高氧钢连铸用塞棒的制作方法

1.本发明涉及炼钢连铸技术领域，特别涉及一种高氧钢连铸用塞棒。


背景技术：

2.塞棒属于连铸三大件功能性耐火材料，在连铸生产中起着非常重要的作用。钢水连铸过程中需要对钢水的流量进行控制，以得到合适的浇铸速度和合格的铸坯。钢水流量的控制方式包括滑板控流和塞棒控流。滑板控流虽然控流精确，但容易吸气，对钢水质量不利，并且容易产生偏流。塞棒控流具有吸气少和钢水不偏流的优点，塞棒按形状分为整体塞棒和袖砖塞棒，现在较多采用整体塞棒。
3.整体塞棒通常包括棒头和棒身，棒身上设置有渣线段。整体塞棒应用于中间包内，通过棒头和整体式浸入式水口或中间包上水口碗部的配合间隙来控制钢水流量，同时棒身也会受到钢水的冲刷侵蚀，渣线段会受到中间包覆盖剂（包括大包下渣）的侵蚀，因此在钢水连铸过程中要求棒头的抗冲刷性、抗侵蚀性好，棒身的抗侵蚀性好，渣线段的抗渣性好，能够满足多炉连浇的生产要求。整体塞棒采用等静压成型制造工艺，组成材料一般为：棒头为mgo-c或al2o
3-spinel-c质材料，棒身为al2o
3-c质材料，渣线段为mgo-c质材料，能满足一般的钢种（比如铝镇静钢或钙处理钢）的使用要求。但对于氧含量较高（250ppm以上）的钢种，如高氧搪瓷钢，这样的塞棒就不能满足连铸生产多炉连浇的要求，一方面，塞棒中的c因钢种的氧含量高而被氧化，随着氧化脱碳塞棒受侵蚀加快，塞棒明显变细，连铸结束时塞棒不能关死，导致钢水滴漏，另一方面，塞棒也会加入一些熔融石英（主要成分为sio2）以提高抗热震性，但高氧钢中还含有氧化铁和氧化锰，与塞棒中的al2o3和sio2形成低熔点相，也加快了塞棒侵蚀。
4.另外，现有塞棒的棒头和棒身的热膨胀系数相差较大，例如mgo-c棒头和al2o
3-sio
2-c棒身，在棒头和棒身的连接处容易出现开裂甚至断裂的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种高氧钢连铸用塞棒，该塞棒应用于高氧钢浇铸时不会形成低熔点相，具备良好的抗侵蚀性，减少钢水增碳，并提高了连浇炉数。
6.本发明是这样实现的：一种高氧钢连铸用塞棒，包括棒头、棒身和渣线段；所述棒头为spinel-c质材料，其化学组分按重量百分比为al2o3：60~72%、mgo：20~30%、c：5~10%，其余为微量杂质，并外加抗氧化剂和酚醛树脂结合剂。
7.所述棒身为al2o
3-spinel-c质材料，其化学组分按重量百分比为al2o3：70~80%、mgo：5~10%、c：15~23%，其余为微量杂质，并外加抗氧化剂和酚醛树脂结合剂。
8.所述渣线段为mgo-spinel-c质材料。
9.所述棒头中化学组分al2o3和mgo 的原料为烧结尖晶石或电熔尖晶石。
10.所述棒头中化学组分c的原料为石墨。
11.所述棒身中化学组分al2o3和mgo的原料为刚玉、棕刚玉和尖晶石，所述刚玉为白刚玉、板状刚玉或致密刚玉，所述尖晶石为烧结尖晶石或电熔尖晶石。
12.所述棒身中化学组分c的原料为石墨。
13.本发明的棒头以尖晶石（spinel）和石墨（c）为主原料，尖晶石的化学组分为al2o
3-mgo，尖晶石的抗钢水冲刷性能好于mgo，且高温下尖晶石与高氧钢中的氧化铁形成的固溶体不会降低熔点，同时棒头碳含量控制在10%以下，使得棒头在具备良好的抗冲刷、抗侵蚀性能的同时，可减少钢水增碳。本发明的棒身以刚玉（al2o3）、棕刚玉（al2o3）、尖晶石（al2o
3-mgo）和石墨（c）为主原料，兼顾了抗侵蚀和抗热震性能，同时控制碳含量以减少钢水增碳。本发明的渣线段为mgo-spinel-c质，能完全满足抗渣性的要求。而且，棒头和棒身均采用了尖晶石为主原料，去除了sio2成分，在高氧钢浇铸时不会形成低熔点相，显著提高了抗侵蚀性能。另外，本发明的棒头（spinel-c）和棒身（al2o
3-spinel-c）的热膨胀系数接近，有利于保持塞棒整体性，避免膨胀不一致而产生开裂。
14.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：适用于高氧钢浇铸生产，具备良好的抗冲刷、抗侵蚀性能，且控制棒头和棒身的碳含量，有效减少钢水增碳。
具体实施方式
15.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
16.一种高氧钢连铸用塞棒，包括棒头、棒身和渣线段。
17.所述棒头为spinel-c质，主原料包括尖晶石（al2o
3-mgo）和石墨（c）材料，尖晶石为烧结尖晶石或电熔尖晶石，并配入一定比例（不超过10%）的石墨，并外加入少量抗氧化剂（例如金属al、si等）和酚醛树脂结合剂。尖晶石和石墨的组合，使材料具有良好的抗热震性和优异的抗冲刷性能，使棒头在高氧钢浇铸时具有良好的控流性能，同时减少钢水增碳。所述棒头的化学组分的重量百分比为al2o3：60~72%、mgo：20~30%、c：5~10%，其余为微量杂质。
18.所述棒身为al2o
3-spinel-c质，主原料包括刚玉（al2o3）、棕刚玉（al2o3）、尖晶石（al2o
3-mgo）和石墨（c）材料，刚玉为白刚玉、板状刚玉或致密刚玉，尖晶石为烧结尖晶石或电熔尖晶石，并外加入少量抗氧化剂（例如金属al、si等）和酚醛树脂结合剂。所述棒身的化学组分的重量百分比为al2o3：70~80%、mgo：5~10%、c：15~23%，其余为微量杂质。刚玉、棕刚玉与尖晶石复合，抗热震性优于刚玉。为了弥补碳含量降低以后抗热震性的不足，棕刚玉含量不低于20%。加上一定的石墨，确保材料具有良好的抗热震性。同时，原材料中去除sio2成分，使得棒身具备优良的抗高氧钢侵蚀性能，兼顾抗热震性和抗侵蚀性。
19.所述渣线段为mgo-spinel-c质，能完全能满足抗渣性要求。
20.本发明的生产工艺为等静压成型。
21.表1列出了实施例1~5和比较例6~7的各化学组分的具体重量百分比（wt%），如下所示：
在高氧钢浇铸过程中，实施例1~5 的棒头表现出较好的抗钢水冲刷性能和抗热震性，确保良好的控流性能，在连铸结束时能完全关闭塞棒，确保没有钢水滴漏。实施例1~5 的棒身不包含sio2，并且含有尖晶石，使得其抗侵蚀性能也得到了提升，实施例1~5 的棒身侵蚀速率远低于比较例6~7的棒身侵蚀速率。同时，通过控制棒头和棒身的含碳量亦有效减少了钢水增碳。
22.表2具体列出了实施例2和比较例6的使用效果对比，如下所示：本发明高氧钢连铸用塞棒在连铸时具备良好的抗侵蚀性能，控流性能好，且钢水增碳较少，铸坯品质符合要求，有利于提高高氧钢的连浇炉数。
23.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种高氧钢连铸用塞棒，包括棒头、棒身和渣线段；其特征在于：所述棒头为spinel-c质材料，其化学组分按重量百分比为al2o3：60~72%、mgo：20~30%、c：5~10%，其余为微量杂质，并外加抗氧化剂和酚醛树脂结合剂。2.根据权利要求1所述的高氧钢连铸用塞棒，其特征在于： 所述棒身为al2o
3-spinel-c质材料，其化学组分按重量百分比为al2o3：70~80%、mgo：5~10%、c：15~23%，其余为微量杂质，并外加抗氧化剂和酚醛树脂结合剂。3.根据权利要求1或2所述的高氧钢连铸用塞棒，其特征在于： 所述渣线段为mgo-spinel-c质材料。4.根据权利要求1或2所述的高氧钢连铸用塞棒，其特征在于：所述棒头中化学组分al2o3和mgo 的原料为烧结尖晶石或电熔尖晶石。5.根据权利要求1或2所述的高氧钢连铸用塞棒，其特征在于：所述棒头中化学组分c的原料为石墨。6.根据权利要求2所述的高氧钢连铸用塞棒，其特征在于： 所述棒身中化学组分al2o3和mgo的原料为刚玉、棕刚玉和尖晶石，所述刚玉为白刚玉、板状刚玉或致密刚玉，所述尖晶石为烧结尖晶石或电熔尖晶石。7.根据权利要求2所述的高氧钢连铸用塞棒，其特征在于：所述棒身中化学组分c的原料为石墨。

技术总结
本发明涉及一种高氧钢连铸用塞棒，包括棒头、棒身和渣线段；所述棒头为Spinel-C质，所述棒头的化学组分的重量百分比为Al2O3：60~72%、MgO：20~30%、C：5~10%，其余为微量杂质，并外加抗氧化剂和酚醛树脂结合剂；所述棒身为Al2O


技术研发人员：姚金甫 高华 王涛
受保护的技术使用者：宝山钢铁股份有限公司
技术研发日：2020.04.17
技术公布日：2021/10/21