[发明专利]能形成不透气的外料层的浇注件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种用以浇注钢的浇注件，这种浇注件具有一个含有碳的耐火材料的本体。该浇注件特别适用在浇包和连续铸造分料器之间浇注钢和适用在分料器和连续铸造模具之间浇注钢。本发明和涉及制成该浇注件的方法。

在钢的连续铸造中，使用耐火材料浇注件来形成浇道和调节液钢的流量并在液钢从浇包流向分料器和从分料器流向连续铸造模具时防止其再氧化。耐火材料承受恶劣的使用环境。它经历热应力、钢的腐蚀、氧化和一般来说由耐火材料的成分和钢之间的相互作用导致的反应。

所用的耐火材料一般含有碳。它们经常采用一种碳结合并且包含若干种诸如氧化铝、二氧化锆、粘土、氧化镁、二氧化硅、碳化硅或其他致密的晶粒的耐火氧化物。这些耐火材料一般也包含大量石墨、非晶体石墨、碳黑形式的碳和来自所用结合剂的辅助量的碳。

本发明还涉及一种用以热处理本发明的浇注件的热处理方法。

已知(EP 2695848)有一种具有一个耐火材料的本体的金属的浇注水口，其中形成有一条供熔融金属流动的浇道。该水口具有一个在此浇道的周边附近绕该浇道设置的环形腔并且该环形腔大致上延伸在它的整个长度上。该腔连通到产生真空的装置上。它对气体产品向该浇道的迁移动形成一种防护罩。水口还可以具有一个设置在该浇道的周边和真空腔之间的不含碳的耐火材料的衬套。

在该环形腔的区域周围处产生的真空的真空度最大。但随着距此腔的距离的增加，孔隙的复杂网络会导致显著的压头损失。因此，真空度减小，这会大大地限制所形成气体的抽空。这样就很难去掉在紧接耐火材料与液钢接触区域处的气体。

还知道有一种浇注塞棒(GB-A-2095612)。它有一个本体和一个形成本体的端部的加强的前端部，并且该前端部是由与本体的材料不同的材料制成的。该本体的材料和该前端部的材料在一个单一的操作中进行共压制。换句话说，两种不同成分的粉末，例如用于本体的石墨氧化铝和用于前端部的二氧化锆或氧化镁，同时引入同一个模具中，然后同时进行压制及焙烧。

然而，在这类塞棒中，氧化铝、二氧化锆和/或氧化镁晶粒的结合是通过一种碳型结合获得的，在这种结合中混合物中所含的碳通过热聚合反应制成包围不同晶粒的晶格。

刚刚浇注的、且并未必总是用例如铝或硅脱氧的或并未得到充分脱氧的具有高氧含量的腐蚀性钢会腐蚀这类塞棒的前端部。这会导致塞棒的使用寿命缩短并且需要经常对之进行更换。

另一方面，在化合物特别是气体化合物之间发生的反应，该化学反应在高温下可在制成塞棒的前端部的耐火材料中和在熔融的液钢中形成。例如，一氧化碳能减少在前端部的表面处的液钢中存在的某些元素，并会导致在此表面上的氧化物特别是氧化铝的析出。氧化物沉积层逐渐地阻止了浇道的完全闭会。

本发明的目的是提供一种用以浇注钢的浇注件，它可克服现有技术的上述缺点。此浇注件应能完全阻止化合物之间特别是气体化合物之间发生的反应，而该反应可在高温下在制成浇注件的本体的耐火材料中和在液钢中形成。

此外，它还可以容易地以低的成本生产。

本发明的另一个目的是提供一种用于制成本发明的浇注件的方法。

根据本发明，这些目的是这样获得的：该浇注件具有一层部分地或全部地覆盖本体的料层，该料层能够形成一层不透气并且当处在约1000℃的温度下时会氧化和变得致密的料层。

由于存在不透气的料层，可在高温下在制成浇注件的本体的耐火材料中和在液钢中形成的化合物特别是气体化合物不会再直接接触，因此，就不会发生反应。用这样的方法，现有技术的浇注件的大部分缺点就可得到克服。

例如，以水口而论，在耐火材料中因形成一氧化碳使得存在于液钢浇道的表面处液钢中的某些元素减少导致该表面上的氧化物特别是氧化铝析出而发生的阻塞现象得到改善。而氧化物沉积层渐渐地堵塞住水口的槽，则会干扰调节并大大地缩短了其使用寿命。这些沉积层也可能不适时地脱落，从而成为在凝固的钢内部的杂质。由于本发明防止了在水口的耐火材料的本体和钢之间的气体交换，以前遇到的阻塞现象大大地减少并且所铸造的钢的品质也得到改善。钢变得较纯净，所含的杂质很少。

致密的不透气的料层的存在还具有其他优点。它减少了腐蚀现象。

实际上，在高氧含量的钢中，一般会因耐火材料中有大量溶解的氧侵袭其碳结合而使耐火材料的腐蚀加速。它还会导致钢纯度的下降，而钢纯度的下降一般是通过穿过耐火材料的空气通路对氮的回收而发生的。

不含碳的硬的致密料层可避免上述现象。