一种新型异型坯中间包湍流控制器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及连铸耐火材料工艺技术领域，具体为一种新型异型坯中间包湍流控制器，包括外壳、套芯，套芯设置在外壳的内腔内，且套芯的纵向中心线与外壳内腔的纵向中心线重合，外壳和套芯之间设有结合缝，套芯外部为圆台形镁质预制件，所述的套芯内部为抛物面形的内腔，该内腔分为套芯内腔上部、套芯内腔下部和套芯内腔底部，所述的套芯内腔上部为圆柱面，所述的套芯内腔下部为内凹的旋转抛物面，套芯内腔底部为圆平面，内腔底部底面与外壳内腔底部上表面接触，通过直接将套芯等静压成型制备与外壳套装形成中间包湍流控制器，整体性能好，有利于保证内腔形状，使用寿命高。

A new turbulence controller and its preparation method for special billet tundish

【技术实现步骤摘要】
一种新型异型坯中间包湍流控制器及其制备方法
本专利技术涉及连铸耐火材料工艺
，尤其涉及一种新型异型坯中间包湍流控制器及其制备方法。
技术介绍
在连铸机中间包内设置湍流控制器，可以改变中间包内钢水的运行路线，延长停留时间，促进夹杂物的上浮排除，对提高铸坯质量有重要作用，同时可以减缓钢包注流对中间包工作衬冲击区的冲刷，提高中间包的连浇时间。近年来，湍流控制器生产技术向冶金功能化、长寿化、低成本化发展，但现有技术生产的中间包湍流控制器，还不能同时满足冶金功能化、长寿化、低成本化的性能要求。CN103658577B公开了一种连铸中间包复合式湍流控制器的制备方法，复合式湍流控制器包括外壳、底板、套芯、膨胀缝、抗氧化涂层，外壳采用镁质浇注料浇注成型，底板采用机压成型的镁碳砖砌筑，套芯采用机压成型的“扇形”镁碳砖砌筑，在外壳与底板、外壳与套芯之间设置膨胀缝，在套芯的外表面上涂抹抗氧化涂层。但是，该专利技术的内腔形状为“圆筒形”，抑制钢包注流湍流紊动能的效果差，不利于改善中间包内钢液的流动特性，同时套芯采用“扇形”镁碳砖砌筑，整体性能差，易出现脱砖，质量稳定性欠缺。CN109591158A公开了一种中间包稳流器，其由外壳和空心内腔整体镶嵌构成，其中，外壳的形状和尺寸设计为适配于中间包的冲击区，外壳的中心凹陷，使得外壳呈“凹”字型，外壳采用钢纤维铝镁浇注料预制件形成，其中钢纤维铝镁浇注料预制件为整体浇注成型；以及空心内腔呈筒状，并适于嵌入到外壳的中心处，空心内腔和外壳的顶部齐平，空心内腔用镁碳质预制件砌筑而成，其中碳质预制件为等静压整体压制成型；还公开一种制造中间包稳流器的方法，通过将稳流器内腔由传统的多个镁碳砖砌筑成型方法改进成整体压制成型方式，从而消除传统稳流器中的容易被侵蚀的内腔砖缝，彻底解决传统稳流器的内腔的砖缝渗钢、穿钢问题，大大延长中间包稳流器的寿命。但是，制备费用高，推广应用受限。等静压成型法，是指使泥料在各方向受到相等的液体静压力的成型方法，以液体为压力传递介质，泥料装入弹性模具，在高压缸内施压成型。等静压机由高压容器和高压油泵组成。高压容器由高级合金钢制成并有一定厚度，以承受巨大压力。容器的大小根据成型制品的尺寸选用。高压容器中的液体介质可以用油、水或甘油等，一般使用刹车油或无水甘油，这两种液体的可压缩性极小，几乎可以把全部压力传递到弹性模具上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型异形坯连铸中间包湍流控制器的制备方法，采用本体外壳和套芯复合结构设计，套芯是基于水模实验研究设计的一种具有特殊内腔形状的圆台形预制件，采用镁碳质材料、等静压成型法制备，同时满足冶金功能化和长寿化的技术性能要求。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种新型异型坯中间包湍流控制器，包括外壳、套芯，所述的套芯设置在外壳的内腔内，且套芯的纵向中心线与外壳内腔的纵向中心线重合，外壳和套芯之间设有结合缝，所述的套芯外部为圆台形镁质预制件，使得套芯上部的侧壁厚度大于下部的侧壁厚度，适应了套芯上部的侧壁冲刷、侵蚀速率大于下部的侧壁，实现了套芯侧壁各部位的使用寿命同步，而套芯的内、外壁整体采用旋转面设计，消除了套芯侧壁热应力集中引发的裂纹问题，所述的套芯内部为抛物面形的内腔，该内腔分为套芯内腔上部、套芯内腔下部和套芯内腔底部，所述的套芯内腔上部为圆柱面，所述的套芯内腔下部为内凹的旋转抛物面，所述的套芯内腔底部为圆平面，套芯的内腔底部底面与外壳内腔底部上表面接触，通过直接将套芯等静压成型制备与外壳套装形成中间包湍流控制器，整体性能好，有利于保证内腔形状，使用寿命高。优选的，所述的套芯采用采用镁碳质材料，采用等静压成型法制备的圆台形镁质预制件，使得湍流控制器群耐压强度≥40Mpa，成型质量高、整体性能好，耐侵蚀、抗冲刷。优选的，套芯外部呈上底面大、下底面小的圆台形，圆台上底面的直径D1为650～700mm，圆台下底面的直径D2为570～620mm；优选的，套芯的内腔上部呈圆柱面，圆筒高度a为70～90mm，有利于保持套芯的内腔上部的形状，有利于提高使用寿命，满足异性坯中间包使用寿命36-40小时的要求。优选的，套芯的内腔下部呈上口小、下口大，上口直径d1为380～400mm，下口直径d2为420～450mm，套芯的内腔下部的高度h为280～320mm，套芯的内腔底部的厚度b为70～90mm，特殊套芯内腔下部形状的设计，改变了钢流的运行轨迹、延长了流动路线，延长了钢液在中间包内的平均停留时间。优选的，所述结合缝的宽度上部大、下部小，上部宽度m为10～15mm，下部宽度n为5～10mm，该结合缝兼有膨胀缝的作用，避免了因镁碳质套芯热膨胀引发的质量问题。一种新型异型坯中间包湍流控制器的制备方法，包括以下步骤：一、将外壳采用镁尖晶石质浇注料浇注成型，所述外壳的形状和尺寸根据连铸中间包工作衬冲击区的形状和尺寸设计，采用现有技术生产的镁尖晶石质浇注料浇注成型，经自然养护、加热炉内烘烤后制备而成；所述镁尖晶石质浇注料为现有技术生产，MgO含量≥71wt％，体积密度≥3.03g/cm3，抗折强度(1500℃)≥9Mpa；二、将套芯采用等静压成型法制备，由如下重量百分比原料制备而成：主料：由1mm≦粒度≤3mm、0.074mm＜粒度<1mm、粒度≦0.074mm混合而成的烧结镁砂76～84wt％辅料：鳞片石墨11.5～16wt％抗氧化剂：铝粉、硅粉、铝镁合金粉、碳化硅粉中一种或几种混合物2～5wt％结合剂：酚醛树脂3.5～4.0wt％。所述烧结镁砂，是以MgO含量为95wt％的轻烧氧化镁为原料，经压球、高温竖窑煅烧等工艺生产而成，MgO含量百分比94～95wt％。所述鳞片石墨，其纯度C含量≥98wt％，粒度为100目。所述铝粉，其纯度AI含量≥99wt％，粒度为100目。所述硅粉，其纯度Si含量≥97wt％，粒度为100目。所述铝镁合金粉，其AI含量50±3wt％，AI+Mg含量≥97wt％，粒度为100目。所述碳化硅，其纯度SiC含量≥94wt％，粒度为100目。所述酚醛树脂固含量≥72wt％，残碳量≥42wt％，水分≤5wt％；所述套芯采用等静压成型法制备，包括下列步骤：1)配料：将上述原料按所述的配比称量；2)混炼：将混炼机预加热到40～50℃，低速时加入1mm≦粒度≤3mm和0.074mm＜粒度<1mm烧结镁砂→干混1～2分钟后加入酚醛树脂→湿混2～3分钟后加入鳞片石墨→湿混2～3分钟后加入粒度≦0.074mm烧结镁砂和抗氧化剂→湿混2～3分钟→高速混合10～15分钟→出料，混炼过程中泥料温度＜70℃；3)生坯成型：将泥料填入模具内，然后排除模具内的空气，以等静压在200～250MPa下压制成型后出模具，生坯成型完成；4)自然干燥、烘烤：生坯成型自然干燥8～16小时后，然后入窑烘烤：①从室温以10℃/h升温速度升温至140本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型异型坯中间包湍流控制器，包括外壳(1)和套芯(2)，所述的套芯(2)设置在外壳(1)的内腔内，且套芯(2)的纵向中心线与外壳(1)内腔的纵向中心线重合，外壳(1)和套芯(2)之间设有结合缝(3)，其特征在于：所述的套芯(2)为采用镁碳质材料，采用等静压成型法制备的圆台形镁质预制件，所述的套芯(2)内部为抛物面形的内腔，该内腔分为套芯内腔上部(4)、套芯内腔下部(5)和套芯内腔底部(6)，所述的套芯内腔上部(4)为圆柱面，所述的套芯内腔下部(5)为内凹的旋转抛物面，所述的套芯内腔底部(6)为圆平面。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型异型坯中间包湍流控制器，包括外壳(1)和套芯(2)，所述的套芯(2)设置在外壳(1)的内腔内，且套芯(2)的纵向中心线与外壳(1)内腔的纵向中心线重合，外壳(1)和套芯(2)之间设有结合缝(3)，其特征在于：所述的套芯(2)为采用镁碳质材料，采用等静压成型法制备的圆台形镁质预制件，所述的套芯(2)内部为抛物面形的内腔，该内腔分为套芯内腔上部(4)、套芯内腔下部(5)和套芯内腔底部(6)，所述的套芯内腔上部(4)为圆柱面，所述的套芯内腔下部(5)为内凹的旋转抛物面，所述的套芯内腔底部(6)为圆平面。


2.根据权利要求1所述的一种新型异型坯中间包湍流控制器，其特征在于：套芯外部呈上底面大、下底面小的圆台形，圆台上底面的直径D1为650～700mm，圆台下底面的直径D2为570～620mm。


3.根据权利要求2所述的一种新型异型坯中间包湍流控制器，其特征在于：套芯的内腔上部(4)呈圆柱面，圆筒高度a为70～90mm。


4.根据权利要求3所述的一种新型异型坯中间包湍流控制器，其特征在于：套芯的内腔下部(5)呈上口小、下口大，上口直径d1为380～400mm，下口直径d2为420～450mm，套芯的内腔下部(5)的高度h为280～320mm，套芯的内腔底部(6)的厚度b为70～90mm。


5.根据权利要求1-4任一所述的一种新型异型坯中间包湍流控制器，其特征在于：所述结合缝(3)的宽度上部大、下部小，上部宽度m为10～15mm，下部宽度n为5～10mm。


6.根据权利要求1-5任一所述的一种新型异型坯中间包湍流控制器的制备方法，包括以下步骤：
一、将外壳(1)采用镁尖晶石质浇注料浇注成型，所述外壳(1)的形状和尺寸根据连铸中间包工作衬冲击区的形状和尺寸设计，采用现有技术生产的镁尖晶石质浇注料浇注成型，经自然养护、加热炉内烘烤后制备而成；所述镁尖晶石质浇注料为现有技术生产，MgO含量≥71wt％，体积密度≥3.03g/cm3，抗折强度(1500℃)≥9Mpa；
二、将套芯(2)采用等静压成型法制备，由如下重量百分比原料制备而成：
主料：由1mm≦粒度≤3mm、0.074mm＜粒度<1mm、粒度≦0.074mm混合而成的烧结镁砂76～84wt％
辅料：鳞片石墨11.5～16wt％
抗氧化剂：铝粉、硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：武光君，王中学，刘杰，王金洪，殷晓霞，高立福，
申请(专利权)人：莱芜钢铁集团银山型钢有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37