一種金屬鎢基氧化釔陶瓷水口的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煉鋼連鑄用水口制備技術(shù)，具體涉及一種金屬鎢基氧化釔陶瓷水口的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高級(jí)別純凈鋼的生產(chǎn)除了需要在冶煉技術(shù)上采取相應(yīng)的新工藝、新技術(shù)外，還與冶煉過程中使用的耐火材料密切相關(guān)。從某種程度上講，耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，在一定程度上決定著高級(jí)別純凈鋼生產(chǎn)的成敗。冶煉過程中，若耐火材料使用不當(dāng)或者耐火材料的質(zhì)量達(dá)不到要求，鋼水將與耐火材料發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致鋼水增氧、增碳、生成夾雜物等不良后果，從而降低鋼水的純凈度。
[0003]煉鋼連鑄用水口是鋼水連續(xù)鑄錠過程中經(jīng)常使用的關(guān)鍵部件之一，具體包括長水口和浸入式水口，其中長水口連接鋼包和中間包，浸入式水口連接著中間包和結(jié)晶器，由此可見，水口是連鑄過程中鋼液的必經(jīng)之路，可謂連鑄生產(chǎn)中及其關(guān)鍵的功能耐火材料。水口的使用能夠防止鋼液與空氣中的氧接觸發(fā)生氧化，起著保護(hù)鋼液的作用，其使用效果直接影響鋼水的連鑄效率和鋼坯質(zhì)量。
[0004]目前，廣泛使用的水口材質(zhì)主要為鋁碳質(zhì)，其主要成分為剛玉、石墨、結(jié)合劑。然而，由于石墨的存在，在冶煉超低碳合金鋼時(shí)，不可避免的存在鋼液增碳的風(fēng)險(xiǎn)；而剛玉原料的使用，在冶煉簾線鋼時(shí)由于水口的侵蝕作用會(huì)經(jīng)常發(fā)生氧化鋁夾雜物超標(biāo)而不得不降低鑄坯等級(jí)。另外，在澆鑄鋁鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，鋼液中氧化鋁等夾雜物經(jīng)常會(huì)附著在水口內(nèi)壁上，進(jìn)而發(fā)生水口堵塞或者附著夾雜物脫落到鋼液中，從而影響連鑄生產(chǎn)和鑄坯質(zhì)量。因此，研究和開發(fā)具有優(yōu)異使用性能的水口勢在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明采用具有極高耐火度的金屬鎢和氧化釔為主要原料，選擇合適的原料粒度和配比，將其燒結(jié)獲得具有優(yōu)異的機(jī)械加工性能的金屬鎢基氧化釔燒結(jié)體，經(jīng)過加工制備成具有優(yōu)異耐侵蝕性能和抗熱震性的金屬鎢基氧化釔陶瓷水口，本發(fā)明的水口對澆鑄鋼液等金屬液無污染。具體實(shí)施方法包括:
[0006](I)原料選擇:以具有高耐火度的金屬鎢粉末和氧化釔粉末為原料，金屬鎢粉末的純度要大于90%，氧化釔粉末的純度要大于85% ;
[0007](2)原料粒度:金屬鎢粉末的粒度均小于74微米，氧化釔粉末的均粒度小于I微米;
[0008](3)原料配比:原料按照金屬鎢粉末質(zhì)量百分含量為30-75%、氧化釔粉末質(zhì)量百分含量為25-70%的比例進(jìn)行混合；
[0009](4)制坯及燒結(jié):將兩種粉末按上述比例混合裝入到真空球磨機(jī)內(nèi)連續(xù)混磨I?3h ;然后壓鑄成水口坯料，在1400°C以上溫度下燒結(jié)10-60分鐘，制成燒結(jié)好的坯料；
[0010](5)坯料精加工:將燒結(jié)后的坯料利用車床依據(jù)澆鑄現(xiàn)場對水口尺寸的需求進(jìn)行精加工，從而獲得具有優(yōu)異的防堵塞和耐熱震性能的金屬鎢基氧化釔陶瓷水口。
[0011]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、具有耐火度高、高溫強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，適合在高溫下長期工作；
[0013]2、耐侵蝕性能和抗熱震性能優(yōu)異，能夠防止冶煉鋁鎮(zhèn)靜鋼時(shí)氧化鋁等夾雜在內(nèi)壁的附著，也能夠滿足鈦等活潑金屬及其合金的澆鑄要求；
[0014]3、水口不含碳，適合超低碳潔凈鋼的冶煉；
[0015]4、燒結(jié)體加工性能優(yōu)異，能夠制備復(fù)雜形狀的水口，滿足精密鑄造要求；
[0016]5、水口具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，能夠滿足直接連接外部電源進(jìn)行電場處理的要求。
【附圖說明】
[0017]圖1為浸入式水口的剖面及試驗(yàn)接線的示意圖，
[0018]在圖中:1為水口本體、2為側(cè)面出水口、3為中心出水口、4為接電柱。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過實(shí)施例詳述本發(fā)明。
[0020]實(shí)施例
[0021](I)原料選擇:選用純度為92%的金屬鎢粉末和純度為94%的氧化釔粉末為原料；
[0022](2)原料粒度:金屬鎢粉末的粒度均小于20微米，氧化釔粉末的粒度均小于0.1微米；
[0023](3)原料配比:金屬媽粉末質(zhì)量百分含量為60%，氧化乾粉末質(zhì)量百分含量為40%，將兩種粉末按上述比例裝入到真空球磨機(jī)內(nèi)連續(xù)混磨2h ;
[0024](4)制坯及燒結(jié):將混磨好的粉劑加入到磨具中，壓鑄成水口坯料，然后再利用放電等離子燒結(jié)設(shè)備于1550°C溫度下加熱保溫20min，制成燒結(jié)好的坯料；
[0025](5)坯料精加工:將燒結(jié)后的坯料利用車床依據(jù)澆鑄現(xiàn)場對水口尺寸的需求進(jìn)行精加工，制作出形狀如圖1所示的金屬鎢基氧化釔陶瓷水口，其實(shí)物與某鋼廠現(xiàn)場用鋁碳質(zhì)水口形狀、尺寸完全相同。
[0026]在一機(jī)兩流連鑄機(jī)上分別使用鋁碳質(zhì)水口和金屬鎢基氧化釔陶瓷水口進(jìn)行超低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼澆鑄試驗(yàn)，都采用圖1所示的接線方法將脈沖電流分別通過接電柱加到兩種水口上，脈沖波形為正負(fù)間隔脈沖，脈沖頻率為1kHz，電流密度為2.3X 10 4A.cm 2，經(jīng)過連續(xù)澆鑄8h后發(fā)現(xiàn)，鋁碳質(zhì)水口幾乎完全堵塞，分析表明堵塞物為氧化鋁含量為95.8%的夾雜物；金屬鎢基氧化釔陶瓷水口僅在內(nèi)壁拐點(diǎn)處發(fā)現(xiàn)少量氧化鋁含量超過98.2%的夾雜物粘附，且水口的殘余機(jī)械強(qiáng)度與使用前相比僅降低3.2%，表明本發(fā)明制備的金屬鎢基氧化釔陶瓷水口具有優(yōu)異的防堵塞性能和抗熱震性能等使用性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煉鋼連鑄用金屬鎢基氧化釔陶瓷水口的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟: (1)以具有高耐火度的金屬鎢粉末和氧化釔粉末為原料，金屬鎢粉末的純度大于90%，金屬鎢粉末的粒度小于74微米，氧化釔粉末的純度大于85%，氧化釔粉末的粒度小于I微米； (2)原料按照金屬鎢粉末質(zhì)量百分含量為30-75%，氧化釔粉末質(zhì)量百分含量為25-70%的比例進(jìn)行混合； (3)將兩種粉末按上述比例混合裝入到真空球磨機(jī)內(nèi)連續(xù)混磨I?3h，然后壓鑄成水口坯料，在1400°C以上溫度下燒結(jié)10-60分鐘以制成燒結(jié)好的坯料； (4)坯料精加工:將燒結(jié)后的坯料利用車床依據(jù)澆鑄現(xiàn)場對水口尺寸的需求進(jìn)行精加工成金屬鎢基氧化釔陶瓷水口。
【專利摘要】一種金屬鎢基氧化釔陶瓷水口的制備方法，屬于煉鋼連鑄用水口制備技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括以純度大于90％的金屬鎢粉末和純度大于85％的氧化釔粉末為原料，按照一定比例混合研磨后在1400℃以上的高溫下燒結(jié)成坯料，然后依照現(xiàn)場需求加工成具有耐火度高、適合冶煉超低碳潔凈鋼和鋁鎮(zhèn)靜鋼的金屬鎢基氧化釔陶瓷水口。
【IPC分類】B22D41/52
【公開號(hào)】CN105108131
【申請?zhí)枴緾N201510644660
【發(fā)明人】戴文斌, 賈丹彬, 徐傳志, 王新麗, 于景坤
【申請人】東北大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月30日