间15～25min、混练温度40～50℃、混练湿度40～60％；
(3)成型制品
混练后的棒身和棒头的泥料，装入塞棒成型模具中，成型压力80～120Mpa、成型温度25～35℃、成型湿度40～60％；
(4)干燥
成型制品装入干燥格子，干燥温度为200～220℃、干燥时间60～70h；
(5)烧成
干燥制品装入钢匣钵，添加炭末后在隧道窑内进行烧成，控制烧成温度范围900～1000℃，200℃～900℃烧成升温速度控制在20～30℃/h，达到900～1000℃后，保温30～40h，烧成气氛采用无氧烧成；
(6)加工
干燥后的制品根据图纸确定的尺寸用机床加工成塞棒成品；
(7)X-RAY探伤、喷涂、包装。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。