專利名稱：復合式加長上水口及其制作方法
技術領域：
本發明涉及中間包加長上水口，是一種復合式加長上水口及其制作方法。
背景技術：
現有的復合式上水口的結構，一般采用三部分組成，S卩母體、鋯芯和鋯碗，各部件之間通過粘結層粘接固定。這種結構的復合式上水口的不足在于由于上水口在使用中與鋼水直接接觸，粘結劑在鋼水的高溫下易溶解，從而使各部件的連結部位易產生漏鋼現象，因此，這種水口一般使用壽命在12小時左右，這給企業帶來較大的浪費，并使生產成本居高不下；同時，由于這種上水口的結構需要三部分組成，所以制造工藝復雜，制造成本高，產品的生產合格率低等。
發明內容
本發明的目的是，提供一種復合式加長上水口及其制作方法，以解決現有技術的不足。本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現復合式加長上水口，包括鋁碳質母體，鋁碳質母體外部形狀為曲面構成的環形閉合體，鋁碳質母體開設內腔，鋁碳質母體的內腔安裝鋯碳質耐高溫芯體，鋯碳質耐高溫芯體中間開設通孔，鋯碳質耐高溫芯體上部Hl的厚度大于鋯碳質耐高溫芯體的中下部H2的厚度，鋯碳質耐高溫芯體的中下部H2為圓柱體，鋁碳質母體內腔的內壁與鋯碳質耐高溫芯體的外壁緊密接觸，鋯碳質耐高溫芯體的上端部分覆蓋鋁碳質母體的上端面，鋯碳質耐高溫芯體上端遠離通孔中心線的部位是環形平面體LI，環形平面體LI內端向下延伸至鋯碳質耐高溫芯體中下部H2的圓柱體上端部分為圓錐體L2，鋯碳質耐高溫芯體上部Hl的外壁與鋁碳質母體內腔壁連接部位為臺階狀。鋯碳質耐高溫芯體的上部Hl的高度是鋯碳質耐高溫芯體總高度的1/5-1/3。鋁碳質母體和鋯碳質耐高溫芯體的底端開設臺階孔。鋁碳質母體由下述重量比的原料組成剛玉10-80、石墨3-30、氧化鋁5-30、石英5-30、工業硅2_30、碳化硅5_30及結合劑5_40，鋯碳質耐高溫芯體2由下述重量比的原料組成氧化鋯1-20、碳化硼2-25、工業硅2-25、石墨2_25、結合劑
5-30。所述的復合式加長上水口，鋁碳質母體和鋯碳質耐高溫芯體中所述的原料結合劑是磷酸二氫鋁、泡花堿、硅溶膠、黃香、浙青、樹脂中的任一種或幾種組合。所述的復合式加長上水口，鋁碳質母體由下述重量的原料組成剛玉35kg、石墨15kg、氧化招15kg、石英15kg、工業娃10kg、碳化娃IOkg及磷酸二氫招IOkg,錯碳質耐高溫芯體2由下述重量的原料組成氧化鋯45kg、碳化硼15kg、工業硅12kg、石墨18kg、磷酸二氫招20kg。本發明復合式加長上水口的制作方法，包括下述步驟
①按重量比取鋁碳質母體的原料剛玉10-80、石墨3-30、氧化鋁5-30、石英5_30、工業硅2-30、碳化硅5-30及結合劑5-40，鋯碳質耐高溫芯體2由下述重量比的原料組成氧化鋯1-20、碳化硼2-25、工業硅2-25、石墨2_25、結合劑5_30備用。②將步驟①中的鋁碳質母體原料和鋯碳質耐高溫芯體原料分別置入30°C烘干室內烘干12小時；
③將烘干后的鋁碳質母體原料和鋯碳質耐高溫芯體原料分別置入混料機內混合均勻，置入25°C恒溫室內放置24小時后取出，得到鋁碳質母體備用料和鋯碳質耐高溫芯體備用料；
④壓制
4. I取外模固定； 4. 2在外模的型腔內放置內模；
4. 3在內模外與外模底部接觸處安裝橡膠套；
4. 4將步驟③的鋯碳質耐高溫芯體備用料置入外模與內模在底部形成的空腔內，直至達到設計的高度H1，然后，再將第一隔料桶放置在內模外周；
4. 5將步驟③的鋯碳質耐高溫芯體備用料置入第一隔料桶與內模之間的空腔內，直到達到設計的高度H2，同時，在第一隔料桶與外模間的空腔內置入鋁碳質母體備用料，直至達到H2的高度，然后，取下第一隔料桶，再將第二隔料桶置入內模外側，設置第二隔料桶內壁與內模外壁間的距離為L ;
4. 6將步驟③的鋯碳質耐高溫芯體備用料置入第二隔料桶內壁與內模外壁間的空腔內，同時，將步驟③的鋁碳質母體備用料置入第二隔料桶外壁與外模內壁間的空腔內，直至達到設計高度H3，震動后使各備用料密實后，將第二隔料桶取下，在內模頂端加蓋金屬蓋，再將橡膠蓋置入外模的頂端內徑處，使橡膠蓋與外模內壁緊密配合；
4. 7在外模上部外壁安裝第一緊固圈，在外模下部外壁安裝第二緊固圈，使緊固圈將外模向內收緊密封，成為整體模具；
4. 8將步驟4. 7收緊密封的整體模具置入等靜壓機的圓桶內，將圓桶密封后注水，再打開壓力開關，使壓力達到130MPa后，保壓3-10分鐘，取出整體模具并卸掉外模和內模，得到復合式加長水口半成品；
⑤將復合式加長上水口半成品，置入250-270°C下烘干13-15小時；
⑥將步驟⑤烘干后的復合式加長上水口車削外型，使其為圓柱狀、橢圓狀或圓錐狀，即成為復合式加長上水口。步驟③中所述的恒溫室的濕度為60度。步驟4. 6所述的在內模頂端加蓋金屬蓋后，將金屬蓋最大外徑處與外模內壁間的空腔內置入鋯碳質耐高溫芯體備用料，直至達到H4的高度。本發明的優點在于將復合式加長上水口采用鋁碳質母體和鋯碳質耐高溫芯體兩個部件組成，去掉了粘結層，并去掉了鋯碗的部件，使兩個部件在結合處采用緊密接觸的連接方式連接，使生產成本大幅降低，同時，大幅度提高了使用壽命，使上水口的使用壽命與材料本身的壽命相當，并使生產工藝減化，提高了生產效率及產品合格率等。采用整體成型工藝，不需要粘合層，提高了復合式加長水口的強度，延長了復合式加長水口的使用壽命，同時，也避免了鋼水易滲漏的問題，提高了生產的安全性，生產效率高，產品質量穩定，由于采用鋯碳質材料取代了現有技術中的氧化鋯碗，并添加了輔用料，有效抑制了氧化鋯與個別鋼種微量元素的有害化學反應，從而提高了鋼的抗侵蝕能力，本發明還解決了鋯質定徑水口的多種缺陷，大幅提高了使用壽命，并降低了稀缺原材料的用量，節約稀缺資源，整體成型工藝的生產成本低 ，不需要高溫燒制，低溫烘烤，對環境無污染等。
附圖I是本發明所述的復合式加長上水口的結構示意 附圖2是本發明復合式加長水口制備方法中步驟4. I中使用的模具結構示意 附圖3是本發明復合式加長水口制備方法中第4. 3步驟中模具的安裝結構示意圖； 附圖4是本發明復合式加長水口制備方法中第4. 4步驟中模具的安裝結構示意圖； 附圖5是本發明復合式加長水口制備方法中第4. 5步驟中模具的安裝結構示意圖； 附圖6是附圖5的俯視結構示意圖。
具體實施例方式本發明所述的復合式加長上水口，包括鋁碳質母體1，鋁碳質母體I外部形狀為曲面構成的環形閉合體，鋁碳質母體I開設內腔，鋁碳質母體I的內腔安裝鋯碳質耐高溫芯體2，鋯碳質耐高溫芯體2中間開設通孔4，鋯碳質耐高溫芯體2上部Hl的厚度大于鋯碳質耐高溫芯體2的中下部H2的厚度，鋯碳質耐高溫芯體2的中下部H2為圓柱體，鋁碳質母體I內腔的內壁與鋯碳質耐高溫芯體2的外壁緊密接觸，鋯碳質耐高溫芯體2的上端部分覆蓋鋁碳質母體I的上端面，鋯碳質耐高溫芯體2上端遠離通孔4中心線的部位是環形平面體LI，環形平面體LI內端向下延伸至鋯碳質耐高溫芯體2中下部H2的圓柱體上端部分為圓錐體L2，鋯碳質耐高溫芯體2上部Hl的外壁與鋁碳質母體I內腔壁連接部位為臺階狀。上述結構見圖I所示。本發明所述的鋯碳質耐高溫芯體2的上部Hl的高度是鋯碳質耐高溫芯體2總高度的1/5-1/3，在能夠提高鋯碳質耐高溫芯體2的使用壽命的同時，進一步降低成本，使性價比達到較佳狀態。本發明所述的鋁碳質母體I和鋯碳質耐高溫芯體2的底端開設臺階孔3。本發明所述的鋁碳質母體I由下述重量比的原料組成剛玉10-80、石墨3-30、氧化鋁5-30、石英5-30、工業硅2-30、碳化硅5_30及結合劑5_40，鋯碳質耐高溫芯體2由下述重量比的原料組成氧化鋯1-20、碳化硼2-25、工業硅2-25、石墨2_25、結合劑5_30。鋁碳質母體I和鋯碳質耐高溫芯體2中所述的原料中使用的結合劑是磷酸二氫鋁、泡花堿、硅溶膠、黃香、浙青、樹脂中的任一種或幾種組合。鋁碳質母體I和鋯碳質耐高溫芯體2的原料重量組合有下述多種方式
①招碳質母體I由下述的原料組成剛玉35kg、石墨15kg、氧化招15kg、石英15kg、工
業娃10kg、碳化娃IOkg及磷酸二氫招IOkg,錯碳質耐高溫芯體2由下述原料組成氧化錯45kg、碳化硼15kg、工業娃12kg、石墨18kg、磷酸二氫招20kg。②招碳質母體I由下述原料組成剛玉75kg、石墨3kg、氧化招5kg、石英5kg、工業娃2kg、碳化娃5kg、泡花堿5kg,錯碳質耐高溫芯體2由下述原料組成氧化錯80kg、碳化硼lkg、工業娃2kg、石墨2kg、泡化堿15kg。③招碳質母體I由下述原料組成剛玉10kg、石墨10kg、氧化招30kg、石英30kg、工業娃5kg、碳化娃5kg、娃溶膠IOkg ;錯碳質耐高溫芯體2由下述原料組成氧化錯20kg、碳化硼20kg、工業娃25kg、石墨25kg、娃溶膠IOkgO。④招碳質母體I由下述原料組成剛玉20kg、石墨5kg、氧化招10kg、石英10kg、工業娃10kg、碳化娃30kg、黃香15kg ;錯碳質耐高溫芯體2由下述原料組成氧化錯15kg、碳化硼20kg、工業娃25kg、石墨25kg、黃香10kg。⑤招碳質母體I由下述原料組成剛玉10kg、石墨30kg、氧化招7kg、石英8kg、工業娃30kg、碳化娃7kg、浙青8kg ;錯碳質耐高溫芯體2由下述原料組成氧化錯30kg、碳化硼15kg、工業娃15kg、石墨10kg、浙青30kg。⑥招碳質母體I由下述原料組成剛玉50kg、石墨7kg、氧化招10kg、石英8kg、工業娃8kg、碳化娃7kg、樹脂IOkg ;錯碳質耐高溫芯體2由下述原料組成氧化錯40kg、碳化硼15kg、工業娃10kg、石墨15kg、樹脂10kg。⑦招碳質母體I由下述的原料組成剛玉35kg、石墨15kg、氧化招15kg、石英、15kg、工業娃10kg、碳化娃IOkg及磷酸二氫招IOkg,錯碳質耐高溫芯體2由下述原料組成氧化錯45kg、碳化硼15kg、工業娃12kg、石墨18kg、磷酸二氫招10kg、樹脂10kg。⑧招碳質母體I由下述原料組成剛玉75kg、石墨3kg、氧化招5kg、石英5kg、工業娃2kg、碳化娃5kg、泡花堿5kg,錯碳質耐高溫芯體2由下述原料組成氧化錯80kg、碳化硼lkg、工業娃2kg、石墨2kg、泡化堿5kg、黃香5kg、樹脂5kg。⑨招碳質母體I由下述原料組成剛玉10kg、石墨10kg、氧化招30kg、石英30kg、工業娃5kg、碳化娃5kg、娃溶膠IOkg ;錯碳質耐高溫芯體2由下述原料組成氧化錯20kg、碳化硼20kg、工業娃25kg、石墨25kg、娃溶膠5kg、磷酸二氫招5kg。⑩招碳質母體I由下述原料組成剛玉20kg、石墨5kg、氧化招10kg、石英10kg、工業娃10kg、碳化娃30kg、黃香15kg ;錯碳質耐高溫芯體2由下述原料組成氧化錯15kg、碳化硼20kg、工業娃25kg、石墨25kg、黃香3kg、磷酸二氫招3kg、浙青2kg、樹脂2kg。(11)招碳質母體I由下述原料組成剛玉10kg、石墨30kg、氧化招7kg、石英8kg、工業娃30kg、碳化娃7kg、浙青8kg ;錯碳質耐高溫芯體2由下述原料組成氧化錯30kg、碳化硼15kg、工業娃15kg、石墨10kg、磷酸二氫招5kg、泡花堿5kg、娃溶膠5kg、黃香5kg、浙青5kg、樹脂 5kg。(12)招碳質母體I由下述原料組成剛玉50kg、石墨7kg、氧化招10kg、石英8kg、工業娃8kg、碳化娃7kg、樹脂IOkg ;錯碳質耐高溫芯體2由下述原料組成氧化錯40kg、碳化硼15kg、工業娃10kg、石墨15kg、樹脂2kg、浙青2kg、泡花堿2kg、娃溶膠2kg、黃香2kg。上述復合式加長上水口的制作方法，包括下述步驟
①按重量比取鋁碳質母體I原料剛玉10-60、石墨3-30、氧化鋁5-30、石英5_30、工業硅2-30、碳化硅5-30及結合劑5-40，鋯碳質耐高溫芯體2由下述重量比的原料組成氧化鋯1-20、碳化硼2-25、工業硅2-25、石墨2_25、結合劑5_30備用；
②將步驟①中的鋁碳質母體I原料和鋯碳質耐高溫芯體2原料分別置入30°C烘干室內烘干12小時；
③將烘干后的鋁碳質母體I原料和鋯碳質耐高溫芯體2原料分別置入混料機內混合均勻，置入25°C恒溫室內放置24小時后取出，得到鋁碳質母體I備用料和鋯碳質耐高溫芯體2備用料；
④壓制4. I取外模6固定；
4. 2在外模6的型腔內放置內模8 ；
4. 3在內模8外與外模6底部接觸處安裝橡膠套9 ；
4. 4將步驟③的鋯碳質耐高溫芯體2備用料置入外模6與內模8在底部形成的空腔內，直至達到設計的高度H1，然后，再將第一隔料桶10放置在內模8外周；
4. 5將步驟③的鋯碳質耐高溫芯體2備用料置入第一隔料桶10與內模8之間的空腔內，直到達到設計的高度H2，同時，在第一隔料桶10與外模6間的空腔內置入鋁碳質母體I備用料，直至達到H2的高度，然后，取下第一隔料桶10，再將第二隔料桶11置入內模8外偵牝設置第二隔料桶11內壁與內模8外壁間的距離為L ;
4.6將步驟③的鋯碳質耐高溫芯體2備用料置入第二隔料桶11內壁與內模8外壁間的空腔內，同時，將步驟③的鋁碳質母體I備用料置入第二隔料桶11外壁與外模6內壁間的空腔內，直至達到設計高度H3，震動后使各備用料密實后，將第二隔料桶11取下，在內模8頂端加蓋金屬蓋7，再將橡膠蓋5置入外模6的頂端內徑處，使橡膠蓋5與外模6內壁緊密配合；
4.7在外模6上部外壁安裝第一緊固圈12，在外模6下部外壁安裝第二緊固圈13，使緊固圈將外模6向內收緊密封，成為整體模具；
4.8將步驟4. 7收緊密封的整體模具置入等靜壓機的圓桶內，將圓桶密封后注水，再打開壓力開關，使壓力達到130MPa后，保壓3-10分鐘，取出整體模具并卸掉外模6和內模8，得到復合式加長水口半成品；
⑤將復合式加長上水口半成品，置入250-270°C下烘干13-15小時；
⑥將步驟⑤烘干后的復合式加長上水口車削外型，使其為圓柱狀、橢圓狀或圓錐狀，即成為復合式加長上水口。
步驟③中所述的恒溫室的濕度為60度。步驟4. 6所述的在內模8頂端加蓋金屬蓋7后，將金屬蓋7最大外徑處與外模6內壁間的空腔內置入鋯碳質耐高溫芯體2備用料，直至達到H4的高度。卸模后，去掉金屬蓋7，使金屬蓋7形成臺階孔3，便于與下水口配合。
權利要求
1.復合式加長上水口，其特征在于包括鋁碳質母體(I)，鋁碳質母體(I)外部形狀為曲面構成的環形閉合體，鋁碳質母體(I)開設內腔，鋁碳質母體(I)的內腔安裝鋯碳質耐高溫芯體(2)，鋯碳質耐高溫芯體(2)中間開設通孔(4)，鋯碳質耐高溫芯體(2)上部Hl的厚度大于鋯碳質耐高溫芯體(2)的中下部H2的厚度，鋯碳質耐高溫芯體(2)的中下部H2為圓柱體,鋁碳質母體(I)內腔的內壁與鋯碳質耐高溫芯體(2)的外壁緊密接觸，鋯碳質耐高溫芯體(2 )的上端部分覆蓋鋁碳質母體(I)的上端面，鋯碳質耐高溫芯體(2 )上端遠離通孔(4)中心線的部位是環形平面體LI，環形平面體LI內端向下延伸至鋯碳質耐高溫芯體(2)中下部H2的圓柱體上端部分為圓錐體L2，鋯碳質耐高溫芯體(2)上部Hl的外壁與鋁碳質母體(I)內腔壁連接部位為臺階狀。
2.根據權利要求I所述的復合式加長上水口，其特征在于鋯碳質耐高溫芯體(2)的上部Hl的高度是鋯碳質耐高溫芯體(2)總高度的1/5-1/3。
3.根據權利要求I或2所述的復合式加長上水口，其特征在于鋁碳質母體(I)和鋯碳質耐高溫芯體(2)的底端開設臺階孔(3)。
4.根據權利要求I所述的復合式加長上水口，其特征在于鋁碳質母體(I)由下述重量比的原料組成剛玉10-80、石墨3-30、氧化鋁5-30、石英5_30、工業硅2_30、碳化硅5_30及結合劑5-40，鋯碳質耐高溫芯體(2)由下述重量比的原料組成氧化鋯1-20、碳化硼2-25、工業硅2-25、石墨2-25、結合劑5-30。
5.根據權利要求4所述的復合式加長上水口，其特征在于鋁碳質母體(I)和鋯碳質耐高溫芯體(2)中所述的原料結合劑是磷酸二氫鋁、泡花堿、硅溶膠、黃香、浙青、樹脂中的任一種或幾種組合。
6.根據權利要求4所述的復合式加長上水口，其特征在于鋁碳質母體(I)由下述重量的原料組成剛玉35kg、石墨15kg、氧化招15kg、石英15kg、工業娃10kg、碳化娃IOkg及磷酸二氫鋁10kg，鋯碳質耐高溫芯體(2)由下述重量的原料組成氧化鋯45kg、碳化硼15kg、工業硅12kg、石墨18kg、磷酸二氫鋁20kg。
7.復合式加長上水口的制作方法，其特征在于包括下述步驟 ①按重量比取鋁碳質母體(I)原料剛玉10-80、石墨3-30、氧化鋁5-30、石英5_30、工業硅2-30、碳化硅5-30及結合劑5-40，鋯碳質耐高溫芯體(2)由下述重量比的原料組成氧化鋯1-20、碳化硼2-25、工業硅2-25、石墨2_25、結合劑5_30備用； ②將步驟①中的鋁碳質母體(I)原料和鋯碳質耐高溫芯體(2)原料分別置入30°C烘干室內烘干12小時； ③將烘干后的鋁碳質母體(I)原料和鋯碳質耐高溫芯體(2)原料分別置入混料機內混合均勻，置入25°C恒溫室內放置24小時后取出，得到鋁碳質母體(I)備用料和鋯碳質耐高溫芯體(2)備用料； ④壓制 . 4. I取外模(6)固定； . 4. 2在外模(6)的型腔內放置內模(8)； . 4. 3在內模(8)外與外模(6)底部接觸處安裝橡膠套(9)； . 4. 4將步驟③的鋯碳質耐高溫芯體(2)備用料置入外模(6)與內模(8)在底部形成的空腔內，直至達到設計的高度H1，然后，再將第一隔料桶(10)放置在內模(8)外周；.4. 5將步驟③的鋯碳質耐高溫芯體(2)備用料置入第一隔料桶(10)與內模(8)之間的空腔內，直到達到設計的高度H2，同時，在第一隔料桶(10)與外模(6)間的空腔內置入鋁碳質母體(I)備用料，直至達到H2的高度，然后，取下第一隔料桶(10)，再將第二隔料桶(11)置入內模(8)外側，設置第二隔料桶(11)內壁與內模(8)外壁間的距離為L ; . 4.6將步驟③的鋯碳質耐高溫芯體(2)備用料置入第二隔料桶(11)內壁與內模(8)外壁間的空腔內，同時，將步驟③的鋁碳質母體(I)備用料置入第二隔料桶(11)外壁與外模(6)內壁間的空腔內，直至達到設計高度H3，震動后使各備用料密實后，將第二隔料桶(11)取下，在內模(8)頂端加蓋金屬蓋(7)，再將橡膠蓋(5)置入外模(6)的頂端內徑處，使橡膠蓋(5)與外模(6)內壁緊密配合；. 4.7在外模(6)上部外壁安裝第一緊固圈(12)，在外模(6)下部外壁安裝第二緊固圈(13)，使緊固圈將外模(6)向內收緊密封，成為整體模具； .4.8將步驟4. 7收緊密封的整體模具置入等靜壓機的圓桶內，將圓桶密封后注水，再打開壓力開關，使壓力達到130MPa后，保壓3-10分鐘，取出整體模具并卸掉外模(6)和內模(8)，得到復合式加長水口半成品； ⑤將復合式加長上水口半成品，置入250-270°C下烘干13-15小時； ⑥將步驟⑤烘干后的復合式加長上水口車削外型，使其為圓柱狀、橢圓狀或圓錐狀，即成為復合式加長上水口。
8.根據權利要求7所述的復合式加長上水口的制作方法，其特征在于步驟③中所述的恒溫室的濕度為60度。
9.根據權利要求7所述的復合式加長上水口的制作方法，其特征在于步驟4.6所述的在內模(8)頂端加蓋金屬蓋(7)后，將金屬蓋(7)最大外徑處與外模(6)內壁間的空腔內置入鋯碳質耐高溫芯體(2)備用料，直至達到H4的高度。
全文摘要
本發明提供了一種復合式加長上水口及其制作方法，包括鋁碳質母體，鋁碳質母體外部形狀為曲面構成的環形閉合體，鋁碳質母體的內腔安裝鋯碳質耐高溫芯體，鋯碳質耐高溫芯體中間開設通孔，鋯碳質耐高溫芯體上部的厚度大于鋯碳質耐高溫芯體的中下部的厚度，鋁碳質母體內腔的內壁與鋯碳質耐高溫芯體的外壁緊密接觸，鋯碳質耐高溫芯體的上端部分覆蓋鋁碳質母體的上端面，鋯碳質耐高溫芯體上端遠離通孔中心線的部位是環形平面體，環形平面體內端向下延伸至鋯碳質耐高溫芯體中下部的圓柱體上端部分為圓錐體，鋯碳質耐高溫芯體上部的外壁與鋁碳質母體內腔壁連接部位為臺階狀。本發明解決了現有技術的不足。
文檔編號B22D41/54GK102699317SQ20121021512
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月27日 優先權日2012年4月19日
發明者周懷濱, 孫樹濱, 王文強, 苑希平, 邵德軍, 馬文莉 申請人:濟南麥哈勃冶金技術開發有限公司