CN101429037B - 一种铝碳滑板砖及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铝碳滑板砖,由骨料60%~75%、粉料15%~30%、碳素材料1%~6%、防氧化剂2%~7%和外加剂3%~20%组成。其制造方法为:先对原料中的粉料进行预混,制成混合粉备用;再按颗粒料→结合剂→混合粉的加料顺序进行混练;出料后机压成型,砖坯经干燥后;采用不烧或轻烧工艺制成。本发明在滑板砖中添加氮化物、尖晶石料使滑板砖的热震稳定性大幅提高,达到了铝锆碳滑板的水平,适当增加金属Al的加入量可填充气孔,降低材料的脆性,还有利于坯体的成型,提高体积密度和常、高温强度,从而提高其抗氧化性。采用本发明生产铝碳滑板砖不仅产品质量好,强度高,而且工序简单,节省烧成费用。

Description

一种铝碳滑板砖及其制造方法
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域,尤其涉及一种钢包、中间包控流用的滑板砖及其制造方法。
背景技术
滑板是连铸用功能性耐火材料,要求其具有较高的高温强度,优良的热震稳定性,和良好的抗氧化性,抗冲刷性。目前广泛使用的有铝碳滑板砖和铝锆碳滑板砖。由于铝锆碳滑板砖内所含的锆莫来石和锆刚玉等含锆原料的制造和使用对环境造成危害,现在越来越倾向于使用更加环保的无锆滑板砖。然而传统的铝碳滑板砖的使用性能低于铝锆碳滑板砖,尤其在热震稳定性方面,不能满足大型钢包多炉连浇的需要。而新兴的金属氮化物结合滑板砖不仅制作成本高,而且烧成工艺复杂。
文献“金属Al-Si结合Al2O3-C滑板的性能和使用”[耐火材料,2007,41(3)205~207]介绍了一种节能型低碳金属Al-Si结合Al2O3-C滑板,其工艺特点是低温烧成。但是该滑板为金属结合,金属Al-Si加入量较多,由于金属Al-Si粉的价格较贵,所以生产成本很高。滑板烧成后生成的AlN和AlC易水化,且生产工艺复杂。
文献“改性树脂的特性及在铝碳材料中的作用”[耐火材料,2007,41(增刊)173~176]介绍了与普通酚醛树脂不同的三种改性树脂抗氧化性的比较,以及硅改性树脂和硼改性树脂改良试样抗水化性的作用。改性树脂的实际使用效果还有待进一步通过现场试验结果来判断。而且使用改性树脂制造不烧铝碳滑板,成本极高。
文献“金属氮化物结合滑板的研制与应用”[耐火材料,2003,37(5):271-273]介绍了一种以刚玉和金属铝粉为主要原料,采用氮化烧结工艺、以金属铝和氮化铝作为滑板结合相的金属铝-氮化铝结合刚玉滑板。该滑板为金属铝和氮化铝结合,不但金属铝的加入量大,而且生产成本高,氮化烧成工艺复杂。
文献“金属氮化物结合刚玉质滑板抗渣性研究”[硅酸盐学报,2005,33(2):257]介绍了一种金属氮化物结合刚玉质滑板,该滑板以刚玉为主要物相,材料中含有少量的金属铝纤维,材料中的部分金属铝在滑板氮化烧结时与N2反应形成AlN,反应形成的AlN填充于刚玉颗粒之间的空隙,生成的反应伴随有26%的体积膨胀效应,提高了材料的致密度。该滑板同样也存在金属铝的加入量大,生产成本高,氮化烧成工艺复杂的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能有效提高传统铝碳滑板砖热震稳定性的新型铝碳滑板砖及其制造方法。
本发明铝碳滑板砖由以下成分所组成(重量份数):骨料60%~75%、粉料15%~30%、碳素材料1%~6%、防氧化剂2%~7%、外加剂3%~20%,所述的骨料为烧结板状刚玉、烧结刚玉、电熔白刚玉和电熔致密刚玉中的一种或几种的颗粒料,所述的粉料为烧结板状刚玉、烧结刚玉、电熔白刚玉和电熔致密刚玉中的一种或几种的细粉和活性氧化铝微粉,所述的碳素材料为石墨、电极粉或炭黑中的一种或几种,所述的防氧化剂为碳化物、硼化物、氧氮化物、金属硅、铝镁合金粉、铝硅粉中的一种或几种,所述的外加剂为金属铝、氮化物和尖晶石族中的一种或几种。
本发明所述骨料的颗粒粒径为5~0.1mm;所述刚玉细粉的粒径<0.088mm,活性氧化铝微粉的粒径≤5um;所述碳素材料的粒度<100目,且C≥90%;所述防氧化剂的粒度<0.088mm。
本发明所述的外加剂可以为粉状、细颗粒状或纤维状,其粒度或直径<0.5mm;作为外加剂的氮化物可以是氮化硅或氮化铝,作为外加剂的尖晶石族可以是电熔镁铝尖晶石或烧结镁铝尖晶石。
本发明铝碳滑板砖的制造方法是:对各成分按规定比例配料后,将所有粉料先在预混器中预混,制成混合粉备用;按下列加料顺序进行混练:颗粒料→干混合2~5分钟→结合剂→混合3~10分钟→混合粉→混合15~45分钟,出料;机压成型,砖坯经180~220℃干燥36~48小时;采用不烧或轻烧工艺;钻孔、打箍、磨制、涂层。
本发明铝碳滑板砖制造方法所用的结合剂为酚醛树脂,其加入量为3%~6%。如所述的外加剂为金属铝纤维,则在颗粒料干混合的同时逐步加入。
本发明通过在滑板砖配方中添加氮化物、尖晶石料使铝碳滑板的热震稳定性大幅提高,达到了铝锆碳滑板的水平,适当增加金属Al的加入量,高温下金属Al呈塑性状态,可填充气孔,同时降低陶瓷材料的脆性。适量金属Al的加入还有利于坯体的成型,提高了滑板的体积密度和常、高温强度,从而提高了滑板的抗氧化性。本发明与金属氮化物结合刚玉质滑板相比,金属铝的用量减少了很多,采用不烧或轻烧工艺,解决了氮化烧成工艺的复杂问题,几乎不增加制作成本,使用效果达到或超过铝锆碳滑板。采用本发明生产铝碳滑板砖既节省烧成费用,又简化制造工序,而且产品质量好,经济效益可观。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的描述。
首先按表1实施例给出的本发明铝碳滑板砖所用的颗粒料和粉料的比例和粒度进行配备,再在预混器中对所有粉料进行预混,制成混合粉备用,然后用高速混练机按以下加料顺序进行混练:颗粒料→干混合3分钟(同时加入金属铝纤维)→结合剂(5%的酚醛树脂)→混合7分钟→混合粉→混合30分钟,出料,用1000吨摩擦压砖机成型,砖坯经200℃干燥48小时,最后钻孔、打箍、磨制、涂层,制得不烧铝碳滑板砖。成品铝碳滑板砖的检验指标见表2。
表1本发明实施例滑板砖各成分的配比
    原料成分    粒度或直径     本发明实施例(重量份数)
    1     2     3     4     5
骨料 烧结板状刚玉颗粒 3~0.1mm     62     35     -     25     30
电熔白刚玉颗粒     -     15     -     -     31
电熔致密刚玉颗粒     -     13     65     40     -
粉料 烧结板状刚玉粉 <0.088mm     7     6     5     7     -
烧结刚玉粉     -     -     5     8     -
电熔白刚玉粉     5     7     6     -     11
活性氧化铝微粉 ≤5um     6     6     3     3     7
碳素材料 石墨 <100目     3     -     -     -     -
电极粉 <0.088mm     1     2     -     -     -
炭黑    N330     1     2     4     2     4
外加剂 金属铝粉    <0.5mm     5     -     3     4     3
金属铝纤维     -     -     2     2     2
氮化铝粉    <0.088mm     -     8     -     3     3
电熔MA尖晶石粉     -     -     -     -     7
氮化硅粉     8     -     5     3     -
防氧化剂 金属硅粉 <0.088mm     -     4     2     2 -
碳化硼     2     2     -     1     2
表2本发明实施例滑板砖产品的主要性能指标
性能指标   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5
显气孔率,%     4.5     5.0     3.9     3.6     4.0
体积密度,g/cm3     3.05     3.04     3.10     3.13     3.11
常温耐压强度,Mpa     112     126     135     140     138
高温抗折强度,Mpa     30.5     26.4     35.8     36.1     33.9

Claims (7)

1.一种铝碳滑板砖,其特征在于由以下成分所组成的重量百分比是:骨料60%~75%、粉料15%~30%、碳素材料1%~6%、防氧化剂2%~7%、外加剂3%~20%,所述的骨料为烧结刚玉、电熔白刚玉和电熔致密刚玉中的一种或几种的颗粒料,所述的粉料为烧结刚玉、电熔白刚玉和电熔致密刚玉中的一种或几种的细粉和活性氧化铝微粉,所述的碳素材料为石墨、电极粉或炭黑中的一种或几种,所述的防氧化剂为碳化物、硼化物、氧氮化物、金属硅、铝镁合金粉、铝硅粉中的一种或几种,所述的外加剂为金属铝、氮化物和尖晶石族中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的铝碳滑板砖,其特征在于所述骨料的颗粒粒径为5~0.1mm;所述烧结刚玉、电熔白刚玉和电熔致密刚玉细粉的粒径<0.088mm,活性氧化铝微粉的粒径≤5μm;所述碳素材料的粒度<100目,且C≥90%;所述防氧化剂的粒度<0.088mm。
3.根据权利要求1所述的铝碳滑板砖,其特征在于所述的外加剂为粉状、细颗粒状或纤维状,其粒度或直径<0.5mm。
4.根据权利要求1或3所述的铝碳滑板砖,其特征在于所述的氮化物是氮化硅或氮化铝,所述的尖晶石族是电熔镁铝尖晶石或烧结镁铝尖晶石。
5.一种权利要求1~4中任一铝碳滑板砖的制造方法,其特征在于对各成分按规定比例配料后,将所有粉料先在预混器中预混,制成混合粉备用;按下列加料顺序进行混练:颗粒料→干混合2~5分钟→结合剂→混合3~10分钟→混合粉→混合15~45分钟,出料;机压成型,砖坯经180~220℃干燥36~48小时;采用不烧或轻烧工艺;钻孔、打箍、磨制、涂层。
6.根据权利要求5所述的铝碳滑板砖的制造方法,其特征在于所述的结合剂为酚醛树脂,加入量为3%~6%。
7.根据权利要求5所述的铝碳滑板砖的制造方法,其特征在于在颗粒料干混合的同时逐步加入金属铝纤维。
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Assignor: Refractory Material Co. of Angang Steel Group

Contract record no.: 2011210000139

Date of cancellation: 20140620

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20090513

Assignee: Anshan Chosun Refractories Co.,Ltd.

Assignor: Refractory Material Co. of Angang Steel Group

Contract record no.: 2014210000050

Denomination of invention: Aluminum-carbon sliding tile and method of producing the same

Granted publication date: 20111102

License type: Exclusive License

Record date: 20140620

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 114000 Anshan Iron and steel plant, Tiexi District, Anshan, Liaoning

Patentee after: ANSHAN IRON AND STEEL GROUP REFRACTORY Co.,Ltd.

Address before: 114021 Angang Group refractory materials company, Anshan Iron and steel factory, Tiexi District, Anshan, Liaoning

Patentee before: ANGANG GROUP REFRACTORIES Co.