[发明专利]注塞杆及其表面形成不透气的致密烧结层的方法

说明书

在连续铸钢中，耐热材料块被用于引导及调控钢水的流动。注塞杆特别用于调控和/或阻挡钢水自钢水包流向分配器以及从分配器流向连续铸模。耐热材料的使用条件甚为恶劣。它须经受热应变、钢水腐蚀、氧化以及因耐热材料成分与钢接触相互作用所导致的所有反应。

所使用的耐热材料一般含碳。它们经常使用碳连结并含有一些耐热氧化物，诸如氧化铝、氧化锆、陶土、氧化镁、二氧化硅、碳化硅及其它致密颗粒(grain dense)。这些耐热材料一般还含有相当量的以石墨、无定形石墨、炭黑形式的碳以及从所用的粘合剂获得的附加量碳。

本发明涉及一种注塞杆，它包括由含碳耐热材料制成的、末端为一个杆头的杆身。

此类注塞杆是已知的(GB-A-2,095,612)。它具有一个杆身，以及一个位于杆身末端的、由不同于杆身材料制成的加强杆头。杆身与杆头材料在一次操作中被共同压缩成形。换言之，两种不同成分的粉末，例如用于杆身的石墨氧化铝与用于杆头的氧化锆或氧化镁，同时引入同一个模具中，然后同时压缩和煅烧。

但是，在此类注塞杆中，氧化铝、氧化锆和/或氧化镁颗粒之间的结合是通过碳键，即其中包含在混合物中的碳通过热聚合形成包裹在不同颗粒的空间点阵。

高氧含量的腐蚀性钢现被浇铸，它们通常未用铝或硅脱氧或者未完全脱氧，腐蚀此类注塞杆的杆头。这导致注塞杆寿命缩短并需要经常更换。

另一方面，化合物尤其是气体化合物之间会发生反应，所述化合物能在高温下在构成杆头的耐热材料内和钢水内产生。举例来说，一氧化碳还原存在于杆头表面的钢水中的某些元素，并在这个表面上生成特别是氧化铝的氧化物沉淀物。氧化物沉积逐渐妨碍对浇注通道的严密堵塞。

本发明的目的物正是一种克服了上述缺点的注塞杆。它提供了一种注塞杆，能防止其中化合物尤其是气体化合物之间的反应，所述化合物能在高温下在构成杆头的耐热材料以及钢水中产生。

按照本发明，通过使杆头包括一个部分或者完全包覆的外层而实现了上述结果。当其被加热至1000℃以上时，该层能形成一个烧结、致密、不透气的氧化层。

由于该层的存在，杆头对于未脱氧或未完全脱氧的钢水的耐腐蚀性增强相当多。注塞杆的使用寿命延长，因此为使用者带来了很大的节省开支的经济效益。

同样避免了杆头表面的氧化物沉积，所以对钢水的调控不受影响。即使在长的浇注序列之后，对浇注口的严密堵塞的是可能的。

杆头外层优选由含有烧结前体的一种耐热材料组成。这些前体被设计为有利于烧结现象，即颗粒与颗粒之间的连结。它使得在较低的温度下实现烧结，并在较短的时间内完成。

烧结前体特别地选自氧化铝、活性氧化铝、煅制二氧化硅、陶土、氧化物的细小颗粒(＜50微米)。杆尖外层优选由含至少4％(重量)至多9％(重量)碳的材料制成，包括含于所使用的粘结剂中的碳；其中1.5-6％(重量)为石墨形态。理想地、碳的总量按重量计不超过5％。

该外层可以由独立于注塞杆之外制造的套组成，然后组合到注塞杆上；它还可以与杆身同时压合制成。

优选采用同一种粘接剂以便粘合注塞杆的杆身材料以及外层材料。采用同一粘接剂在压合制造注塞杆中带来更大的方便。事实上，在后一种情形之下采用两种不同的粘接剂压合注塞杆是很困难的，甚至不可能。

根据一个优选实施方案，杆头外层材料含有降低透气性的试剂。这些试剂优选选自金属添加剂或最好是硅、硼砂、碳化硅、碳化硼。这些降低透气性的试剂的目的在于加入到烧结杆尖外层时，形成的不透气致密氧化物层，形成一个降低了透气性的层。

在一个优选的实施方案中，外层含有至少80％的氧化铝。其厚度不超过10毫米，且该不透气的致密烧结层的厚度不超过5毫米。

本发明还涉及一种制造本发明注塞杆的方法。按照此方法，在一个热处理步骤中，在杆尖表面形成一个致密不透气的烧结层。该热处理步骤优选通过将杆尖置于1000℃下少于20分钟。该热处理步骤可以在注塞杆预热期间或者预热之前进行。

参照附图，通过阅读下述非限制性实施例的说明，本发明的其它特点及好处将会了然。

附图中：

-图1是按照本发明的注塞杆的纵向剖面图；

-图2及图3是图1代表的注塞杆杆尖的部分放大视图；

-图4是用于使本发明的注塞杆形成致密不透气烧结层的优选使用的预热方式的示意图。