本發(fā)明設(shè)計一種塞棒，尤其是一種連鑄塞棒。

背景技術(shù)：

眾所周知的：超低碳鋼連鑄過程中進行多爐連澆，中間包常常選用Al2O3-C質(zhì)塞棒進行控流，現(xiàn)有的塞棒均為棒身和棒頭，并且在棒身內(nèi)設(shè)置有通氣通道。采用現(xiàn)有的塞棒，隨著澆鑄時間的延長，渣線部位及棒頭出現(xiàn)明顯熔損，直接影響塞棒的使用壽命，更不利的是塞棒向鋼液增碳，從而影響鋼水純凈度。

針對現(xiàn)有塞棒的缺陷，本領(lǐng)域科研人員對現(xiàn)有的塞棒進行了改進，如：

1、申請?zhí)枮?01310129083.X的中國發(fā)明專利公開了一種連鑄用多孔塞棒，將水口與塞棒頭接觸部分的雜質(zhì)生成物清理干凈，減少鋼水在水口內(nèi)偏流。

2、申請?zhí)枮?01010513576.X的中國發(fā)明專利公開了一種連鑄用波浪形塞棒，塞棒頭至少沿其軸線依次設(shè)置有第一圓臺和第二圓臺兩個圓臺，第一圓臺的直徑大于所述第二圓臺的直徑?？梢苑乐箿u流生成，提高鋼流的穩(wěn)定性，進而可以改善連續(xù)鑄鋼鋼坯質(zhì)量。

3、申請?zhí)枮?01010513579.3的中國發(fā)明專利公開了一種連鑄用多層塞棒，包括塞棒體和塞棒頭,所述塞棒頭至少包括有一層襯料層，所述襯料層外表面與所述塞棒體外表面平滑過渡?？梢愿鶕?jù)需要在不同的部位選擇不同的材料的襯料層，減少對塞棒頭的沖刷，具有更好的抗侵蝕性，從而延長塞棒的使用壽命，減少對鋼水的污染。

4、申請?zhí)枮?01110048979.6的中國發(fā)明專利公開了一種紡錘形整體塞棒，渣線為紡錘形。通過優(yōu)化設(shè)計本體形狀，增加渣線部位的厚度，從而延長了產(chǎn)品使用壽命，減少了復(fù)合渣線設(shè)計帶來的生產(chǎn)和設(shè)計問題。

上述發(fā)明專利均不能減少鋼水由塞棒四周流入結(jié)器形成的渦流，從而不能避免渦流卷入熔渣，不能保證流入結(jié)晶器內(nèi)鋼水的潔凈度；同時也塞棒的渣線容易受到熔渣侵蝕，使用壽命較短。

5、申請?zhí)枮?01010513576.X，專利名稱為《連鑄用波浪線塞棒》的中國發(fā)明專利，公開了一種連鑄用波浪形塞棒，塞棒頭至少沿其軸線依次設(shè)置有第一圓臺和第二圓臺兩個圓臺，第一圓臺的直徑大于所述第二圓臺的直徑。可以防止渦流生成，提高鋼流的穩(wěn)定性，進而可以改善連續(xù)鑄鋼鋼坯質(zhì)量。

由于第一圓臺和第二圓臺均設(shè)置在棒頭，因此在棒頭上方，可能形成極小的渦流，將鋼水中的熔渣帶入到結(jié)晶器內(nèi)，雖然上述結(jié)構(gòu)能夠在棒頭處阻止形成渦輪代入熔渣，但是效果較差，不能保證結(jié)晶器內(nèi)鋼水的潔凈度。

6、申請?zhí)枮?01110419505.8的中國專利公開了一種連鑄用氧化物-非氧化物復(fù)合整體塞棒，整體塞棒的棒身為鋁碳材料，塞棒頭部為氧化物-非氧化物復(fù)合材料，棒頭和棒身之間采用兩者之間的混合過渡料。充分利用非氧化物熔點高、熱膨脹率低、熱震穩(wěn)定性好、不易被鋼水浸潤的優(yōu)點，提高棒頭材料使用時的抗鋼水沖刷和侵蝕性。

7、申請?zhí)枮?01110134527.X的中國專利公開了一種陶瓷復(fù)合式整體塞棒及其制作工藝，確保塞棒可以經(jīng)受住長時間的沖刷、侵蝕，不易出現(xiàn)掉頭、剝落等現(xiàn)象，能滿足長時間連續(xù)澆鑄的要求。

8、申請?zhí)枮镃N201110415487.6的中國發(fā)明專利公開了一種連鑄用高耐蝕性整體塞棒，通過優(yōu)化塞棒棒身的材質(zhì)，降低塞棒棒身的氣孔率，提高抗熔渣滲透性，降低堿性熔渣對整體塞棒棒身的侵蝕，提高塞棒的使用壽命。

9、申請?zhí)枮?01110215202.4，以及申請?zhí)枮?01110217390.4的發(fā)明專利均公開發(fā)了以鈦酸鋁，莫來石，三氧化二鋁為主的無碳整體塞棒，有助于潔凈鋼連鑄。

10、申請?zhí)枮?01210553827.6的中國發(fā)明專利公開了一種復(fù)合整體塞棒及其制作方法，該復(fù)合整體塞棒包括棒頭、過渡段和棒身，棒頭采用鎂碳材質(zhì)，棒身采用鋁碳材質(zhì)，棒頭和棒身之間的過渡段采用尖晶石碳材質(zhì)，此復(fù)合整體塞棒避免了傳統(tǒng)過渡料在使用過程中由于發(fā)生反應(yīng)生成尖晶石而產(chǎn)生體積膨脹，最終導(dǎo)致棒頭斷裂的現(xiàn)象。

11申請?zhí)枮?01610040164.6的中國發(fā)明專利公開了一種剛玉、莫來石整體澆注的塞棒，滿足連鑄要求。

上述中國發(fā)明專利6-11均通過改變?nèi)舻闹圃觳牧?，從而避免塞棒的斷裂、提高抗鋼水沖刷和侵蝕性、提高塞棒使用壽命或者提高鋼水潔凈度，但是上述方案所采用的材料加工塞棒的工藝復(fù)雜，成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種能夠提高棒身上渣線抗侵蝕能力，延長塞棒使用壽命的連鑄塞棒。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：連鑄塞棒，包括棒身,所述棒身一端為自由端，另一端設(shè)置有棒頭；所述棒身上具有渣線；所述棒身上設(shè)置有透氣環(huán)，所述透氣環(huán)為圓臺，透氣環(huán)底面半徑較小的一端位于底面半徑較大的一端的下方；透氣環(huán)底面半徑較小的一端與渣線的起始位置平齊；

所述透氣環(huán)內(nèi)設(shè)置有透氣通道；所述透氣通道包括豎向進氣管、圓環(huán)通氣管；所述豎向進氣管一端由透氣環(huán)上底面延伸到透氣環(huán)內(nèi)與圓環(huán)通氣管連通；所述棒身位于圓環(huán)通氣管的圓環(huán)內(nèi)，所述圓環(huán)通氣管與棒身同軸，且所述圓環(huán)形氣管上設(shè)置有沿圓周均勻分布的支管，所述支管沿徑向延伸，且所述支管一端與圓環(huán)通氣管連通，另一端設(shè)置有連通支管的扁平噴嘴；所述扁平噴嘴具有長條形開口，且棒身的中軸線垂直于扁平噴嘴長條形開口的長度方向；所述扁平噴嘴位于透氣環(huán)內(nèi)。

進一步的，所述扁平噴嘴的長條形開口的寬度為0.5～1.0mm。

進一步的，相鄰兩個支管軸線之間的夾角為10～20°。

優(yōu)選的，所述棒身自由端的半徑小于棒身另一端的半徑，所述棒身自由端與棒身兩一端的連接處形成凸臺，所述透氣環(huán)套裝在棒身的自由端上，且位于凸臺上；所述透氣環(huán)位于上方的底面上設(shè)置有密封圈，所述密封圈密封透氣環(huán)與棒身外表面之間的間隙。

優(yōu)選的，所述棒身自由端的半徑為0.6R，另一端的半徑為R，所述透氣環(huán)具有的兩個底面中半徑較大的底面為上底面，半徑較小的底面為下底面；所述透氣環(huán)的下底面半徑為1.5R，所述透氣環(huán)的上底面半徑為2R。

優(yōu)選的，所述支管的長度為0.2～0.3R。

優(yōu)選的，所述密封圈采用氧化鋁澆注形成。

優(yōu)選的，所述透氣環(huán)的高度為200～300mm。

進一步的，所透氣環(huán)由以下重量份的組分制成：

Al₂O₃ 64～88份，

石墨10～12份，

ZrB₂ 2～4份，

SiC 2～4份，

Al粉1～2份，

樹脂4～8份。

優(yōu)選的，所述Al₂O₃的組成為：

粒徑小于或等于3mm,且大于1mm的Al₂O₃ 4～8份，

粒徑小于或等于1mm，且大于或等于0.074mm的Al₂O₃ 35～45份，

粒徑小于0.074mm的Al₂O₃ 25～35份。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所述的連鑄塞棒，由于在棒身的渣線的起始位置設(shè)置有透氣環(huán)，并且所述透氣環(huán)為圓臺，同時透氣環(huán)內(nèi)設(shè)置有透氣通道；所述透氣通道包括豎向進氣管、圓環(huán)通氣管；所述豎向進氣管一端由透氣環(huán)上底面延伸到透氣環(huán)內(nèi)與圓環(huán)通氣管連通；所述圓環(huán)通氣管與棒身同軸，且所述圓環(huán)形氣管上設(shè)置有沿圓周均勻分布的支管，所述支管沿徑向延伸，且所述支管一端與圓環(huán)通氣管連通，另一端設(shè)置有連通支管的扁平噴嘴；所述扁平噴嘴具有長條形開口，且棒身的中軸線垂直于扁平噴嘴長條形開口的長度方向；所述扁平噴嘴位于透氣環(huán)內(nèi)。因此在使用過程中，通過向透氣通道通入惰性氣體，惰性氣體能夠完全覆蓋透氣環(huán)的外表面，并且在熔渣與透氣環(huán)的外表面之間形成連續(xù)的，完整的，致密的氣膜，從而避免熔渣與渣線直接接觸，避免熔渣對棒身上的渣線造成侵蝕，因此能夠延長塞棒的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中連鑄塞棒的立體透視圖；

圖2是本發(fā)明實施例中連鑄塞棒的主視圖；

圖3是圖2中的A-A剖視圖；

圖4是圖2中的B-B剖視圖；

圖5是本發(fā)明實施例中支管的主視圖；

圖中標示：1-棒身，11-自由端，2-棒頭，3-通氣通道，4-透氣環(huán)，5-圓環(huán)通氣管，6-支管，61-扁平噴嘴，7-豎向進氣管，8-密封圈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進一步說明。

實施例

先以白剛玉(Al₂O₃大于97％)、石墨(C大于97％)及樹脂為原料，其組成為：3～1mm Al₂O₃4～8份，1～0.074mm Al₂O₃ 35～45份，<0.074mm Al₂O₃ 25～35份，Ti₃AlC₂ 2～4份，石墨8～12份，抗氧化劑Al粉1～3份，樹脂4～8份。等靜壓成型，壓力800～1200MPa制成常規(guī)塞棒尺寸，使得塞棒的棒身1的自由端11的半徑為棒身1另一端的半徑的0.6倍，然后在塞棒渣線向棒尾方向加工成半徑為棒身半徑0.6的圓柱形，并在距渣線開始位置200～300mm處加工深3mm寬5mm的環(huán)形槽。將加工好的塞棒在500～600℃下烘烤備用。

用內(nèi)徑3～5mm的鋼管制成棒身半徑的圓環(huán)通氣管5，在圓環(huán)通氣管5半徑方向每隔10～20°設(shè)置有連通圓環(huán)通氣管5，且與圓環(huán)通氣管5內(nèi)徑匹配的支管6，支管6長度為0.2～0.3R所述棒身下端的半徑，圓環(huán)通氣管5垂直方向設(shè)置連通圓環(huán)通氣管5，且與圓環(huán)通氣管5內(nèi)徑匹配的豎向進氣管7，與外部Ar連接。將塑料片插入支管6的端頭并且延伸出端頭。

以粒徑3～1mm Al₂O₃ 4～8份，粒徑1～0mm Al₂O₃ 35～45份，粒徑<0.074mm Al₂O₃25～35份，石墨10～14份，ZrB₂ 2～4份，SiC 2～4份，Al粉1～8份，樹脂4～8份為原料靜壓成型，壓力600～800MPa制成圓臺形透氣環(huán)4，并且使得透氣環(huán)4的下底面半徑為棒身1直徑較大一端的直徑的1.5倍，所述透氣環(huán)4的上底面半徑為棒身1直徑較大一端的直徑的2倍。

然后在500～600℃下烘烤備用；在烘烤的過程中支管6內(nèi)的塑料片被燒掉，使得支管6端頭形成扁平噴嘴61通過扁平噴嘴61和成型后的透氣環(huán)4表面透氣。將烘烤后的透氣環(huán)4安裝在烘烤后的棒身1，在環(huán)形槽處用氧化鋁澆注料填充形成密封圈8，120℃干燥24h，刷抗氧化涂層后隨中間包一起烘烤即可使用，在連鑄過程根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)Ar氣流量，使熔渣與透氣環(huán)4間存在氣膜為宜。

如圖1至圖5所示，本發(fā)明所述的連鑄塞棒，包括棒身1,所述棒身1一端為自由端，另一端設(shè)置有棒頭2；所述棒身1上具有渣線；所述棒身1上設(shè)置有透氣環(huán)4，所述透氣環(huán)4為圓臺，透氣環(huán)4底面半徑較小的一端位于底面半徑較大的一端的下方；透氣環(huán)4底面半徑較小的一端與渣線的起始位置平齊；

所述透氣環(huán)4內(nèi)設(shè)置有透氣通道；所述透氣通道包括豎向進氣管7、圓環(huán)通氣管5；所述豎向進氣管7一端由透氣環(huán)4上底面延伸到透氣環(huán)4內(nèi)與圓環(huán)通氣管5連通；所述棒身1位于圓環(huán)通氣管5的圓環(huán)內(nèi)，所述圓環(huán)通氣管5與棒身1同軸，且所述圓環(huán)形氣管5上設(shè)置有沿圓周均勻分布的支管6，所述支管6沿徑向延伸，且所述支管6一端與圓環(huán)通氣管5連通，另一端設(shè)置有連通支管6的扁平噴嘴61；所述扁平噴嘴61具有長條形開口，且棒身1的中軸線垂直于扁平噴嘴61長條形開口的長度方向；所述扁平噴嘴61位于透氣環(huán)4內(nèi)。

在使用的過程中，通過棒身1內(nèi)設(shè)置的通氣通道通入氬氣，鋼水由棒身1周圍向棒頭2流動，然后流入到結(jié)晶器內(nèi)。同時向豎向進氣管7內(nèi)通入惰性氣體，比如氬氣。由于所述透氣環(huán)4內(nèi)設(shè)置有透氣通道；所述透氣通道包括豎向進氣管7、圓環(huán)通氣管5；所述豎向進氣管7一端由透氣環(huán)4上底面延伸到透氣環(huán)4內(nèi)與圓環(huán)通氣管5連通；所述圓環(huán)通氣管5與棒身1同軸，且所述圓環(huán)形氣管5上設(shè)置有沿圓周均勻分布的支管6，所述支管6沿徑向延伸，且所述支管6一端與圓環(huán)通氣管5連通，另一端設(shè)置有連通支管6的扁平噴嘴61；所述扁平噴嘴61具有長條形開口，且棒身1的中軸線垂直于扁平噴嘴61長條形開口的長度方向；所述扁平噴嘴61位于透氣環(huán)4內(nèi)。因此惰性氣體在通過扁平噴嘴61輸送到透氣環(huán)4的外表面時，能夠是的惰性氣體均勻的輸送到透氣環(huán)4的外表面，并且使得惰性氣體嚴重透氣環(huán)4的外表面擴散，同時由于扁平噴嘴61具有長條形開口，因此能夠增大惰性氣體在透氣環(huán)4的外表面的擴散面積。從而能夠保證惰性氣體在鋼水與透氣環(huán)4的外表面之間形成連續(xù)的完整的氣膜。同時由于透氣環(huán)4底面半徑較小的一端位于底面半徑較大的一端的下方；因此惰性氣體在向上流動的過程中始終與透氣環(huán)4的外表面接觸，從而使得惰性氣體在透氣環(huán)4的外表面與鋼水之間形成一層氣膜。

同時透氣環(huán)4底面半徑較小的一端與渣線的起始位置平齊；因此能夠避免熔渣與棒身1上的渣線直接接觸，從而能夠降低熔渣對棒身1的侵蝕，提高塞棒的使用壽命。

綜上所述，本發(fā)明所述的連鑄塞棒，由于在棒身1的渣線的起始位置設(shè)置有透氣環(huán)4，并且所述透氣4環(huán)為圓臺，同時透氣環(huán)4內(nèi)設(shè)置有透氣通道；所述透氣通道包括豎向進氣管7、圓環(huán)通氣管5；所述豎向進氣管7一端由透氣環(huán)4上底面延伸到透氣環(huán)內(nèi)與圓環(huán)通氣管5連通；所述圓環(huán)通氣管5與棒身1同軸，且所述圓環(huán)形氣管5上設(shè)置有沿圓周均勻分布的支管6，所述支管6沿徑向延伸，且所述支管6一端與圓環(huán)通氣管連通，另一端設(shè)置有連通支管的扁平噴嘴61；所述扁平噴嘴61具有長條形開口，且棒身1的中軸線垂直于扁平噴嘴61長條形開口的長度方向；所述扁平噴嘴61位于透氣環(huán)內(nèi)。因此在使用過程中，通過向透氣通道通入惰性氣體，惰性氣體能夠完全覆蓋透氣環(huán)的外表面，并且在熔渣與透氣環(huán)的外表面之間形成連續(xù)的，完整的，致密的氣膜，從而避免熔渣與渣線直接接觸，避免熔渣對棒身上的渣線造成侵蝕，因此能夠延長塞棒的使用壽命。

具體的如圖2所示，其中渣線的起始高度H根據(jù)不同廠家使用塞棒的型號以及應(yīng)用的生產(chǎn)環(huán)境對渣線高度的要求自行設(shè)定。

為了使得惰性氣體到達透氣環(huán)4外表面時，能夠形成致密的氣膜，進一步的，相鄰兩個支管6軸線之間的夾角為10～20°。由于惰性氣體通過支管6輸送到透氣環(huán)4外表面，因此相鄰兩個支管6軸線的夾角為10～20°能夠保證相鄰兩個支管6輸送的氣體能夠充滿相鄰兩個支管6在透氣環(huán)4外表面的之間的區(qū)域，從而能夠保證透氣環(huán)4外表面形成連續(xù)的，完整的，致密的氣膜。

所述透氣環(huán)4可以采用多種方式設(shè)置有棒身1上，比如通過過盈配合，或者焊接。為了保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時便于對透氣環(huán)4的更換，優(yōu)選的，所述棒身1自由端的半徑小于棒身1另一端的半徑，所述棒身1自由端與棒身1兩一端的連接處形成凸臺，所述透氣環(huán)4套裝在棒身1的自由端上，且位于凸臺上；所述透氣環(huán)4位于上方的底面上設(shè)置有密封圈8，所述密封圈8密封透氣環(huán)4與棒身1外表面之間的間隙。

具體的密封圈8可以采用以下方式設(shè)置，在距渣線開始位置距離透氣環(huán)4的高度處加工深3mm寬5mm的環(huán)形槽，在環(huán)形槽處用氧化鋁澆注料填充形成密封圈8。

進一步的，為了保證惰性氣體由扁平噴嘴61輸送到透氣環(huán)4外表面時，擴散面積較大，所述扁平噴嘴61的長條形開口的寬度為0.5～1.0mm。

為了保證熔渣無法與棒身1直接接觸，同時節(jié)約透氣環(huán)4的制造材料，在另一個實施例中，具體的，所述棒身1自由端的半徑為0.6R，另一端的半徑為R，所述透氣環(huán)4具有的兩個底面中半徑較大的底面為上底面，半徑較小的底面為下底面；所述透氣環(huán)4的下底面半徑為1.5R，所述透氣環(huán)4的上底面半徑為2R。具體的，所述支管6的長度為0.2～0.3R。

在能夠保證熔渣節(jié)無法與棒身1直接接觸的同時，節(jié)約透氣環(huán)的制造材料，在另一實施例中，具體的，所述透氣環(huán)4的高度為200～300mm。

所述透氣環(huán)4可以采用與棒身1相同的材質(zhì)進行制造，由于透氣環(huán)4與鋼水接觸，為了提高透氣環(huán)4的抗侵蝕性，增加使用壽命，優(yōu)選的，所透氣環(huán)4由以下重量份的組分制成：

Al₂O₃ 64～88份，

石墨10～12份。

ZrB₂ 2～4份，

SiC 2～4份，

Al粉1～2份，

樹脂4～8份。

具體的，在另一實施例中，所述Al₂O₃的組成為：

粒徑小于或等于3mm,且大于1mm的Al₂O₃ 4～8份，

粒徑小于或等于1mm，且大于或等于0.074mm的Al₂O₃ 35～45份，

粒徑小于0.074mm的Al₂O₃ 25～35份。