CN103464738B - 添加钛的金属结合滑板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种添加钛的金属结合滑板及其生产方法，原料为刚玉颗粒、刚玉细粉、活性氧化铝粉、碳化硅细粉、金属铝粉、金属硅粉、金属钛粉、炭黑和碳化硼，外加酚醛树脂。生产时将粉料加入混炼机混合均匀；再加入颗粒料和酚醛树脂，混合均匀，经压制得到毛坯；将毛坯烘干后中温处理10-14h，经自然冷却，得到添加钛的金属结合滑板。本发明产品的耐压强度为140-260MPa，高温抗折强度为30-35MPa；通过引入金属钛取代部分金属铝，可降低钢水中氧化铝的含量，降低在浇钢过程中由于氧化铝转变为铝酸钙造成浸入式水口结瘤断浇的几率，延长其使用寿命。本发明的生产方法简单，成本较低，利于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼钢生产中钢包滑板水口系列中的滑板砖，特别是涉及一种添加钛的金属结合滑板及其生产方法。
背景技术
自上世纪70年代以来，滑动水口已成为钢铁工业快速发展的重要技术革新之一，现在国内外绝大多数钢包、中间包都装上了滑动水口***。滑板是滑动水口的关键组成部分，是直接控制钢水、决定滑动水口功能的重要部件，使用过程中该部件由于需要长时期承受高温钢液的化学侵蚀和物理冲刷，加之激烈且瞬变的热冲击和机械磨损作用，使用条件较为苛刻，同时为实现自由开闭钢流，滑动面平整度及其板型尺寸均需严格要求。因此，要求滑板必须具有高强度、耐磨损、耐渣蚀和热震稳定性好等特性。
现有的金属结合滑板在材料中引入了大量金属铝粉，这些金属铝粉在浇钢过程中容易与钢水中的氧结合生成氧化铝，过量的氧化铝容易造成浸入式水口结瘤堵塞，该现象尤其在铝镇静钢中表现得特别明显。该滑板耐火材料在强度、热震稳定性和耐磨性等方面需要提高，不能满足现代钢铁工业快速发展的使用要求，因而迫切希望研制出耐压强度和抗折强度高、使用寿命长、可塑性与延伸性好的滑板制品。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：克服现有技术中的缺陷，提出一种延伸性好、耐压强度和抗折强度高的金属结合滑板及其生产方法。
本发明的技术方案：
一种添加钛的金属结合滑板，按重量百分比计的原料组成为：50-70%的刚玉颗粒、5-20%的刚玉细粉、5-15%的活性氧化铝粉、3-10%的碳化硅细粉、2-10%的金属铝粉、1-5%的金属硅粉、0.5-5%的金属钛粉、0.5-5%的炭黑、0.5-2%的碳化硼，上述原料总量为100%，外加上述原料总量3.5-5.5%的热固性酚醛树脂。
所述刚玉颗粒包括2mm＜粒径≤3mm的刚玉5-15%、1mm＜粒径≤2mm的刚玉15-35%、0.5mm＜粒径≤1mm的刚玉15-20%、0mm＜粒径≤0.5mm的刚玉10-20%粒，刚玉颗粒中Al2O3含量≥99.0%。
所述刚玉细粉粒径≤0.045mm，其中Al2O3含量≥99.0%。
所述活性氧化铝粉的粒径≤0.045mm，其中Al2O3含量≥99.7%、Na2O含量≤0.11%。
所述碳化硅细粉粒径≤0.045mm，其中SiC含量≥96.0%。
所述金属铝粉包括 0mm＜粒径≤0.088mm和0.088mm＜粒径≤0.28mm的铝粉两种，二者的重量比为3:1~2:1，其中的金属铝含量≥99.0%。
所述金属硅粉包括 0.02mm＜粒径≤0.045mm和粒径≤0.02mm的金属硅粉两种，二者的重量比为1:2，其中的金属硅含量≥99.0%。
所述金属钛粉的粒径≤0.045mm，金属钛含量≥98.0%；所述碳化硼的粒径≤0.045mm，碳化硼含量≥98.0%；所述炭黑的粒径≤0.088mm，碳含量≥98.0%。
金属结合滑板的生产方法为：按配比称取各原料，将其中的粉料加入锥形混炼机，包括刚玉细粉、活性氧化铝粉、碳化硅细粉、金属硅粉、金属铝粉、金属钛粉、炭黑、碳化硼，混合均匀，得到混合粉料，装袋备用；将其余的颗粒料加入湿碾机，混合均匀，然后加入热固性酚醛树脂，混合3-5min后加入混合粉料，混碾25-40min，经压制成型，得到毛坯；将毛坯在220-260℃下进行烘干，最后在780-800度中温处理10-14h，经自然冷却至250℃以下，即得到添加钛的金属结合滑板。
所述中温处理时的升温曲线如下：毛坯由室温经10h逐渐升温至400℃，再经19h由400℃逐渐升温至780-800℃。
本发明的积极有益效果：
1、本发明配方科学，组分间配伍性好，通过引入金属钛形成复合金属结合滑板，与单纯的金属铝结合滑板相比性能有较大提高。经检测本发明产品性能如下：显气孔率3-8%，耐压强度140-260MPa，高温抗折强度30-35MPa（1450℃×0.5h），而相同条件下单纯的金属铝结合滑板的高温抗折强度不足22MPa。
2、本发明采用金属铝和金属钛的复合金属结合滑板替代单一的金属铝结合滑板，其中金属钛作为滑板中的抗氧化剂，同时它也是钢材与合金中的重要元素，该材料不但能显著提高制品的耐高温性能，延长其使用寿命，同时适量的金属钛还能提高钢材的可塑性与延伸性。
3、本发明通过引入金属钛取代部分金属铝，可降低钢水中氧化铝的含量，降低在浇钢过程中由于氧化铝转变为铝酸钙造成浸入式水口结瘤断浇的几率，延长其使用寿命。
4、本发明工艺中对原料粒度的大小和配比有严格要求，粒度级配合理；通过中温处理钛可以与空气中的氮气和材料中的碳反应生成碳化钛和氮化钛，可以明显提高制品的耐高温性能，同时合适的处理温度可以有效控制碳化铝和氮化铝的生成，对金属结合滑板的水化可起到抑制作用。
5、本发明的金属结合滑板生产方法简单，成本较低，利于推广应用。
具体实施方式
以下实施例是为了进一步说明本发明，并不表示对本发明的任何限制。文中如没有特别说明，其中的百分含量均为重量百分含量。
实施例1：一种添加钛的金属结合滑板，按重量百分比计的原料组成为：65%的刚玉颗粒、10%的刚玉细粉、5%的活性氧化铝粉、6%碳化硅细粉、5%的金属铝粉、3%金属硅粉，金属钛粉3%，2%炭黑，1%碳化硼，上述原料总量为100%，外加4.2%的热固性酚醛树脂。
其中刚玉颗粒包括2mm＜粒径≤3mm的刚玉10%、1mm＜粒径≤2mm的刚玉20%、0.5mm＜粒径≤1mm的刚玉20%、0mm＜粒径≤0.5mm的刚玉15%粒，刚玉颗粒中Al2O3含量≥99.0%。
刚玉细粉粒径≤0.045mm，其中Al2O3含量≥99.0%。
生产方法：按配比称取各原料，将其中的粉料加入锥形混炼机，包括刚玉细粉、活性氧化铝粉、碳化硅细粉、金属硅粉、金属铝粉、金属钛粉、炭黑、碳化硼，混合均匀，得到混合粉料，装袋备用；将其余的颗粒料加入到湿碾机中混合均匀，然后加入酚醛树脂，混合3-5min，再加入混合均匀的粉料，混碾25-40min，在摩擦压力机上压制成型，得到毛坯；将毛坯在220-260℃条件下烘干，最后在780-800度中温处理10-14h，经自然冷却至250℃以下，即得到添加钛的金属结合滑板。
中温处理时的升温曲线如下：将毛坯加热，由室温经10h逐渐升温至400℃，再经19h由400℃逐渐升温至780-800℃。
实施例2：添加钛的金属结合滑板，原料组成见表1。
原料中65%的刚玉颗粒：包括2mm＜粒径≤3mm的刚玉5%、1mm＜粒径≤2mm的刚玉25%、0.5mm＜粒径≤1mm的刚玉15%、0mm＜粒径≤0.5mm的刚玉20%粒，刚玉颗粒中Al2O3含量≥99.0%。
刚玉细粉粒径≤0.045mm，其中Al2O3含量≥99.0%；活性氧化铝粉的粒径≤0.045mm，其中Al2O3含量≥99.7%、Na2O含量≤0.11%。
碳化硅细粉粒径≤0.045mm，其中SiC含量≥96.0%；金属铝粉包括 0mm＜粒径≤0.088mm和0.088mm＜粒径≤0.28mm的铝粉两种，二者的重量比为3:1~2:1，其中的金属铝含量≥99.0%。
金属硅粉包括 0.02mm＜粒径≤0.045mm和粒径≤0.02mm的金属硅粉两种，二者的重量比为1:2，金属硅含量≥99.0%。
金属钛粉粒径≤0.045mm，金属钛含量≥98.0%；碳化硼粒径≤0.045mm，碳化硼含量≥98.0%；炭黑粒径≤0.088mm，其中碳含量≥98.0%。
生产方法：先按配比称取各原料，将其中的细粉物料加入锥形混炼机混合均匀，装袋；将其余的颗粒料加入到湿碾机中混合均匀，然后加入酚醛树脂，混合3-5min，然后加入混合均匀的细粉物料混碾25-40min，在摩擦压力机上压制成型，得到毛坯；将毛坯在220-260℃条件下烘干，最后在780-800℃中温处理12-14h，经自然冷却至250℃以下，即得到添加钛的金属结合滑板。
中温处理时的升温曲线如下：毛坯由室温经10h逐渐升温至400℃，再经19h由400℃逐渐升温至780-800℃。
实施例3：添加钛的金属结合滑板，原料组成见表1。
原料中65%的刚玉颗粒：包括2mm＜粒径≤3mm的刚玉15%、1mm＜粒径≤2mm的刚玉25%、0.5mm＜粒径≤1mm的刚玉15%、0mm＜粒径≤0.5mm的刚玉10%粒，刚玉颗粒中Al2O3含量≥99.0%。其他要求和生产方法同例1。
实施例4：添加钛的金属结合滑板，原料组成见表1。
原料中56%的刚玉颗粒：包括2mm＜粒径≤3mm的刚玉10%、1mm＜粒径≤2mm的刚玉15%、0.5mm＜粒径≤1mm的刚玉15%、0mm＜粒径≤0.5mm的刚玉16%粒，刚玉颗粒中Al2O3含量≥99.0%。其他要求和生产方法同例1。
实施例5：添加钛的金属结合滑板，原料组成见表1。
原料中50%的刚玉颗粒：包括2mm＜粒径≤3mm的刚玉8%、1mm＜粒径≤2mm的刚玉15%、0.5mm＜粒径≤1mm的刚玉15%、0mm＜粒径≤0.5mm的刚玉12%粒，刚玉颗粒中Al2O3含量≥99.0%。其他要求和生产方法同例1。
实施例6：添加钛的金属结合滑板，原料组成见表1。
原料中70%的刚玉颗粒：包括2mm＜粒径≤3mm的刚玉12%、1mm＜粒径≤2mm的刚玉33%、0.5mm＜粒径≤1mm的刚玉15%、0mm＜粒径≤0.5mm的刚玉10%粒，刚玉颗粒中Al2O3含量≥99.0%。其他要求和生产方法同例2。
实施例7：添加钛的金属结合滑板，原料组成见表1。
原料中60%的刚玉颗粒：包括2mm＜粒径≤3mm的刚玉10%、1mm＜粒径≤2mm的刚玉20%、0.5mm＜粒径≤1mm的刚玉20%、0mm＜粒径≤0.5mm的刚玉10%粒，刚玉颗粒中Al2O3含量≥99.0%。其他要求和生产方法同例2。
实施例8：添加钛的金属结合滑板，原料组成见表1。
原料中68%的刚玉颗粒：包括2mm＜粒径≤3mm的刚玉8%、1mm＜粒径≤2mm的刚玉25%、0.5mm＜粒径≤1mm的刚玉15%、0mm＜粒径≤0.5mm的刚玉20%粒，刚玉颗粒中Al2O3含量≥99.0%。其他要求和生产方法同例2。
表1：各实施例中滑板的原料成分（以重量百分比计，%）
Claims (9)
1.一种添加钛的金属结合滑板的生产方法，其特征在于：按重量百分比计，原料组成为：50-70%的刚玉颗粒、5-20%的刚玉细粉、5-15%的活性氧化铝粉、3-10%的碳化硅细粉、2-10%的金属铝粉、1-5%的金属硅粉、0.5-5%的金属钛粉、0.5-5%的炭黑、0.5-2%的碳化硼，上述原料总量为100%，外加上述原料总量3.5-5.5%的热固性酚醛树脂；
按配比称取各原料，将其中的粉料加入锥形混炼机，包括刚玉细粉、活性氧化铝粉、碳化硅细粉、金属硅粉、金属铝粉、金属钛粉、炭黑、碳化硼，混合均匀，得到混合粉料，装袋备用；将其余的颗粒料加入湿碾机，混合均匀，然后加入热固性酚醛树脂，混合3-5min后加入混合粉料，混碾25-40min，经压制成型，得到毛坯；将毛坯在220-260℃下进行烘干，最后在780-800度中温处理10-14h，经自然冷却至250℃以下，即得到添加钛的金属结合滑板。
2.根据权利要求1所述的金属结合滑板的生产方法，其特征在于：所述刚玉颗粒包括2mm＜粒径≤3mm的刚玉5-15%、1mm＜粒径≤2mm的刚玉15-35%、0.5mm＜粒径≤1mm的刚玉15-20%、0mm＜粒径≤0.5mm的刚玉10-20%粒，刚玉颗粒中Al2O3含量≥99.0%。
3.根据权利要求1所述的金属结合滑板的生产方法，其特征在于：所述刚玉细粉粒径≤0.045mm，其中Al2O3含量≥99.0%。
4.根据权利要求1所述的金属结合滑板的生产方法，其特征在于：所述活性氧化铝粉的粒径≤0.045mm，其中Al2O3含量≥99.7%、Na2O含量≤0.11%。
5.根据权利要求1所述的金属结合滑板的生产方法，其特征在于：所述碳化硅细粉粒径≤0.045mm，其中SiC含量≥96.0%。
6.根据权利要求1-5任一项所述的金属结合滑板的生产方法，其特征在于：所述金属铝粉包括 0mm＜粒径≤0.088mm和0.088mm＜粒径≤0.28mm的铝粉两种，二者的重量比为3:1~2:1，其中的金属铝含量≥99.0%。
7.根据权利要求6所述的金属结合滑板的生产方法，其特征在于：所述金属硅粉包括 0.02mm＜粒径≤0.045mm和粒径≤0.02mm的金属硅粉两种，二者的重量比为1:2，其中的金属硅含量≥99.0%。
8.根据权利要求7所述的金属结合滑板的生产方法，其特征在于：所述金属钛粉的粒径≤0.045mm，金属钛含量≥98.0%；所述碳化硼的粒径≤0.045mm，碳化硼含量≥98.0%；所述炭黑的粒径≤0.088mm，碳含量≥98.0%。
9.根据权利要求1所述的金属结合滑板的生产方法，其特征在于：所述中温处理时的升温曲线如下：毛坯由室温经10h逐渐升温至400℃，再经19h由400℃逐渐升温至780-800℃。
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