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1、(10)申请公布号 CN 103008638 A (43)申请公布日 2013.04.03 CN 103008638 A *CN103008638A* (21)申请号 201210553827.6 (22)申请日 2012.12.18 B22D 41/18(2006.01) C04B 35/66(2006.01) C04B 35/622(2006.01) (71)申请人 北京利尔高温材料股份有限公司 地址 102211 北京市昌平区小汤山工业园北 京利尔高温材料股份有限公司 (72)发明人 鄢凤明 王次明 刘丽 曹仁锋 赵继增 刘靖轩 胡玲军 赵冉 张艳凤 于九利 车晓梅 樊浩勇 任林 黄建 。
2、(74)专利代理机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 代理人 韩国胜 (54) 发明名称 一种复合整体塞棒及其制作方法 (57) 摘要 本发明涉及新型连铸功能耐火材料领域， 具 体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， 所述尖晶石碳材质含有尖晶石、 石墨、 添 加剂和结合剂。 本发明提供的复合整体塞棒， 可以 避免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。
3、终导致棒头断裂的现 象。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种复合整体塞棒， 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， 其特征在于， 棒头 （1） 和棒身 （3） 之间的过渡段 （2） 采用尖晶石碳材 质， 所述尖晶石碳材质含有尖晶石、 石墨、 添加剂和结合剂。 2. 根据权利要求 1 所述的复合整体塞棒， 其特征在于， 所述尖晶石碳材质由以下重。
4、量 份的成分组成 ： 尖晶石 70 85 份 ； 石墨 10 25 份 ； 添加剂 2 5 份 ； 结合剂 10 15 份。 3. 根据权利要求 2 所述的复合整体塞棒， 其特征在于， 所述添加剂为金属硅粉、 碳化硅 粉中的一种或两种 ； 所述结合剂为酚醛树脂。 4. 根据权利要求 3 所述的复合整体塞棒， 其特征在于， 所述酚醛树脂为热固性酚醛树 脂， 其残炭量大于等于 35%， 固含量大于等于 65%， 温度在 25时的粘度为 600 1000cps。 5.根据权利要求1所述的复合整体塞棒， 其特征在于， 所述尖晶石的化学成分为 ： Al2O3 和 MgO， 其中， Al2O3的质量百分比。
5、为 70 80%， MgO 的质量百分比为 20 30%。 6. 根据权利要求 1 所述的复合整体塞棒， 其特征在于， 所述石墨中碳的质量百分比大 于等于 90%。 7. 根据权利要求 1-6 任意一项所述的复合整体塞棒， 其特征在于， 所述尖晶石碳材质 的过渡段 （2） 高度为 20 50mm。 8. 一种权利要求 1-7 任意一项所述的复合整体塞棒的制作方法， 其特征在于， 该塞棒 的制作过程如下 ： 将尖晶石、 石墨、 添加剂及结合剂混合， 经造粒、 干燥后制成过渡段 （2） 采用的尖晶石碳 材质 ； 将制成的尖晶石碳材质、 棒头 （1） 采用的镁碳材质以及棒身 （3） 采用的铝碳材质放。
6、到 复合整体塞棒模具的相应位置上， 用等静压成型后， 在温度为 900 1100且非氧化气氛 下进行煅烧， 得到复合整体塞棒 ； 然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形， 并喷涂防氧化涂层， 得到所需的复 合整体塞棒。 权 利 要 求 书 CN 103008638 A 2 1/4 页 3 一种复合整体塞棒及其制作方法 技术领域 0001 本发明涉及新型连铸功能耐火材料领域， 尤其涉及一种复合整体塞棒及其制作方 法。 背景技术 0002 用于连铸工艺中的整体塞棒通常由棒身和棒头组成， 在连铸工艺中， 整体塞棒应 用于中间包内， 其主要功能是通过调整整体塞棒棒头和整体式浸入式水口或中间包上水口。
7、 碗部的配合间隙， 来控制中间包的钢水开浇、 关闭以及结晶器内的钢流， 从而保证钢水在结 晶器中液面的稳定以及连铸工艺的稳定。塞棒的使用条件非常苛刻， 既要承受高温煤气烘 烤、 浇钢初期的强烈热震及剧烈冲刷， 又要经受钢液和覆盖剂的侵蚀。 0003 目前整体塞棒棒身材料主要为铝碳材质， 在使用时整体塞棒要经受热冲击， 整体 塞棒必须具有一定的抗热冲击性， 不能出现断头、 棒尖断等问题， 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。
8、 Al2O3-C 质、 MgO-C 质材料。 0004 随着我国连铸事业的发展， 品种钢越来越多， 棒头采用镁碳材质的越来越多。 现有 技术中的镁碳塞棒一般是棒头采用镁碳材质， 棒身采用铝碳材质， 在两者之间加入长度为 20 50mm 左右的过渡料 （镁碳泥料和铝碳泥料按一定比例混合均匀的泥料） ， 由于镁碳和 铝碳材质之间热膨胀的差异， 导致塞棒在使用过程中容易掉头、 棒尖断， 随着浇铸时间的延 长， 过渡料在长时间烘烤和使用过程中也会发生反应生成尖晶石， 产生较大的体积膨胀， 从 而导致棒头断裂。 发明内容 0005 （一） 要解决的技术问题 0006 本发明的目的在于提供一种可以缓解棒头。
9、和棒身之间的热膨胀差异， 同时还可以 避免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 裂现象的复合整体塞棒及其制作方法。 0007 （二） 技术方案 0008 为了解决上述技术问题， 本发明提供一种复合整体塞棒， 包括棒头、 过渡段和棒 身， 其中， 棒头采用镁碳材质， 棒身采用铝碳材质， 棒头和棒身之间的过渡段采用尖晶石碳 材质， 所述尖晶石碳材质含有尖晶石、 石墨、 添加剂和结合剂。 0009 其中， 所述尖晶石碳材质由以下重量份的成分组成 ： 尖晶石7085份 ； 石墨10 25 份 ； 添加剂 2 5 份 ； 结合剂 10 15 份。 0010 进一步。
10、， 所述添加剂为金属硅粉、 碳化硅粉中的一种或两种 ； 所述结合剂为酚醛树 脂。 0011 再进一步， 所述酚醛树脂为热固性酚醛树脂， 其残炭量大于等于 35%， 固含量大于 说 明 书 CN 103008638 A 3 2/4 页 4 等于 65%， 温度在 25时的粘度为 600 1000cps。 0012 其中， 所述尖晶石的化学成分为 ： Al2O3和 MgO， 其中， Al2O3的质量百分比为 70 80%， MgO 的质量百分比为 20 30%。 0013 其中， 所述石墨中碳的质量百分比大于等于 90%。 0014 其中， 所述尖晶石碳材质的过渡段高度为 20 50mm。 001。
11、5 本发明还提供所述复合整体塞棒的制作方法， 该塞棒的制作过程如下 ： 0016 将尖晶石、 石墨、 添加剂及结合剂混合， 经造粒、 干燥后制成过渡段采用的尖晶石 碳材质 ； 0017 将制成的尖晶石碳材质、 棒头采用的镁碳材质以及棒身采用的铝碳材质放到复合 整体塞棒模具的相应位置上， 用等静压成型后， 在温度为 900 1100且非氧化气氛下进 行煅烧， 得到复合整体塞棒 ； 0018 然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形， 并喷涂防氧化涂层， 得到所需 的复合整体塞棒。 0019 （三） 有益效果 0020 本发明提供的复合整体塞棒， 在塞棒棒头和棒身之间的过渡段采用尖晶石碳材 料，。
12、 使之与棒头的镁碳材质、 棒身的铝碳材质的热膨胀相匹配， 这样不仅可以缓解棒头和棒 身之间的热膨胀差异， 还可以避免传统过渡料 （镁碳泥料和铝碳泥料按一定比例混合均匀 的泥料） 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。 附图说明 0021 图 1 是本发明的复合整体塞棒的结构示意图。 0022 图中， 1 ： 棒头 ； 2 ： 过渡段 ； 3 ： 棒身。 具体实施方式 0023 下面结合附图对本发明提供的复合整体塞棒的具体实施方式作进一步详细说明。 这些实施方式仅用于说明本发明， 而并非对本发明的限制。 0024 本发明提供的复合整体塞棒包括棒头 1、 过。
13、渡段 2 和棒身 3， 其中棒头 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， 所述尖晶 石碳材质含有尖晶石、 石墨、 添加剂和结合剂。由于所述过渡段 2 采用的尖晶石碳材质与棒 头1的镁碳材质、 棒身3的铝碳材质的热膨胀相匹配， 因此最终能够避免复合整体塞棒在使 用过程中棒头 1 断裂的现象。 0025 所述尖晶石碳材质由以下重量份的成分组成 ： 尖晶石 70 85 份 ； 石墨 10 25 份 ； 添加剂 2 5 份 ； 结合剂 10 15 份。 0026 所述尖晶石的化学成分为 ： Al2O3和MgO， 其中， Al2O3的质。
14、量百分比为7080%， MgO 的质量百分比为2030% ； 所述添加剂为金属硅粉、 碳化硅粉中的一种或两种 ； 所述结合剂 为酚醛树脂， 所述酚醛树脂优选为热固性酚醛树脂， 其残炭量大于等于 35%， 固含量大于等 于65%， 温度在25时的粘度为6001000cps。 所述石墨中碳的质量百分比大于等于90%。 0027 本发明提供的复合整体塞棒的制造方法为 ： 将尖晶石、 石墨、 添加剂及结合剂混 说 明 书 CN 103008638 A 4 3/4 页 5 合， 经造粒、 干燥后制成过渡段2采用的尖晶石碳材质， 将制成的尖晶石碳材质、 棒头1采用 的镁碳材质以及棒身 3 采用的铝碳材质放。
15、到复合整体塞棒模具的相应位置上， 用等静压成 型后， 在温度为 900 1100且非氧化气氛下进行煅烧， 得到复合整体塞棒 ； 然后按照预设 标准加工所述复合整体塞棒的外形， 并喷涂防氧化涂层， 得到所需的复合整体塞棒。 0028 实施例一 0029 过渡段 2 采用的尖晶石碳材质的组成为 ： 尖晶石 73g， 石墨 25g， 金属硅粉 2g， 酚醛 树脂 15g。按上述配例将尖晶石、 石墨、 金属硅粉和酚醛树脂混合， 经造粒、 干燥后制成过渡 段 2 采用的尖晶石碳材质， 将制成的尖晶石碳材质、 棒头 1 采用的镁碳材质以及棒身 3 采用 的铝碳材质放到复合整体塞棒模具的相应位置上， 尖晶石。
16、碳材质加入高度为 20mm（即过渡 段高度为 20mm） ， 用等静压成型后， 在温度为 900且非氧化气氛下进行煅烧， 得到复合整 体塞棒 ； 然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形， 并喷涂防氧化涂层， 得等所需的 的复合整体塞棒在某钢厂使用 25 炉， 使用 16 小时， 在使用过程中， 没有出现棒头 1 断裂等 现象。 0030 实施例二 0031 过渡段 2 采用的尖晶石碳材质的组成为 ： 尖晶石 78g， 石墨 17g， 金属硅粉 3g， 碳化 硅粉 2g， 酚醛树脂 13g。按上述配比将尖晶石、 石墨、 金属硅粉、 碳化硅粉和酚醛树脂混合， 经造粒、 干燥后制成过渡段 2 采。
17、用的尖晶石碳材质， 将制成的尖晶石碳材质、 棒头 1 采用的 镁碳材质以及棒身 3 采用的铝碳材质放到复合整体塞棒模具的相应位置上， 尖晶石碳材质 加入高度为 30mm （即过渡段高度为 30mm） ， 用等静压成型后， 在温度为 1100且非氧化气氛 下进行煅烧， 得到复合整体塞棒， 然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形， 并喷涂 防氧化涂层， 得到所需的复合整体塞棒在某钢厂使用12炉， 使用12小时， 在使用过程中， 没 有出现棒头 1 断裂等现象。 0032 实施例三 0033 过渡段 2 采用的尖晶石碳材质的组成为 ： 尖晶石 80g， 石墨 18g， 碳化硅粉 2g， 酚醛 树。
18、脂 14g。按上述配比将尖晶石、 石墨、 碳化硅粉和酚醛树脂混合， 经造粒、 干燥后制成过渡 段 2 采用的尖晶石碳材质， 将制成的尖晶石碳材质、 棒头 1 采用的镁碳材质以及棒身 3 采用 的铝碳材质放到复合整体塞棒模具的相应位置上， 尖晶石碳材质加入高度为 40mm（即过渡 段高度为 40mm） ， 用等静压成型后， 在温度为 1000且非氧化气氛下进行煅烧， 得到复合整 体塞棒， 然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形， 并喷涂防氧化涂层， 得到所需的 复合整体塞棒在某钢厂使用 40 炉， 使用 22 小时， 在使用过程中， 没有出现棒头 1 断裂等现 象。 0034 实施例四 00。
19、35 过渡段 2 采用的尖晶石碳材质的组成为 ： 尖晶石 85g， 石墨 10g， 金属硅粉 2g， 碳化 硅粉 3g， 酚醛树脂 10g。按上述配比将尖晶石、 石墨、 金属硅粉、 碳化硅粉和酚醛树脂混合， 经造粒、 干燥后制成过渡段 2 采用的尖晶石碳材质， 将制成的尖晶石碳材质、 棒头 1 采用的 镁碳材质以及棒身 3 采用的铝碳材质放到复合整体塞棒模具的相应位置上， 尖晶石碳材质 加入高度为 40mm（即过渡段高度为 40mm） ， 用等静压成型后， 在温度为 900且非氧化气氛 下进行煅烧， 得到复合整体塞棒， 然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形， 并喷涂 防氧化涂层， 得到所。
20、需的复合整体塞棒在某钢厂使用91炉， 使用39小时， 在使用过程中， 没 说 明 书 CN 103008638 A 5 4/4 页 6 有出现棒头 1 断裂等现象。 0036 实施例五 0037 过渡段 2 采用的尖晶石碳材质的组成为 ： 尖晶石 70g， 石墨 25g， 金属硅粉 2g， 碳化 硅粉 3g， 酚醛树脂 15g。按上述配例将尖晶石、 石墨、 金属硅粉、 碳化硅粉和酚醛树脂混合， 经造粒、 干燥后制成过渡段 2 采用的尖晶石碳材质， 将制成的尖晶石碳材质、 棒头 1 采用的 镁碳材质以及棒身 3 采用的铝碳材质放到复合整体塞棒模具的相应位置上， 尖晶石碳材质 加入高度为 50mm。
21、 （即过渡段高度为 50mm） ， 用等静压成型后， 在温度为 1050且非氧化气氛 下进行煅烧， 得到复合整体塞棒， 然后按照预设标准加工所述复合整体塞棒的外形， 并喷涂 防氧化涂层， 得到所需的复合整体塞棒在某钢厂使用25炉， 使用16小时， 在使用过程中， 没 有出现棒头 1 断裂等现象。 0038 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明技术原理的前提下， 还可以做出若干改进和替换， 这些改进和替换 也应视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103008638 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103008638 A 7 。