本發明設計一種塞棒，尤其是一種帶透氣環的塞棒。

背景技術：

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質塞棒進行控流，現有的塞棒均為棒身和棒頭，并且在棒身內設置有通氣通道。采用現有的塞棒，隨著澆鑄時間的延長，渣線部位及棒頭出現明顯熔損，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。

針對現有塞棒的缺陷，本領域科研人員對現有的塞棒進行了改進，如：

1、申請號為201310129083.X的中國發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生成物清理干凈，減少鋼水在水口內偏流。

2、申請號為201010513576.X的中國發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，提高鋼流的穩定性，進而可以改善連續鑄鋼鋼坯質量。

3、申請號為201010513579.3的中國發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。可以根據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、申請號為201110048979.6的中國發明專利公開了一種紡錘形整體塞棒，渣線為紡錘形。通過優化設計本體形狀，增加渣線部位的厚度，從而延長了產品使用壽命，減少了復合渣線設計帶來的生產和設計問題。

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

5、申請號為201010513576.X，專利名稱為《連鑄用波浪線塞棒》的中國發明專利，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，提高鋼流的穩定性，進而可以改善連續鑄鋼鋼坯質量。

由于第一圓臺和第二圓臺均設置在棒頭，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晶器內，雖然上述結構能夠在棒頭處阻止形成渦輪代入熔渣，但是效果較差，不能保證結晶器內鋼水的潔凈度。

6、申請號為201110419505.8的中國專利公開了一種連鑄用氧化物-非氧化物復合整體塞棒，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、熱震穩定性好、不易被鋼水浸潤的優點，提高棒頭材料使用時的抗鋼水沖刷和侵蝕性。

7、申請號為201110134527.X的中國專利公開了一種陶瓷復合式整體塞棒及其制作工藝，確保塞棒可以經受住長時間的沖刷、侵蝕，不易出現掉頭、剝落等現象，能滿足長時間連續澆鑄的要求。

8、申請號為CN201110415487.6的中國發明專利公開了一種連鑄用高耐蝕性整體塞棒，通過優化塞棒棒身的材質，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、申請號為201110215202.4，以及申請號為201110217390.4的發明專利均公開發了以鈦酸鋁，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、申請號為201210553827.6的中國發明專利公開了一種復合整體塞棒及其制作方法，該復合整體塞棒包括棒頭(1)、過渡段(2)和棒身(3)，棒頭(1)采用鎂碳材質，棒身(3)采用鋁碳材質，棒頭(1)和棒身(3)之間的過渡段(2)采用尖晶石碳材質，此復合整體塞棒避免了傳統過渡料在使用過程中由于發生反應生成尖晶石而產生體積膨脹，最終導致棒頭斷裂的現象。

11、申請號為201610040164.6的中國發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。

上述中國發明專利6-11均通過改變塞棒的制造材料，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雜，成本較高。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：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帶透氣環的塞棒。

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

所述透氣環內設置有透氣通道；所述透氣通道包括豎向進氣管、圓環通氣管；所述豎向進氣管一端由透氣環上底面延伸到透氣環內與圓環通氣管連通；所述棒身位于圓環通氣管的圓環內，所述圓環通氣管與棒身同軸，且所述圓環形氣管上設置有沿圓周均勻分布的支管，所述支管沿徑向延伸，且所述支管位于透氣環內。

進一步的，相鄰兩個支管軸線之間的夾角為10～20°。

優選的，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，所述透氣環套裝在棒身的自由端上，且位于凸臺上；所述透氣環位于上方的底面上設置有密封圈，所述密封圈密封透氣環與棒身外表面之間的間隙。

優選的，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；所述透氣環的下底面半徑為1.5R，所述透氣環的上底面半徑為2R。

優選的，所述支管的長度為0.2～0.3R。

優選的，所述密封圈采用氧化鋁澆注形成。

優選的，所述透氣環的高度為200～300mm。

進一步的，所透氣環由以下重量份的組分制成：

優選的，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。

優選的，所述TiO₂粒徑為10～20nm。

本發明的有益效果是：本發明所述的帶透氣環的塞棒，由于在棒身的渣線的起始位置設置有透氣環，并且所述透氣環為圓臺，同時透氣環內設置有透氣通道；所述透氣通道包括豎向進氣管、圓環通氣管；所述豎向進氣管一端由透氣環上底面延伸到透氣環內與圓環通氣管連通；所述圓環通氣管與棒身同軸，且所述圓環形氣管上設置有沿圓周均勻分布的支管，所述支管沿徑向延伸，且所述支管位于透氣環內。因此在使用過程中，通過向透氣通道通入惰性氣體，惰性氣體在透氣環的外表面上形成氣膜，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是本發明實施例中帶透氣環的塞棒的立體透視圖；

圖2是本發明實施例中帶透氣環的塞棒的主視圖；

圖3是圖2中的A-A剖視圖；

圖4是圖2中的B-B剖視圖；

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

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發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％)、納米TiO₂(純度大于97％)及樹脂為原料，其組成為：3～1mm Al₂O₃ 4～8份，1～0.074mm Al₂O₃ 35～45份，<0.074mm Al₂O₃ 25～35份，10～20nm TiO₂ 2～5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的環形槽。將加工好的塞棒在500～600℃下烘烤備用。

用內徑3～5mm的鋼管制成棒身半徑的圓環通氣管5，在圓環通氣管5半徑方向每隔10～20°設置有連通圓環通氣管5，且與圓環通氣管5內徑匹配的支管6，支管6長度為0.2～0.3R所述棒身下端的半徑，圓環通氣管5垂直方向設置連通圓環通氣管5，且與圓環通氣管5內徑匹配的豎向進氣管7，與外部Ar連接。采用塑料片將支管6的端頭封死。

以粒徑3～1mm Al₂O₃ 4～8份，粒徑1～0.074mm Al₂O₃ 35～45份，粒徑<0.074mm Al₂O₃ 25～35份，10～20nm TiO₂ 3～6份，石墨10～14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4，并且使得透氣環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口的塑料片被燒掉，使得支管6和成型后的透氣環4表面透氣。將烘烤后的透氣環4安裝在烘烤后的棒身1，在環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，在連鑄過程根據實際情況調節Ar氣流量，使熔渣與透氣環4間存在氣膜為宜。

如圖1至圖4所示，本發明所述的帶透氣環的塞棒，包括棒身1,所述棒身1一端為自由端，另一端設置有棒頭2；所述棒身1上具有渣線；所述棒身1上設置有透氣環4，所述透氣環4為圓臺，透氣環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4內設置有透氣通道；所述透氣通道包括豎向進氣管7、圓環通氣管5；所述豎向進氣管7一端由透氣環4上底面延伸到透氣環4內與圓環通氣管5連通；所述棒身1位于圓環通氣管5的圓環內，所述圓環通氣管5與棒身1同軸，且所述圓環形氣管5上設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位于透氣環4內。

在使用的過程中，通過棒身1內設置的通氣通道通入氬氣，鋼水由棒身1周圍向棒頭2流動，然后流入到結晶器內。同時向豎向進氣管7內通入惰性氣體，比如氬氣。由于所述透氣環4內設置有透氣通道；所述透氣通道包括豎向進氣管7、圓環通氣管5；所述豎向進氣管7一端由透氣環4上底面延伸到透氣環4內與圓環通氣管5連通；所述圓環通氣管5與棒身1同軸，且所述圓環形氣管5上設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位于透氣環4內；因此惰性氣體會通過透氣通道均勻的輸送到透氣環4的外表面。同時由于透氣環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4的外表面接觸，從而使得惰性氣體在透氣環4的外表面與鋼水之間形成一層氣膜。

同時透氣環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，本發明所述的帶透氣環的塞棒，由于在棒身1的渣線的起始位置設置有透氣環4，并且所述透氣4環為圓臺，同時透氣環4內設置有透氣通道；所述透氣通道包括豎向進氣管7、圓環通氣管5；所述豎向進氣管7一端由透氣環4上底面延伸到透氣環內與圓環通氣管5連通；所述圓環通氣管5與棒身1同軸，且所述圓環形氣管5上設置有沿圓周均勻分布的支管6，所述支管6沿徑向延伸，且所述支管位于透氣環4內。因此在使用過程中，通過向透氣通道通入惰性氣體，惰性氣體在透氣環的外表面上形成氣膜，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根據不同廠家使用塞棒的型號以及應用的生產環境對渣線高度的要求自行設定。

為了使得惰性氣體到達透氣環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4外表面的之間的區域，從而能夠保證透氣環4外表面形成連續的，完整的，致密的氣膜。

所述透氣環4可以采用多種方式設置有棒身1上，比如通過過盈配合，或者焊接。為了保證結構的穩定性，同時便于對透氣環4的更換，優選的，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4套裝在棒身1的自由端上，且位于凸臺上；所述透氣環4位于上方的底面上設置有密封圈8，所述密封圈8密封透氣環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置，在距渣線開始位置距離透氣環4的高度處加工深3mm寬5mm的環形槽，在環形槽處用氧化鋁澆注料填充形成密封圈8。

為了保證熔渣無法與棒身1直接接觸，同時節約透氣環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4的下底面半徑為1.5R，所述透氣環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。

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

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

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。

具體的在另一實施例中，所述TiO₂粒徑為10～20nm。塞棒采用上述材質制成，其抗侵蝕性較好，同時制造成本較低。