CN102441663A - 金属铝锌复合低碳铝碳滑板及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板，它是将原料经混炼、困料、成型，在150～300℃温度下热处理，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制：78～82wt%的刚玉、3～15wt%的铝锌金属复合粉、5-8wt%的活性氧化铝微粉、2～4wt%碳、含硼添加剂0～5wt%混合，外加4～4.5wt%的有机结合剂。本金属铝锌复合低碳铝碳滑板具有优良的抗热震性能，较高的热态强度，从而能更好适应钢种的变化，抑制钢液的侵蚀、冲刷和渗透，更好适应钢铁连铸向长寿、高效方向的发展。
Description
技术领域：
本发明属于炼钢连铸用耐火材料技术领域，涉及一种控制钢水流量的金属铝锌复合低碳铝碳滑板及制备方法。
背景技术：
随着炼钢连铸新技术的不断推广和应用及一些品种钢的开发，如高氧钢、钙处理钢、洁净钢等，滑板在使用过程中，受到强烈的热冲击、高温钢水的冲刷磨损，环境介质的侵蚀以及更大的温度波动，滑板的工作环境更为恶劣。目前连铸常用的铝碳质和铝锆碳质滑板，均不同程度存在裂纹、拉毛和氧化，影响使用寿命的进一步提高，从而不能更好适应连铸新技术的要求。并且铝碳质和铝锆碳质滑板采用高温烧成工艺，能源消耗较多，环境污染严重。
近年来采用“金属复合原位生成非氧化物结合”的工艺为高性能滑板的制备开辟一条新途径，即在低碳滑板材料中引入适量金属，采用不烧或低温处理工艺，使金属在高温应用过程中原位生成非氧化物陶瓷结合相，从而使材料具有优良的高温机械性能、抗氧化性和抗侵蚀性等。如：“金属Al-Si复合不烧铝碳滑板材料的热机械性能及显微结构”（岳卫东，聂洪波，钟香崇等；耐火材料，2006，40(3)：177-180）报道：加入的金属Al 和Si发生碳化和氮化等反应原位生成了非氧化物增强相，材料具有较高的高温强度和优良的抗热震性。
但金属Al-Si复合不烧铝碳滑板材料从300℃到Al出现金属结合强度的300-700℃的中温区域，由于树脂分解、氧化致使滑板中温强度明显降低，并在600℃左右产生强度低谷，从而使滑板在使用时滑动面易拉毛、拉断、铸孔不耐冲刷等，进而限制了其在大型钢包的应用。因此金属复合不烧滑板的中温强度和高温使用性能有待进一步提高。
发明内容：
本发明的目的是提供一种具有良好中温强度和高温强度、抗热震性、抗氧化性以及抗渣性的金属铝锌复合低碳铝碳滑板。
本发明的另一个目的是提供一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板的方法，该方法节能、环保、生产成本低。
本发明的技术方案是以下述方式实现的：
一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板，它是将原料经混练、困料、成型，在150～300℃温度下热处理，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制：78～82wt%的刚玉、3～15wt%的铝锌金属复合粉、5-8wt%的活性氧化铝微粉、2～4wt%碳、含硼添加剂0～5wt%混合，外加4～4.5wt%的有机结合剂。
本发明的技术方案还可以下述方式实现的：
一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板，它是将原料经混练、困料、成型，在260～300℃温度下热处理，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制：78～82wt%的刚玉、8.5～15wt%的铝锌金属复合粉、5-8wt%的活性氧化铝微粉、2～4wt%碳、含硼添加剂2.5～5wt%混合，外加4～4.5wt%的有机结合剂。
本发明的技术方案还可以下述方式实现的：
一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板，它是将原料经混练、困料、成型，在150～275℃温度下热处理，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制：78～82wt%的刚玉、8.5～15wt%的铝锌金属复合粉、5-8wt%的活性氧化铝微粉、2～4wt%碳、含硼添加剂2.5～5wt%混合，外加4～4.5wt%的有机结合剂。
所述的刚玉为白刚玉、致密刚玉、板状刚玉中的一种或几种，临界粒径为3mm。
所述的碳为树脂碳、石墨、碳黑中的一种或几种。
所述的含硼添加剂为碳化硼、氮化硼、硼化锆中的一种或几种，粒度小于0.044mm。
一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板的制备方法，将78～82wt%的刚玉、3～15wt%的铝锌金属复合粉、5-8wt%的活性氧化铝微粉、2～4wt%碳、含硼添加剂0～5wt%混合，外加4～4.5wt%的有机结合剂，经混练、困料、成型，在150～300℃温度下热处理，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制做成金属铝锌复合低碳滑板。
所述的铝锌金属复合粉配比为8.5～15wt%。
所述的含硼添加剂2.5～5wt%。
所述的热处理温度还可以是150～275℃。
所述的热处理温度还可以是260～300℃。
其中刚玉为白刚玉、致密刚玉、板状刚玉中的一种或几种，临界粒径为3mm；其中的碳为树脂碳、石墨、碳黑中的一种或几种；含硼添加剂为碳化硼、氮化硼、硼化锆中的一种或几种，粒度小于0.044mm。
采用以上技术方案，利用金属Al、Zn良好的塑性来提高滑板砖的成型致密度，利用金属Al、Zn低熔点，分别为660℃和419℃的特点，在较低温度下形成金属结合，并促进烧结，进而弥补因树脂挥发而引起的强度降低。金属Zn还具有较低的沸点907℃，Zn高温下挥发成气相，活性进一步提高，气相传质速度快，材料内的活性点密度增加，可促进Al与C、CO和N2原位反应生成Al4C3和AlN等非氧化物增强相。Al、Zn在氧化条件下先生成Al2O3和ZnO，并进一步反应生成锌铝尖晶石，并形成锌铝尖晶石致密层，有效阻碍氧气向材料内部扩散，提高滑板的抗氧化性。
本发明的积极效果是：
1 本发明具有碳含量低的特点，目前的铝碳、铝锆碳等滑板总碳含量10-14%，金属Al/Zn复合低碳Al2O3-C滑板的碳含量降到4％，降低了8-10％，尤其适合于低碳钢品种钢的浇铸。
2 本发明利用金属铝、锌的低熔点分别为660℃和419℃的特点，使该产品采用了不烧工艺，能有效节约能源，节省基建投资，降低劳动强度，缩短生产周期。
3 本发明由于利用金属Al在高温时能与C、CO和N2原位反应生成非氧化物Al4C3和AlN且Zn对Al反应生成非氧化物具有促进作用，且非氧化物对材料具有强化韧化作用，从而提高滑板砖的高温力学性能，并保持了较高的抗热震性。
4 本发明由于Al、Zn氧化后形成锌铝尖晶石致密层，显著提高制品的抗氧化性，有效减少滑板在使用中被氧化而被拉毛及热裂纹现象的发生，从而显著提高使用寿命。
5 本发明由于具有优良的抗热震性能，较高的热态强度，从而能更好适应钢种的变化，抑制钢液的侵蚀、冲刷和渗透，更好适应钢铁连铸向长寿、高效方向的发展，具有良好的社会效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板不烧砖的制备方法，按重量百分比，其原料组成为白刚玉25wt%、致密刚玉36 wt%、板状刚玉17 wt%、Al粉4.5 wt%、Zn粉0.5 wt%、活性氧化铝微粉10 wt%、石墨1 wt%、炭黑1 wt%、B4C 2 wt%、ZrB2 2 wt%、CaB6 1 wt%，外加4～4.5 wt%。
1) 先将粒度小于0.044mm、纯度大于98.5%的金属铝粉和粒度小于0.040mm、纯度大于99.5%的金属锌粉混合均匀，然后将刚玉细粉、活性氧化铝微粉、石墨、炭黑、B4C、 ZrB2和CaB6混合均匀，再加入事先混合的金属铝、锌复合粉，在双锥搅拌机中拌制成混合粉；
2) 分别取3-0mm的白刚玉颗粒、3-0mm的致密刚玉颗粒和3-0mm板状刚玉颗粒进行搅拌混合，另取4～4.5wt%树脂，先加入2/3，使其与板状刚玉颗粒充分混合，将颗粒充分包裹，然后再加入上述事先拌制的混合粉及剩余1/3树脂进一步充分混合；
3）将上述混合好的料进行24～30h困料，压制成型、150℃干燥24h，进行钻孔，再进行100～120℃干燥8h排除钻孔水分，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制成金属铝锌复合低碳铝碳滑板砖。其中干燥工艺要求如下：
所得产品的显气孔率为6.2%、常温耐压强度145MPa、高温抗折强度43 MPa。
实施例2
一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板不烧砖的制备方法，按重量百分比，其原料组成为白刚玉35wt%、致密刚玉29 wt%、板状刚玉15 wt%、Al粉14 wt%、Zn粉1 wt%、活性氧化铝微粉3 wt%、石墨2 wt%、B4C 1 wt%，外加4～4.5 wt%。
1) 先将粒度小于0.044mm、纯度大于98.5%的金属铝粉和粒度小于0.040mm、纯度大于99.5%的金属锌粉混合均匀，然后将刚玉细粉、活性氧化铝微粉、石墨和B4C混合均匀，再加入事先混合的金属铝、锌复合粉，在双锥搅拌机中拌制成混合粉；
2) 分别取3-0mm的白刚玉颗粒、3-0mm的致密刚玉颗粒和3-0mm板状刚玉颗粒进行搅拌混合，另取4～4.5wt%树脂，先加入2/3，使其与板状刚玉颗粒充分混合，将颗粒充分包裹，然后再加入上述事先拌制的混合粉及剩余1/3树脂进一步充分混合；
3）将上述混合好的料进行24～30h困料，压制成型、300℃干燥24h，进行钻孔，再进行100～120℃干燥8h排除钻孔水分，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制成金属铝锌复合低碳铝碳滑板砖，其中≤150℃的干燥工艺要求如实施例1。
所得产品的显气孔率为3.8%、常温耐压强度191MPa、高温抗折强度54MPa。
实施例3
一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板不烧砖的制备方法，按重量百分比，其原料组成为致密刚玉33 wt%、板状刚玉49wt%、Al粉8 wt%、Zn粉3 wt%、活性氧化铝微粉5 wt%、B4C 1 wt%、ZrB2 1 wt%，外加4～4.5 wt%。
1) 先将粒度小于0.044mm、纯度大于98.5%的金属铝粉和粒度小于0.040mm、纯度大于99.5%的金属锌粉混合均匀，然后将刚玉细粉、活性氧化铝微粉、B4C和ZrB2混合均匀，再加入事先混合的金属铝、锌复合粉，在双锥搅拌机中拌制成混合粉；
2) 分别取3-0mm的白刚玉颗粒、3-0mm的致密刚玉颗粒和3-0mm板状刚玉颗粒进行搅拌混合，另取4～4.5wt%树脂，先加入2/3，使其与板状刚玉颗粒充分混合，将颗粒充分包裹，然后再加入上述事先拌制的混合粉及剩余1/3树脂进一步充分混合；
3）将上述混合好的料进行24～30h困料，压制成型、175℃干燥24h，进行钻孔，再进行100～120℃干燥8h排除钻孔水分，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制成金属铝锌复合低碳铝碳滑板砖，其中≤150℃的干燥工艺要求如实施例1。
所得产品的显气孔率为3.5%、常温耐压强度188MPa、高温抗折强度52MPa。
实施例4
一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板不烧砖的制备方法，按重量百分比，其原料组成为板状刚玉78wt%、Al粉5wt%、Zn粉2.5 wt%、活性氧化铝微粉6 wt%、炭黑2 wt%、B4C 1 wt%、ZrB2 3 wt%，外加4～4.5 wt%。
1) 先将粒度小于0.044mm、纯度大于98.5%的金属铝粉和粒度小于0.040mm、纯度大于99.5%的金属锌粉混合均匀，然后将刚玉细粉、活性氧化铝微粉、炭黑、B4C和ZrB2混合均匀，再加入事先混合的金属铝、锌复合粉，在双锥搅拌机中拌制成混合粉；
2) 分别取3-0mm的白刚玉颗粒、3-0mm的致密刚玉颗粒和3-0mm板状刚玉颗粒进行搅拌混合，另取4～4.5wt%树脂，先加入2/3，使其与板状刚玉颗粒充分混合，将颗粒充分包裹，然后再加入上述事先拌制的混合粉及剩余1/3树脂进一步充分混合；
3）将上述混合好的料进行24～30h困料，压制成型、260℃干燥24h，进行钻孔，再进行100～120℃干燥8h排除钻孔水分，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制成金属铝锌复合低碳铝碳滑板砖，其中≤150℃的干燥工艺要求如实施例1。
所得产品的显气孔率为4.8%、常温耐压强度158MPa、高温抗折强度45MPa。
实施例5
一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板不烧砖的制备方法，按重量百分比，其原料组成为白刚玉35wt%、致密刚玉47wt%、Al粉10wt%、Zn粉1 wt%、活性氧化铝微粉5 wt%、石墨2 wt%，外加4～4.5 wt%。
1) 先将粒度小于0.044mm、纯度大于98.5%的金属铝粉和粒度小于0.040mm、纯度大于99.5%的金属锌粉混合均匀，然后将刚玉细粉、活性氧化铝微粉和石墨混合均匀，再加入事先混合的金属铝、锌复合粉，在双锥搅拌机中拌制成混合粉；
2) 分别取3-0mm的白刚玉颗粒、3-0mm的致密刚玉颗粒和3-0mm板状刚玉颗粒进行搅拌混合，另取4～4.5wt%树脂，先加入2/3，使其与板状刚玉颗粒充分混合，将颗粒充分包裹，然后再加入上述事先拌制的混合粉及剩余1/3树脂进一步充分混合；
3）将上述混合好的料进行24～30h困料，压制成型、300℃干燥24h，进行钻孔，再进行100～120℃干燥8h排除钻孔水分，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制成金属铝锌复合低碳铝碳滑板砖，其中≤150℃的干燥工艺要求如实施例1。
所得产品的显气孔率为4.2%、常温耐压强度176MPa、高温抗折强度52MPa。
Claims (10)
1.一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板，它是将原料经混炼、困料、成型，在150～300℃温度下热处理，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制：78～82wt%的刚玉、3～15wt%的铝锌金属复合粉、5-8wt%的活性氧化铝微粉、2～4wt%碳、含硼添加剂0～5wt%混合，外加4～4.5wt%的有机结合剂。
2.一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板，它是将原料经混炼、困料、成型，在150～175℃温度下热处理，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制：78～82wt%的刚玉、8.5～15wt%的铝锌金属复合粉、5-8wt%的活性氧化铝微粉、2～4wt%碳、含硼添加剂2.5～5wt%混合，外加4～4.5wt%的有机结合剂。
3.一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板，它是将原料经混炼、困料、成型，在260～300℃温度下热处理，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制：78～82wt%的刚玉、8.5～15wt%的铝锌金属复合粉、5-8wt%的活性氧化铝微粉、2～4wt%碳、含硼添加剂2.5～5wt%混合，外加4～4.5wt%的有机结合剂。
4.根据权利要求1、2或3任一所述的金属铝锌复合低碳铝碳滑板，其特征在于：所述的碳为树脂碳、石墨、碳黑中的一种或几种。
5.根据权利要求1、2或3任一所述的金属铝锌复合低碳铝碳滑板，其特特征在于：所述的含硼添加剂为碳化硼、氮化硼、硼化锆中的一种或几种，粒度小于0.044mm；所得产品的显气孔率为4.2%、常温耐压强度176MPa、高温抗折强度52MPa。
6.根据权利要求1、2或3任一所述的金属铝锌复合低碳铝碳滑板，其特征在于：所述的刚玉为白刚玉、致密刚玉、板状刚玉中的一种或几种，临界粒径为3mm。
7.一种金属铝锌复合低碳铝碳滑板的制备方法，将78～82wt%的刚玉、3～15wt%的铝锌金属复合粉、5-8wt%的活性氧化铝微粉、2～4wt%碳、含硼添加剂0～5wt%混合，外加4～4.5wt%的有机结合剂，经混炼、困料、成型，在150～300℃温度下热处理，然后进行浸油、干馏、清砂、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制做成金属铝锌复合低碳滑板。
8.根据权利要求7所述的金属铝锌复合低碳铝碳滑板，其特征在于：所述的铝锌金属复合粉配比为8.5～15wt%。
9.根据权利要求8所述的金属铝锌复合低碳铝碳滑板，其特征在于：所述的含硼添加剂2.5～5wt%。
10.根据权利要求7、8、9所述的金属铝锌复合低碳铝碳滑板，其特征在于：所述的热处理温度为150～175℃或261～300℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120509 |