CN101665365B - 碳素保护套管耐火材料及其制备方法 - Google Patents
碳素保护套管耐火材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101665365B CN101665365B CN2009101804926A CN200910180492A CN101665365B CN 101665365 B CN101665365 B CN 101665365B CN 2009101804926 A CN2009101804926 A CN 2009101804926A CN 200910180492 A CN200910180492 A CN 200910180492A CN 101665365 B CN101665365 B CN 101665365B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- product
- carbon materials
- protective sleeve
- granularity
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
本发明公开了一种铸模保护套管耐火材料及其制备方法，该耐火材料包括以下组份：40％-60％碳素材料，2％-10％的超细碳素材料，2％-5％的防氧化剂，20％-40％的非氧化物磨料，3％～8％的结合剂；其制备方法包括的步骤有：选用碳素材料，加入超细碳素材料，防氧化剂，结合剂，将以上配料并进行混练，然后压制成所需尺寸的产品，在180℃左右的温度条件下将产品进行烘干，在沥青中浸渍并进行冷却，最后将产品进行焙烧处理即可；本发明用廉价的碳素材料来替代高铝质的铸模保护套管材料，使真空铸锭保护套管的使用寿命延长，降低了耐火材料的消耗和生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种用于钢锭浇铸的碳素保护套管耐火材料及其制备方法。
背景技术
目前，钢铁企业在生产钢锭时，基本上都采用真空铸锭的方法生产钢锭。在生产过程中由于单锭重量比较大，一般为70-80吨钢锭，最大钢锭重达300吨，从而导致浇注的时间长，钢锭模耐火套管受损严重。国内外也有使用高铝质耐火材料砌筑铸模套管的，如中国专利申请号为4191849.1、名称为《金属浇铸的型模和方法及用于其中的耐火组合物》，公开了一种包括氧化铝含量至少约为40％重量、含氧化铝和二氧化硅的中空微球和一种粘结剂的粘结耐火组合物。该组合物可以在合适的铸模中，用手工或用机械锤击混合组分或用鼓风或喷射混合组分，将它们送入铸模中的方法，做成诸如套筒或模板等形式的成型件。但该专利的耐火组合物是以氧化铝含量至少约为40％重量的含氧化铝和二氧化硅的中空微球以及粘结剂所制成的，与高铝质耐火材料砌筑的铸模套管一样，在使用时容易造成流钢孔侵蚀快，孔径变化大，冲刷严重，下部易结瘤。
国外也有使用整体成型的铸模石墨保护套管。但其对设备的整体尺寸和安装有很高的要求，以及所采用的成分含量等不太适合企业的实际生产要求等不足，此外因其产品价格昂贵，生产成本大幅增加而少有使用。
发明内容
本发明的目的在于解决上述高铝质和石墨质铸模套管出现的问题，而提供一种用廉价的碳素材料来替代高铝质的铸模保护套管材料。使铸锭保护套管的使用寿命延长，降低耐火材料的消耗和生产成本。
本发明的技术解决方案如下：技术方案之一为一种碳素保护套管的耐火材料，其特点在于以质量百分比计包括以下组份：40％-60％的碳素材料，2％-10％的超细碳素材料，2％-5％的防氧化剂，20％-40％的非氧化物磨料，3％～8％的结合剂。
本发明的技术方案之二为碳素保护套管耐火材料的制备方法，并采用以下步骤制备该耐火材料：
a 以质量百分比计选用以下组份进行配比：40％-60％碳素材料，2％-10％的超细碳素材料，2％-5％的防氧化剂，20％-40％的非氧化物磨料，3％～8％的结合剂；
b将以上配料混练8～15min，然后压制成所需尺寸的产品；
c将产品在180±5℃的温度条件下烘干，
d将烘干的产品在沥青中浸渍后进行冷却，
e最后将冷却后的产品进行焙烧处理。
以上所述的碳素材料是电极颗粒、石墨、碳化硅、沥青中的一种或一种以上，其粒度为4-200目；所述的超细碳素材料是碳黑、石墨、沥青中的一种或一种以上，其粒度为400-1000目；所述的防氧化剂是金属硅、碳化硅、碳化硼、氮化硅中的一种或一种以上，其粒度为200-325目；所述的非氧化物磨料是碳化硅、氮化硅、氮化硼中的一种或一种以上，其粒度为200-325目；所述的结合剂是酚醛树脂、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素、木质素磺酸钙、水玻璃、亚硫酸纸浆废液中的一种或一种以上。
本发明优点和积极效果在于：
1)本发明可分解生产，组合使用，使生产和使用都变得很容易；
2)本发明的产品价格便宜，只有进口同类耐火材料价格的八分之一；
3)本发明的产品强度高，抗冲刷能力强，性能好，
4)本发明的产品使用寿命长。
具体实施方式
以下结合实施例和效果对本发明的技术方案作详细描述：
本发明公开了两种技术解决方案，一种是碳素保护套管耐火材料，一种是碳素保护套管耐火材料的制备方法。该材料以质量百分比计，包括以下组份：40％-60％碳素材料，其粒度为4-200目；2-10％的超细碳素材料，其粒度为400-1000目；2-5％的防氧化剂，20％-40％的非氧化物磨料和3～8％的结合剂。
本发明采用以下步骤制备上述的耐火材料：
a以质量百分比计选用40％-60％碳素材料，2-10％的超细碳素材料，2-5％的防氧化剂，20％-40％的非氧化物磨料，以及3～8％的结合剂进行配比；
b将以上配料用高速混碾机进行8～15min的混练或混合，然后用315吨的摩擦压砖机压制成所需尺寸的产品；
c在180±5℃的温度条件下将产品烘干，烘干时间在24h之内；
d将烘干的产品在真空油浸***中采用压力为0.2-0.8MPa的高压沥青进行浸渍，而后进行冷却；
e最后将冷却后的产品在焙烧窑中进行焙烧，其焙烧温度为500-800℃，焙烧时间为4-10hrs。所述的焙烧为低温处理，其作用是烧蚀产品表面残余的沥青，使其内部形成碳的网络结构，可大幅度提高产品的强度。
本发明的耐火材料和制备方法中所述的碳素材料是电极颗粒、石墨、碳化硅、沥青中的一种或一种以上，其粒度为粒度为4-200目；所述的超细碳素材料为有机物质不完全燃烧或受热分解的产物，其颗粒细，吸附性强，超细碳素材料为碳黑、石墨、沥青中的一种或一种以上，其粒度为粒度为400-1000目；所述的防氧化剂是金属硅、碳化硅、碳化硼、氮化硅中的一种或一种以上；所述的非氧化物磨料是碳化硅、氮化硅、氮化硼中的一种或一种以上；所述的结合剂是酚醛树脂、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素、木质素磺酸钙、水玻璃、亚硫酸纸浆废液中的一种或一种以上。
本发明所使用的电极颗粒、石墨、碳黑、沥青等虽都属碳素材料，但因粒度差异较大，使用时作用也大不相同。如以电极颗粒为骨架，细粉及超微粉起填充和交联作用；金属硅、碳化硅、碳化硼等在耐火材料中少量加入，主要作用为抗氧化剂；碳化硅、氮化硅、氮化硼等为非氧化物磨料，其主要功能是增加耐火材料的强度和韧性。
本发明的制品为内径300-500mm，外径600-700mm的类圆环，如直接生产不易成型，在运输、安装时也较困难，故可分解生产，使用时再组合成型。
本发明在以下实施例中未用到的成分或元素并不代表其不可实施，以下实施例仅是本发明优选的实施例，采用本发明所述的所有成分或元素均可达到本发明所述的发明效果。
本发明在具体实施中所使用的碳素材料成分如表1：
表1碳素材料成分
| 物料 | F.C％ | SiC％ | Fe2O3％ | 挥发份％ | 水份％ |
| 电极颗粒 | ≥95 | ||||
| 碳化硅 | ≤0.3 | ≥95 | ≤1 | ||
| 沥青 | ≥50 | ||||
| L-190石墨 | ≥90 | ≤2 | ≤1 | ||
| L-195石墨 | ≥95 | ≤1.5 | ≤0.8 | ||
| L-198石墨 | ≥98 | ≤1.0 | ≤0.6 |
实施例1
实施例1中所使用的碳素材料成分见表2：
表2碳素材料成分
| 物料 | F.C％ | SiC％ | Fe2O3％ | 挥发份％ | 水份％ |
| 电极颗粒 | ≥95 | ||||
| 碳化硅 | ≤0.3 | ≥95 | ≤1 | ||
| L-198石墨 | ≥98 | ≤1.0 | ≤0.6 |
先将表2粒度为100目的电极颗粒40％，L-198石墨5％，碳化硅10％，按配比混合好；再加入粒度为400目的超细碳素材料碳黑2％和超细碳素材料石墨3％；加入粒度为200目的防氧化剂金属硅1％、碳化硅1％、氮化硅1％；加入325目的非氧化物磨料，即碳化硅15％、氮化硼12％；接着加入酚醛树脂3％、木质素磺酸钙3％的结合剂；将以上配比好的组份在高速混碾机上混练15min出料，用315吨摩擦压砖机压制成(按照用户使用条件确定相应的产品尺寸)的产品，在180±5℃的温度条件下进行24h的烘干；然后将烘干的产品在真空油浸***中采用压力为0.5Mpa的高压沥青浸渍；将浸渍后的产品冷却后再在焙烧窑中进行焙烧，焙烧温度为500℃，焙烧时间为10hrs。
本实施例1的碳素保护套管材料应用于我国某重型机械集团公司的真空铸锭模上，产品的浇铸量比用高铝质保护套管高出20％，成本仅为现有进口同类产品的八分之一，使用效果很好。
实施例2
实施例2中所使用的碳素材料成分见表3：
表3碳素材料成分
| 物料 | F.C％ | SiC％ | Fe2O3％ | 挥发份％ | 水份％ |
| 电极颗粒 | ≥95 | ||||
| 碳化硅 | ≤0.3 | ≥95 | ≤1 | ||
| 沥青 | ≥50 | ||||
| L-195石墨 | ≥95 | ≤1.5 | ≤0.8 | ||
| L-198石墨 | ≥98 | ≤1.0 | ≤0.6 |
将表3的粒度为200目的碳素材料电极颗粒45％，L-195石墨2％，L-198石墨2％，碳化硅5％，沥青3％，按配比混合好；再加入粒度为700目的超细碳素材料碳黑2％以及沥青5％；加入粒度为250目的防氧化剂，即碳化硅2％，碳化硼3％；加入200目的非氧化物磨料，即碳化硅5％、氮化硅10％氮化硼10％；接着加入酚醛树脂2％、2％水玻璃作为结合剂；将以上配比好的组份在高速混碾机上混练8min出料，用315吨摩擦压砖机压制成(按照用户使用条件确定相应的产品尺寸)的产品，在180±5℃的温度条件下进行24h的烘干；然后将烘干的产品在真空油浸***中采用压力为0.8Mpa的高压沥青浸渍；将其冷却后再将产品在焙烧窑中焙烧，其焙烧温度为800℃，焙烧时间为4hrs。
本实施例2的碳素保护套管材料应用于我国某重型机械集团公司的铸锭模上，产品的浇铸量比用石墨保护套管高出20％，成本大幅下降，套管的使用寿命是现有技术的一倍以上，性能良好。
实施例3
实施例3中所使用的碳素材料成分见下表4：
表4碳素材料成分
| 物料 | F.C％ | SiC％ | Fe2O3％ | 挥发份％ | 水份％ |
| 电极颗粒 | ≥95 | ||||
| 碳化硅 | ≤0.3 | ≥95 | ≤1 | ||
| L-190石墨 | ≥90 | ≤2 | ≤1 | ||
| L-198石墨 | ≥98 | ≤1.0 | ≤0.6 |
将表4的粒度为50目的碳素材料电极颗粒40％，L-198石墨3％，碳化硅3％，按配比混合好；再加入粒度为900目的超细碳素材料碳黑5％及超细碳素材料石墨5％；加入粒度为325目的防氧化剂，即金属硅2％、碳化硅1％、碳化硼1％；加入250目的非氧化物磨料，即碳化硅10％，氮化硅10％，氮化硼10％；加入酚醛树脂2％，木质素磺酸钙3％，水玻璃2％作为结合剂；将以上配比好的组份在高速混碾机上混练12min出料，用315吨摩擦压砖机压制成(按照用户使用条件确定相应的产品尺寸)的产品，在180±5℃的温度条件下，在24h左右烘干；然后将烘干的产品在真空油浸***中采用压力为0.3Mpa的高压沥青浸渍；将其冷却后再将产品在焙烧窑中焙烧，其焙烧温度为650℃，焙烧时间为7hrs。
本实施例3的碳素保护套管应用于我国某铸造厂的铸锭模上，产品的浇铸量比用石墨或高铝质保护套管高出20％，表面抗冲刷能力强，强度明显高于现有技术，使用性能良好。
采用上述技术方案，所研制出的产品检测理化指标与现有国内外保护套管的理化指标相对比，结果见表5。
表5本发明与现有技术的理化指标对比
| 牌号 | 气孔率％ | 体积密度g/cm3 | 耐压强度Mpa | Fe2O3％ | F.C％ | SiC+Si％ |
| 本发明 | 19.5 | 1.85 | 15.2 | 1.8 | 66.2 | 24.2 |
| 现有技术123(进口) | 23.626.421.3 | 1.761.621.82 | 9.36.412.3 | 2.43.02.1 | 63.159.865.7 | 22.620.823.9 |
由表5可以看出，本发明研制出的碳素保护套管与同档次的现有技术和进口产品相比气孔率低、体积密度大、耐压强度高；含碳量高、含硅量高而Fe2O3含量低。该产品完全可作为真空铸锭保护套管的耐火材料使用，且制备成本低廉。
为了考察本发明制备的碳素保护套管作为真空铸锭保护管耐火材料的可行性，特地按照上述本发明的组份和制备方法生产了一批样块在我国某重型机械企业的真空炉上试用。在使用过程中本发明试验产品的浇铸量比现有技术高铝质和石墨质套管的进口产品还要高出20％，使用结果表明用本发明制备的碳素保护套管性能良好，生产效率高，使铸锭保护套管的使用寿命延长，降低了耐火材料的消耗和生产成本，完全可用来替代高铝质或石墨质产品。
Claims (3)
1.一种碳素保护套管耐火材料，其特征在于以质量百分比计包括以下组份：40％-60％的碳素材料，2％-10％的超细碳素材料，2％-5％的防氧化剂，20％-40％的非氧化物磨料，3％～8％的结合剂；
其中，所述的超细碳素材料是碳黑、石墨、沥青中的一种或一种以上，其粒度为400-1000目；所述的防氧化剂是金属硅、碳化硅、碳化硼、氮化硅中的一种或一种以上；其粒度为200-325目；所述的非氧化物磨料是碳化硅、氮化硅、氮化硼中的一种或一种以上；其粒度为200-325目；所述的结合剂是酚醛树脂、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素、木质素磺酸钙、水玻璃、亚硫酸纸浆废液中的一种或一种以上；所述的碳素材料是电极颗粒、石墨、沥青中的一种或一种以上，其粒度为4-200目。
2.一种根据权利要求1所述的碳素保护套管耐火材料的制备方法，其特征在于采用以下步骤进行制备：
a 以质量百分比计选用以下组份进行配比：40％-60％的碳素材料，2％-10％的超细碳素材料，2％-5％的防氧化剂，20％-40％的非氧化物磨料，3％～8％的结合剂；
b将以上配料混练8～15min，然后压制成所需尺寸的产品；
c将产品在180±5℃的温度条件下烘干；
d将烘干的产品在沥青中浸渍后进行冷却；
e最后将冷却后的产品在焙烧窑进行焙烧处理，焙烧温度为500-800℃，焙烧时间为4-10hrs。
3.根据权利要求2所述的碳素保护套管耐火材料的制备方法，其特征在于采用高压沥青浸渍，高压为0.2-0.8MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009101804926A CN101665365B (zh) | 2009-10-16 | 2009-10-16 | 碳素保护套管耐火材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009101804926A CN101665365B (zh) | 2009-10-16 | 2009-10-16 | 碳素保护套管耐火材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101665365A CN101665365A (zh) | 2010-03-10 |
| CN101665365B true CN101665365B (zh) | 2012-04-18 |
Family
ID=41802174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009101804926A Active CN101665365B (zh) | 2009-10-16 | 2009-10-16 | 碳素保护套管耐火材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101665365B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102212844B (zh) * | 2010-04-07 | 2014-10-01 | 中钢集团耐火材料有限公司 | 一种碳金属化合物复合材料 |
| CN101935230B (zh) * | 2010-08-27 | 2013-01-30 | 南通京通石墨设备有限公司 | 加工型浸渍石墨管生产方法 |
| CN102527953A (zh) * | 2012-01-20 | 2012-07-04 | 吴绍相 | 防爆水冷锭模 |
| CN104002460A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-08-27 | 龚孝祥 | 一种消除挤压内应力及微裂纹的石墨管制造方法 |
| CN106810274A (zh) * | 2015-12-01 | 2017-06-09 | 镇江市润州金山金属粉末厂 | 一种碳锌耐火材料 |
| CN105924171B (zh) * | 2016-03-30 | 2018-09-18 | 常州英诺新材料有限公司 | 一种耐氧化腐蚀和耐热冲击性能兼具的保护套管及其制备方法 |
| CN106986646A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-07-28 | 郑州嵩山硼业科技有限公司 | 一种抗氧化石墨电极 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101429038A (zh) * | 2007-11-07 | 2009-05-13 | 鞍钢集团耐火材料公司 | 一种树脂结合含碳耐火材料的加料方式 |
-
2009
- 2009-10-16 CN CN2009101804926A patent/CN101665365B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101429038A (zh) * | 2007-11-07 | 2009-05-13 | 鞍钢集团耐火材料公司 | 一种树脂结合含碳耐火材料的加料方式 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JP特开2000－309818A 2000.11.07 |
| 赵广荣.浅谈连铸用侵入式水口和长水口的结构与材质.《本钢技术》.1997,(第5期),第49-53页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101665365A (zh) | 2010-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101665365B (zh) | 碳素保护套管耐火材料及其制备方法 | |
| CN103588494B (zh) | 滑板砖及其制备方法 | |
| CN107698266B (zh) | 热风炉管道密封料及其制备方法 | |
| CN101429037B (zh) | 一种铝碳滑板砖及其制造方法 | |
| CN101220195B (zh) | 含纳米碳粉的酚醛树脂、纳米碳改性的低碳镁碳砖及制备方法 | |
| CN103113120B (zh) | 一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料 | |
| CN104926326B (zh) | 一种用于铁水包工作衬的Al2O3‑MgO‑SiC‑C砖及其制备方法 | |
| CN105859314B (zh) | 一种钢水冶炼设备用含碳喷补料及其制备方法 | |
| CN106187225B (zh) | 一种抗侵蚀镁碳砖及其制备方法 | |
| CN107382347A (zh) | 一种转炉挡渣用滑板砖及其制备方法 | |
| CN101747065A (zh) | 一种镁碳砖及其制备方法 | |
| CN101747063A (zh) | 一种铝镁碳砖及其制备方法 | |
| CN101143795A (zh) | 一种新型环保型捣打料及其制备方法 | |
| CN109467437B (zh) | 一种金属陶瓷复合耐磨材料及其制备方法 | |
| CN106938936B (zh) | 一种连铸用整体塞棒及其生产工艺 | |
| CN111333408A (zh) | 一种再生镁铝碳质中间包干式料及其制备方法 | |
| CN110330314A (zh) | 一种炼钢精炼炉内衬用低碳超低碳镁钙碳耐火材料及其制备方法 | |
| CN104961489B (zh) | 环保节能型铁水包用半轻质耐火浇注料 | |
| CN107324784A (zh) | 一种转炉挡渣用铝镁碳滑板砖及其制备方法 | |
| CN100410209C (zh) | 鱼雷罐内衬修补浇注料 | |
| CN107540394A (zh) | 一种干式料、及其制备方法和应用 | |
| CN107602099A (zh) | 一种含改性石墨转炉挡渣用低碳滑板砖及其制备方法 | |
| CN110105074A (zh) | 一种铸孔镶嵌锆板的镁碳质钢包滑板砖及其制备方法 | |
| CN108395228B (zh) | 烧成不油浸铬镁铝无碳质滑板砖及其制备方法 | |
| CN109663900A (zh) | 一种钢铁基复合板锤及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |