CN102898154A

CN102898154A - 一种碳化硅滑板及其制备方法

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Publication number: CN102898154A
Application number: CN2011102174377A
Authority: CN
Inventors: 杨建华; 刘国强
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: CN102898154B

Abstract

一种碳化硅滑板及其制备方法，碳化硅滑板成分质量百分为：碳化硅粒度3～5mm 15～25％、粒度1～3mm 30～40％，氧化铝颗粒，粒度不大于1mm 10～20％，氧化铝粉粒度不大于325目10～16％、碳素材料8～16％，防氧化剂3～7％，结合剂外加4～7％。本发明利用碳化硅材料耐高温性能好，抗震性能和抗侵蚀性能优异的特点，同时引入氧化铝材料实现滑板在高温条件下的反应烧结，而且，防氧化剂的加入能够填充滑板内部空隙，提高滑板体积密度和强度，从而提高其抗氧化性能。

Description

一种碳化硅滑板及其制备方法

技术领域

本发明属于功能耐火材料技术领域，尤其涉及一种碳化硅滑板及其制备方法。

背景技术

滑动水口是连铸用功能耐火材料，是炼钢连铸设备的重要部件和控制钢水流出的阀门，具有能准确控制钢水流速、流量等诸多优势，因此，在世界钢铁企业的连铸工序中得到广泛应用。滑板使用条件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能、抗冲刷性能。

我国钢铁企业经历几十年的发展，钢包滑动水口已成为钢铁工业快速发展的重要工艺技术革新之一，国内绝大多数钢包、中间包均具备了滑动水口***，滑动水口已成为炼钢生产必需的功能性耐火材料，随着中国及世界钢铁工业的发展，滑动水口的需求得到更大的发展空间，高性能、长寿命滑动水口的应用和需求成为必需。

为适应控制钢水流速等使用条件和用户要求，经过对原有滑板的分析，造成滑板使用寿命低的主要问题是滑板砖在控制钢水流速时拉动频繁，加上高温和冲击力，滑板砖的中心孔扩孔太快，造成滑板不能多次连续使用，影响使用寿命。由于滑板使用条件苛刻，在性能指标、尺寸和加工精度、质量稳定性等方面都有着非常高的要求。对滑板的性能要求是要具有良好的高温强度、抗磨损性、抗热震性、抗渣性、抗剥落性，而滑板材质的选择和组成设计是影响滑板性能及使用效果最基本的因素，为提高滑板的使用安全可靠性和使用次数，滑板的材质从其开始应用就一直在优化和发展中，目前大都使用镶嵌氧化锆铝碳滑板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅滑板及其制备方法，利用碳化硅材料耐高温性能好，抗震性能和抗侵蚀性能优异的特点，取代镶嵌氧化锆铝碳滑板。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种碳化硅滑板，其成分质量百分比为：碳化硅粒度3～5mm15～25％、粒度1～3mm 30～40％，氧化铝颗粒，粒度不大于1mm 10～20％，氧化铝粉粒度不大于325目10～16％、碳素材料8～16％，防氧化剂3～7％，外加结合剂4～7％，结合剂的添加量为按前述成分总量计算的百分含量。

进一步，所述的碳化硅中SiC质量百分含量不小于96％。

又，所述的氧化铝颗粒包括高铝矾土，棕刚玉，亚白刚玉，白刚玉，板状刚玉中一种以上，其中高铝矾土中Al₂O₃质量百分含量不小于88％，棕刚玉和亚白刚玉中Al₂O₃质量百分含量不小于91％，白刚玉和板状刚玉中Al₂O₃质量百分含量不小于96％。

所述的氧化铝粉为白刚玉，板状刚玉，活性氧化铝中一种以上。

所述的碳素材料包括石墨，焦炭，炭黑中一种以上，粒度不大于325目。

所述的防氧化剂为金属硅粉和铝粉中一种以上。

所述的结合剂包括煤焦油、沥青、酚醛树脂、有机硅树脂中一种以上。

碳化硅材料具有强的共价键结合特性，赋予它具有良好的稳定性；同时具有仅次于金刚石的硬度，赋予它优良的耐磨性，同时具有较高的高温强度、高热导率、低的膨胀系数以及良好的抗热震性能，使它成为具有优异的高温性能、低膨胀、耐磨损、耐腐蚀的耐火材料。

本发明碳化硅滑板的制备方法，按上述配比先将原料中的粉料进行预混制成混合粉，再按颗粒→结合剂→混合粉的加料顺序进行混练，困料后机压成型，砖坯经干燥后经1350℃～1450℃还原气氛中烧成，还原气氛中氧气的浓度低于一氧化碳的浓度。

本发明的有益效果：

本发明制备的碳化硅滑板组织结构致密，耐磨性能和抗氧化性能好，并且具有强度高、抗侵蚀、抗冲刷、热震稳定性好、寿命长等特点，很好的解决了原有滑板不耐侵蚀、热震稳定性差的问题，使滑板的使用次数由1～2次提高到4～5次。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

本实施例中采用的原料及质量百分含量为：3～5mm碳化硅25％，1～3mm碳化硅30％，不大于1mm高铝矾土颗粒20％，不大于325目白刚玉粉10％，石墨8％，硅粉3％，铝粉4％，外加酚醛树脂结合剂7％。

制备工艺过程为：先将白刚玉粉，石墨，硅粉，铝粉进行预混制成混合粉，再将碳化硅颗粒、高铝矾土颗粒与酚醛树脂混合均匀，然后加入混合粉拌匀，困料后机压成型，砖坯干燥后经1450℃还原气氛烧成即制得碳化硅滑板。

实施例2

本实施例中采用的原料及质量百分含量为：3～5mm碳化硅15％，1～3mm碳化硅40％，不大于1mm白刚玉颗粒5％，不大于1mm板状刚玉颗粒5％，不大于325目白刚玉粉10％，不大于325目板状刚玉粉6％，焦炭9％，炭黑7％，铝粉3％，外加焦油结合剂2％，外加沥青结合剂2％。

制备工艺过程为：先将白刚玉粉，板状刚玉粉，焦炭，炭黑，铝粉进行预混制成混合粉，再将碳化硅颗粒、白刚玉颗粒、板状刚玉颗粒与焦油和沥青混合均匀，然后加入混合粉拌匀，困料后机压成型，砖坯干燥后经1400℃还原气氛烧成即制得碳化硅滑板。

实施例3

本实施例中采用的原料及质量百分含量为：3～5mm碳化硅18％，1～3mm碳化硅37％，不大于1mm棕刚玉颗粒3％，不大于1mm亚白刚玉颗粒7％，不大于325目白刚玉粉8％，活性氧化铝粉8％，焦炭9％，石墨7％，硅粉3％，外加有机硅树脂结合剂5％。

制备工艺过程为：先将白刚玉粉，活性氧化铝粉，焦炭，石墨，硅粉进行预混制成混合粉，再将碳化硅颗粒、亚白刚玉颗粒、棕刚玉颗粒与有机硅树脂混合均匀，然后加入混合粉拌匀，困料后机压成型，砖坯干燥后经1350℃还原气氛烧成即制得碳化硅滑板。

实施例4

本实施例中采用的原料及质量百分含量为：3～5mm碳化硅20％，1～3mm碳化硅35％，不大于1mm高铝矾土颗粒5％，不大于1mm棕刚玉颗粒3％，不大于1mm亚白刚玉颗粒7％，不大于325目板状刚玉粉5％，不大于325目白刚玉粉5％，活性氧化铝粉3％，炭黑4％，焦炭5％，石墨3％，铝粉2％，硅粉3％，外加酚醛树脂结合剂5％。

制备工艺过程为：先将白刚玉粉，板状刚玉粉，活性氧化铝粉，炭黑，焦炭，石墨，铝粉，硅粉进行预混制成混合粉，再将碳化硅颗粒、高铝矾土颗粒、亚白刚玉颗粒、棕刚玉颗粒与酚醛树脂混合均匀，然后加入混合粉拌匀，困料后机压成型，砖坯干燥后经1380℃还原气氛烧成即制得碳化硅滑板。

实施例5

本实施例中采用的原料及质量百分含量为：3～5mm碳化硅22％，1～3mm碳化硅34％，不大于1mm高铝矾土颗粒6％，不大于1mm棕刚玉颗粒5％，不大于1mm亚白刚玉颗粒6％，不大于325目板状刚玉粉4％，不大于325目白刚玉粉5％，活性氧化铝粉4％，炭黑3％，焦炭5％，石墨2％，铝粉2％，硅粉2％，外加酚醛树脂结合剂6％。

制备工艺过程为：先将白刚玉粉，板状刚玉粉，活性氧化铝粉，炭黑，焦炭，石墨，铝粉，硅粉进行预混制成混合粉，再将碳化硅颗粒、高铝矾土颗粒、亚白刚玉颗粒、棕刚玉颗粒与酚醛树脂混合均匀，然后加入混合粉拌匀，困料后机压成型，砖坯干燥后经1400℃还原气氛烧成即制得碳化硅滑板。

实施例6

本实施例中采用的原料及质量百分含量为：3～5mm碳化硅20％，1～3mm碳化硅36％，不大于1mm高铝矾土颗粒5％，不大于1mm棕刚玉颗粒5％，不大于1mm亚白刚玉颗粒6％，不大于325目板状刚玉粉4％，不大于325目白刚玉粉4％，活性氧化铝粉2％，炭黑5％，焦炭4％，石墨3％，铝粉3％，硅粉2％，外加酚醛树脂结合剂5％。

表1 单位：质量百分比

本发明所制备的碳化硅滑板组织结构致密，耐磨性能和抗氧化性能好，并且具有强度高、抗侵蚀、抗冲刷、热震稳定性好、寿命长等特点，很好的解决了原有滑板不耐侵蚀、热震稳定性差的问题，可使原来的钢包滑板的使用次数由1～2次提高到4～5次，对钢包热周转和成本控制非常有利，推广前景广泛。

Claims

1.一种碳化硅滑板，其成分质量百分比为：

碳化硅粒度3～5mm 15～25％，粒度1～3mm 30～40％，

氧化铝颗粒，粒度不大于1mm 10～20％，

氧化铝粉粒度不大于325目 10～16％，

碳素材料 8～16％，

防氧化剂 3～7％，

外加结合剂 4～7％。

2.如权利要求1所述的碳化硅滑板，其特征在于，所述的碳化硅中SiC质量百分含量不小于96％。

3.如权利要求1所述的碳化硅滑板，其特征在于，所用的氧化铝颗粒包括高铝矾土、棕刚玉、亚白刚玉、白刚玉、板状刚玉中一种以上，其中高铝矾土中Al₂O₃质量百分含量不小于88％，棕刚玉和亚白刚玉中Al₂O₃质量百分含量不小于91％，白刚玉和板状刚玉中Al₂O₃质量百分含量不小于96％。

4.如权利要求1所述的碳化硅滑板，其特征在于，所述的氧化铝粉为白刚玉、板状刚玉、活性氧化铝中一种以上。

5.如权利要求1所述的碳化硅滑板，其特征在于，所述的碳素材料包括石墨、焦炭、炭黑中一种以上，粒度不大于325目。

6.如权利要求1所述的碳化硅滑板，其特征在于，所述的防氧化剂为金属硅粉和铝粉中一种以上。

7.如权利要求1所述的碳化硅滑板，其特征在于，所述的结合剂包括煤焦油、沥青、酚醛树脂、有机硅树脂中一种以上。

8.如权利要求1所述的碳化硅滑板的制备方法，按上述配比将原料中的氧化铝粉、碳素材料、防氧化剂进行预混制成混合粉，再按碳化硅颗粒、氧化铝颗粒→结合剂→混合粉的加料顺序进行混练，困料后机压成型，砖坯经干燥后经1350℃～1450℃还原气氛中烧成碳化硅滑板，该还原气氛中氧气浓度低于一氧化碳浓度。