一种自密封浸入式水口及其制造方法与流程
本发明涉及炼钢用耐火材料技术领域，尤其涉及一种连续铸造生产过程中使用的自密封浸入式水口及其制造方法。
背景技术：
在连铸生产中，为了提高铸坯质量，常在中间包及结晶器之间使用浸入式水口作为流钢通道。浸入式水口可以防止钢水氧化、氮化及温度下降，同时可以调节结晶器中钢水的流动状态，对铸坯质量起着决定性的作用。
目前，浸入式水口按照安装方式分为两种：整体式和分体式。整体式浸入式水口通常也称为内装式浸入式水口，该类水口把中间包上水口和浸入式水口合二为一，由于其是一个整体，中间包上水口和浸入式水口不存在连接缝隙，使用过程中不吸入空气，对铸坯质量比较有利。但浇钢过程中，由于该种浸入式水口内装在中间包底部，无法更换，在浸入式水口出现故障或浇铸时间较长时，无法满足生产的需要。分体式浸入式水口与中间包上水口是分离的，在使用过程中可以更换，对提高中间包使用寿命、促进生产的顺利进行有显著作用，但该种浸入式水口与中间包上水口之间存在连接缝隙，存在吸入空气的可能，影响铸坯质量。
为了减少连铸过程中空气的吸入，不同的分体式浸入式水口采用了不同的解决方法。按照连接方式的不同，分体式浸入式水口又分为快换式浸入式水口和外挂式浸入式水口。快换式浸入式水口是通过快换机构与中间包上水口相连接，浸入式水口与中间包上水口之间是平面接触，为了预防接触面之间吸入空气，通常在接触面之间吹入氩气进行保护。外挂式浸入水口，往往通过杠杆压力与中间包上水口相连接，为了阻止空气吸入，在浸入式水口与中间包上水口结合处垫密封圈进行密封。密封圈大多采用耐火纤维质、高铝质或铝碳质。
如图1所示，外挂式浸入式水口1安装前，在与中间包上水口2连接的碗部位置，都需要放置密封圈3进行密封。密封圈放置位置不正或破损，都会影响密封效果，同时密封圈使生产环节更加繁琐，增加了生产成本。
技术实现要素：
本发明提供了一种自密封浸入式水口及其制造方法，所述自密封浸入式水口的顶部设一体成型的碗部密封层替代常规的密封圈，通过添加高温塑性料，使碗部密封层在高温环境下使用时部分软化，在自密封浸入式水口与中间包上水口接触并受到杠杠的压力时，碗部密封层发生塑性形变，从而起到密封作用，能够有效防止浸入式水口在使用过程中吸入空气。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种自密封浸入式水口，所述自密封浸入式水口由碗部密封层、水口本体、渣线三部分复合而成：所述水口本体的下部设渣线，水口本体的顶部设凹槽，碗部密封层设于凹槽中，用于与中间包上水口接触并实现密封；其中：
所述碗部密封层由下述原料按质量百分比组成：鳞片石墨1％～10％，高温塑性料15％～40％，白刚玉55％～75％，添加剂a1％～5％；外加上述总重量5％～10％的酚醛树脂；
所述水口本体由下述原料按质量百分比组成：鳞片石墨20％～30％，白刚玉55％～70％，熔融石英5％～15％，添加剂b1％～5％；外加上述总重量8％～12％的酚醛树脂；
所述渣线由下述原料按质量百分比组成：鳞片石墨10％～15％，稳定氧化锆85％～90％，添加剂c0～2％，外加上述总重量4％～8％的酚醛树脂。
所述高温塑性料为萤石、钠硼解石、钾长石、锂辉石中的一种或两种以上的混合物；高温塑性料的粒度为180目～350目。
所述添加剂a为铝镁合金粉、碳化硅、碳化硼中的一种或两种以上组合；所述添加剂b为金属硅粉、碳化硅、碳化硼中的一种或两种以上组合；所述添加剂c为金属硅粉、碳化硼、硼化锆中的一种或两种以上组合；所述添加剂a、添加剂b、添加剂c的粒度均为180目～350目。
所述鳞片石墨的牌号为lg100+98。
所述白刚玉的粒度为36目和325目，且两种粒度的配比为1:0.4～1.0；所述熔融石英的粒度为0.5～0.2mm；所述稳定氧化锆的粒度为40目和325目,且两种粒度的配比为1:0.4～1.0。
所述酚醛树脂为25℃下粘度为400～800cp的液体树脂。
一种自密封浸入式水口的制造方法，包括如下步骤：
1)将用于制备碗部密封层、水口本体及渣线的原料分别按配比称重好备用；
2)碗部密封层原料、水口本体原料、渣线原料分别混合干燥；混合时，先把除酚醛树脂以外的对应原料投入到混合机中，预混合2分钟以上，然后加入酚醛树脂，混合10分钟以上；混合均匀后，在70～95℃下干燥至设定的挥发分，冷却备用；
3)按图纸要求制作组合模套，将混合好的碗部密封层原料、水口本体原料、渣线原料分别加入到模套中的对应部位，敲打震实，密封后在冷等静压机中成型，成型压力为110～135mpa；
4)成型好的坯料在还原气氛下烧成，升温速度50～100℃/小时，850～1100℃下保温3～6小时；
5)烧成后的产品按图纸要求进行加工，制得水口成品；
6)在水口成品的内壁及外壁上涂刷防氧化涂料，涂料干燥后经检查合格后装袋。
该方法适用于各种型号规格的自密封浸入式水口的制造。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明是一种自密封浸入式水口，在浸入式水口烘烤和使用时，碗部密封层中的萤石、钠硼解石、钾长石、锂辉石等高温塑性料在高温时部分软化，使碗部密封层产生塑性，在与中间包上水口接触并受到杠杠的压力时，碗部密封层发生形变从而起到密封作用，有效防止浸入式水口在使用过程中吸入空气；
2)自密封浸入式水口在使用时无需加装密封圈，降低了由于密封圈安装不正或破损引起的空气吸入风险；
3)碗部密封层与水口本体及渣线一体成型，简化了操作，降低了成本。
附图说明
图1是常规的外挂式浸入式水口与中间包上水口的连接结构示意图。
图2是本发明所述自密封浸入式水口的剖面结构示意图。
图中：1.外挂式浸入式水口2.中间包上水口3.密封圈4.碗部密封层5.水口本体6.渣线
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图2所示，本发明所述一种自密封浸入式水口，所述自密封浸入式水口由碗部密封层4、水口本体5、渣线6三部分复合而成：所述水口本体5的下部设渣线6，水口本体5的顶部设凹槽，碗部密封层4设于凹槽中，用于与中间包上水口接触并实现密封；其中：
所述碗部密封层由下述原料按质量百分比组成：鳞片石墨1％～10％，高温塑性料15％～40％，白刚玉55％～75％，添加剂a1％～5％；外加上述总重量5％～10％的酚醛树脂；
所述水口本体由下述原料按质量百分比组成：鳞片石墨20％～30％，白刚玉55％～70％，熔融石英5％～15％，添加剂b1％～5％；外加上述总重量8％～12％的酚醛树脂；
所述渣线由下述原料按质量百分比组成：鳞片石墨10％～15％，稳定氧化锆85％～90％，添加剂c0～2％，外加上述总重量4％～8％的酚醛树脂。
所述高温塑性料为萤石、钠硼解石、钾长石、锂辉石中的一种或两种以上的混合物；高温塑性料的粒度为180目～350目。
所述添加剂a为铝镁合金粉、碳化硅、碳化硼中的一种或两种以上组合；所述添加剂b为金属硅粉、碳化硅、碳化硼中的一种或两种以上组合；所述添加剂c为金属硅粉、碳化硼、硼化锆中的一种或两种以上组合；所述添加剂a、添加剂b、添加剂c的粒度均为180目～350目。
所述鳞片石墨的牌号为lg100+98。
所述白刚玉的粒度为36目和325目，且两种粒度的配比为1:0.4～1.0；所述熔融石英的粒度为0.5～0.2mm；所述稳定氧化锆的粒度为40目和325目,且两种粒度的配比为1:0.4～1.0。
所述酚醛树脂为25℃下粘度为400～800cp的液体树脂。
一种自密封浸入式水口的制造方法，包括如下步骤：
1)将用于制备碗部密封层、水口本体及渣线的原料分别按配比称重好备用；
2)碗部密封层原料、水口本体原料、渣线原料分别混合干燥；混合时，先把除酚醛树脂以外的对应原料投入到混合机中，预混合2分钟以上，然后加入酚醛树脂，混合10分钟以上；混合均匀后，在70～95℃下干燥至设定的挥发分，冷却备用；
3)按图纸要求制作组合模套，将混合好的碗部密封层原料、水口本体原料、渣线原料分别加入到模套中的对应部位，敲打震实，密封后在冷等静压机中成型，成型压力为110～135mpa；
4)成型好的坯料在还原气氛下烧成，升温速度50～100℃/小时，850～1100℃下保温3～6小时；
5)烧成后的产品按图纸要求进行加工，制得水口成品；
6)在水口成品的内壁及外壁上涂刷防氧化涂料，涂料干燥后经检查合格后装袋。
该方法适用于各种型号规格的自密封浸入式水口的制造。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例中，自密封浸入式水口由碗部密封层、水口本体、渣线三部分复合而成。
1、碗部密封层的原料按如下质量百分比进行配料：
2、水口本体的原料按如下质量百分比进行配料：
3、渣线的原料按如下质量百分比进行配料：
4、本实施例中，自密封浸入式水口的制造工艺如下：
1)将用于制备碗部密封层、水口本体及渣线的原料分别按配比称重好备用；
2)碗部密封层原料、水口本体原料、渣线原料分别混合干燥；混合时，先把除酚醛树脂以外的对应原料投入到混合机中，预混合2分钟，然后加入液体树脂，高速混合10分钟；混合均匀后，在85℃下干燥至设定的挥发分，冷却备用；
3)按图纸要求制作组合模套，将混合好的碗部密封层原料、水口本体原料、渣线原料分别加入到模套中的对应部位，敲打震实，密封后在冷等静压机中成型，成型压力为120mpa；
4)成型好的坯料在还原气氛下烧成，升温速度80℃/小时，1050℃下保温5小时；
5)烧成后的产品按图纸要求进行加工，制得水口成品；
6)在水口成品的内壁及外壁上涂刷防氧化涂料，涂料干燥后经检查合格后装袋。
【实施例2】
本实施例中，自密封浸入式水口由碗部密封层、水口本体、渣线三部分复合而成。
1、碗部密封层的原料按如下质量百分比进行配料：
2、水口本体所的原料按如下的如下的质量百分比进行配料：
3、渣线的原料按如下质量百分比进行配料：
本实施例所述自密封浸入式水口的制造工艺与实施例1相同。
【实施例3】
本实施例中，自密封浸入式水口由碗部密封层、水口本体、渣线三部分复合而成。
1、碗部密封层的原料按如下的质量百分比进行配料：
2、水口本体的原料按如下质量百分比进行配料：
3、渣线的原料按如下质量百分比进行配料：
本实施例所述自密封浸入式水口的制造工艺与实施例1相同。
【实施例4】
本实施例中，自密封浸入式水口由碗部密封层、水口本体、渣线三部分复合而成。
1、碗部密封层的原料按如下的质量百分比进行配料：
2、水口本体的原料按如下质量百分比进行配料：
3、渣线的原料按如下质量百分比进行配料：
本实施例所述自密封浸入式水口的制造工艺与实施例1相同。
【实施例5】
本实施例中，自密封浸入式水口由碗部密封层、水口本体、渣线三部分复合而成。
1、碗部密封层的原料按如下质量百分比进行配料：
2、水口本体的原料按如下质量百分比进行配料：
3、渣线的原料按如下质量百分比进行配料：
本实施例所述自密封浸入式水口的制造工艺与实施例1相同。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。