CN114105659A - 一种纳米Al2O3-SiC复合粉体、低碳浇注钢包滑板砖及它们的制备方法 - Google Patents

一种纳米Al2O3-SiC复合粉体、低碳浇注钢包滑板砖及它们的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米Al2O3‑SiC复合粉体、低碳浇注钢包滑板砖及它们的制备方法，属于钢包用耐火材料技术领域。所述纳米Al2O3‑SiC复合粉体采用气相法制得，Al2O3均匀分散在SiC细粉表面，Al2O3的D50＝13nm；一种低碳浇注钢包滑板砖，加入上述制得的纳米Al2O3‑SiC复合粉体，同时采用多次分散—浇注—多级养护—沥青浸渍—干馏碳化工艺制备而得，制得的滑板砖体积密度和强度大，高温烧结性、热震稳定性和耐钢水钢渣侵蚀性好，滑板砖的使用寿命有所提高。

Description

一种纳米Al2O3-SiC复合粉体、低碳浇注钢包滑板砖及它们的 制备方法
技术领域
本发明属于钢包用耐火材料技术领域，更具体地说，涉及一种纳米Al2O3-SiC复合粉体、低碳浇注钢包滑板砖及它们的制备方法。
背景技术
随着炼钢技术的不断发展，模铸或者连铸浇钢过程中的控流***基本上都是采用滑动水口控流***代替塞棒控流***。滑板作为滑动水口***中最重要的组成部分，直接控制钢水流量，在满足不同浇铸工艺要求的条件下，需要长时间、反复承受高温钢水的化学侵蚀和物理冲刷，同时承受高的热冲击和机械磨损作用，服役环境极为苛刻。当前使用的滑板砖基本采用Al2O3-C体系或者Al2O3-ZrO2-C体系，采用氧化铝刚玉、氧化锆刚玉、氧化锆莫来石、石墨等为主要原料，通过液体酚醛树脂为结合剂混料后，在电动螺旋或液压机上高压成型为砖坯，再通过高温烧成制得；该工艺生产的滑板砖流程较长，需要在高压/高温条件下生产，同时采用石墨为碳源需要加入较多的碳，才能保证滑板砖有一定的热振稳定性；随着洁净钢等品种钢冶炼的需求，要求耐火材料尽量降低对钢水增碳的影响，这就要求滑板砖具有较低的碳含量；同时，在炼钢厂大力推进绿色炼钢、智能化炼钢的形势下，对连铸使用的滑板砖的使用安全稳定性及使用寿命提出了更高的要求。
经检索，专利公开号为CN102964138A，公开日为2013年3月13日，专利名称为一种轻质Al2O3-SiC-C耐火浇注料及其制备方法。该耐火浇注料是以40～55wt％的多孔刚玉颗粒、 8～12wt％的刚玉颗粒、6～12wt％的SiC颗粒、6～10wt％的SiC细粉、5～8wt％的刚玉细粉、 8～12wt％的活性氧化铝微粉、3～5wt％的铝酸钙水泥、2～4wt％的氧化硅微粉、2～4wt％的球状沥青、1.5～2.0wt％的硅粉、0.1～0.3wt％的铝粉和0.1～0.3wt％的碳化硼粉为原料，外加所述原料8～15wt％的水、0.2～0.6wt％的减水剂和0.02～0.04wt％的有机防爆纤维，搅拌，浇注成型，自然干燥，在110℃条件下干燥12～48小时，即得轻质Al2O3-SiC-C耐火浇注料。其不足之处在于采用球状沥青作为碳源，与结合剂水直接的分散结合性较差，浇注料中C不能均匀的分散在基质和骨架之间，影响材料的抗侵蚀性和热震稳定性；同时该方法制得的多孔轻质耐火浇注料，适合于保温层使用，不能直接利用于接触钢水的工作层。专利公开号为 CN111620706A，公开日为2020年9月4日，该发明公开了一种改性碳源优化高炉出铁沟用 Al2O3-SiC-C耐火浇注料及其制备方法和应用，其以55.0～65.0wt％的棕刚玉骨料、17.0～ 25.0wt％的碳化硅、8.0～15.0wt％的活性α-氧化铝微粉、4.0～6.0wt％的可水合氧化铝、1.5～2.0wt％金属铝粉/单质硅粉复配抗氧化剂和1.5～2.0wt％的改性碳源@纳米二氧化硅复合添加剂为原料；按上述原料及其百分比重量配料，外加所述原料0.15～0.25wt％的减水剂制备得到改性碳源优化高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C耐火浇注料，其不足之处在于引入纳米二氧化硅后不能有效的均匀分散在浇注料体系内，通过植物碎屑燃烧方式引入的碳源容易产生一些杂质成分，影响材料的抗侵蚀性能。
此外，专利公开号为CN107815625A，公开日为2018年3月20日，该发明公开了一种SiC连续纤维增强的钛基复合材料，其以SiC连续纤维为基材，通过磁控溅射将Al2O3溅射在SiC连续纤维表面，得到包覆了Al2O3涂层的SiC连续纤维，但该方法制得的复合材料易发生偏析，Al2O3包覆不均匀。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有Al2O3-SiC体系的滑板砖中Al2O3和SiC难以混合均匀的问题，本发明提供一种纳米Al2O3-SiC复合粉体及其制备方法，利用气相法制得纳米Al2O3均匀分散在SiC细粉表面的复合粉体。
本发明提供一种低碳浇注钢包滑板砖及其制备方法，加入上述制得的纳米Al2O3-SiC复合粉体，制得的滑板砖体积密度和强度大，高温烧结性、热震稳定性和耐钢水钢渣侵蚀性好，滑板砖的使用寿命有所提高。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种纳米Al2O3-SiC复合粉体，所述Al2O3均匀分散在SiC细粉表面，Al2O3的D50＝13nm， BET比表面积100±15m2/g，Al2O3含量≥99.5％，pH值5-6。弱酸性的环境能使纳米Al2O3中少量带正电荷的颗粒获得一定的静电斥力，避免气相高速分散后纳米粒子再次聚集，提高了复合粉体的均匀稳定性。
更进一步地，所述Al2O3与SiC细粉的重量比例为(20％～40％)：(60％～80％)，所述 Al2O3与SiC细粉的重量比例之和为100％。
更进一步地，所述SiC细粉为黑碳化硅和绿碳化硅的混合物，均为α-SiC晶型，其中黑碳化硅质量含量70％，绿碳化硅质量含量30％，所述黑碳化硅中SiC含量≥97％，粒径0～0.074mm，所述绿碳化硅中SiC含量≥98％，粒径0～0.045mm，黑碳化硅表面活性较高，有利于纳米Al2O3的吸附和覆盖，绿碳化硅具有更高的纯度和较低的杂质含量，硬度和机械强度较高，通过添加黑碳化硅和绿碳化硅的混合物，有利于纳米Al2O3的吸附均匀分散，同时提高滑板砖的高温强度、机械强度和抗氧化性。
所述纳米Al2O3-SiC复合粉体采用气相法生产，其步骤包括：
(1)配料：将Al2O3和SiC细粉按配比称量；
(2)混料：将上述Al2O3和SiC细粉放入高速气流冲击式混料机内进行混料处理，其中，初步混料3～5min，主机转速100～200rpm；再高速混料20～30min，主机转速800～1200rpm；进一步混料3min，主机转速≥1200rpm。
本发明首先制备了纳米Al2O3-SiC复合粉体，相较于现有技术中未将Al2O3和SiC预先混合产生的颗粒团聚现象，影响组分的分散性，本发明的Al2O3均匀包裹在SiC细粉表面，此外，本发明的纳米Al2O3-SiC复合粉体采用气相法制备而得，使用高速气流冲击式混料机，利用主机转子高速运转及其产生的高速气流对颗粒产生的强大冲击力，将纳米Al2O3粒子充分分散后嵌入SiC粒子表面并固定，使得氧化铝粒子与碳化硅粒子紧密吸附在一起；同时在冲击力的作用下，部分有缺陷的碳化硅粒子能被打磨成球状或近球状粒子，提高了复合粉体的紧密堆积性能。相较于利用SiC纤维作为基材，通过磁控溅射制得的复合材料，本发明气相法制得的颗粒中，Al2O3分布均匀，制备过程中SiC和Al2O3在气流的冲击下处于动态，避免了由于Al2O3和SiC的密度差而发生的偏析现象。
本发明还公开了一种低碳浇注钢包滑板砖，包括颗粒料和细粉料，所述颗粒料的组成按质量百分比配比为粒径为5～3mm的刚玉颗粒5％～10％、粒径为3～1mm的刚玉颗粒28％～ 35％和粒径为1～0mm的刚玉颗粒20％～25％；所述细粉料的组成按质量百分比配比为粒径为0～0.045mm的刚玉细粉10％～16％、粒径为0～0.074mm的电熔镁砂细粉5％～8％、纳米 Al2O3-SiC复合粉体3％～5％、活性α-Al2O3微粉6％～10％、复合结合剂5％～8％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，所述颗粒料和细粉料的重量总百分比为100％；外加占总重量4％～5％的水。
本发明的气相法制得纳米级的Al2O3纯度高，分散性好，比表面积和比表面能较高，极大提高了浇注料的流动性，促进了滑板砖的高温烧结性，增加滑板砖的体积密度和强度；同时纳米级的Al2O3能够在浇注料内产生纳米级的微孔，在滑板砖使用过程中，逐步吸收外力导致的滑板砖内部应力的增加，防止应力延伸引起的滑板砖开裂，提高滑板砖的热震稳定性； SiC细粉具有很高的强度，添加到滑板砖内一方面提高了滑板砖高温强度和高温抗折强度，同时高温下与包裹在表面的纳米Al2O3反应，原位生产莫来石晶型体，填充在滑板砖内部的纳米级和微米级的气孔内，提高滑板砖的致密度、高温热震稳定性及耐钢水钢渣侵蚀性，从而提高滑板砖的使用寿命。
更进一步地，所述刚玉颗粒和刚玉细粉为烧结板状刚玉、电熔白刚玉和电熔棕刚玉一种或以上；其中电熔白刚玉和电熔棕刚玉通过2100℃以上电弧炉熔融后再结晶形成，得到的刚玉结晶度好、耐磨性能高、强度高、致密性能好；高温煅烧的板状刚玉气孔率低且闭口气孔较多、热震稳定性能好、高温化学稳定性好，以这两种不同工艺制作的刚玉作为滑板砖的骨料，能提高滑板砖的高温强度、高温化学稳定性、热震稳定性及使用寿命；烧结板状刚玉和电熔白刚玉的Al2O3含量≥99.3％，且碱性氧化物含量R2O≤0.25％，R为K或Na，体积密度≥3.55g/cm3；电熔棕刚玉的Al2O3含量≥95.8％，且TiO2含量≤3％，SiO2含量≤1.5％，体积密度≥3.60g/cm3。
更进一步地，所述电熔镁砂细粉的MgO含量≥98.2％、SiO2含量≤0.9％，体积密度≥3.50g/cm3。
更进一步地，所述活性α-Al2O3微粉为高温煅烧双峰Al2O3微粉，典型的D50双峰值为0.8μm和2.7μm，Al2O3含量≥99％。
更进一步地，所述复合结合剂为铝酸钙水泥、硅微粉和水硬性氧化铝的复合体，由铝酸钙水泥、硅微粉和水硬性氧化铝混合均匀制得，所述铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为(1-2)：(4-5)：(3-4)。
更进一步地，所述铝酸钙水泥为CA-80水泥，其中Al2O3含量≥76.5％，CaO含量≤22.5％；所述硅微粉中SiO2含量≥94.5％，典型的D50＝0.15μm；所述水硬性氧化铝主晶相为ρ-Al2O3，ρ-Al2O3含量≥99％。
本发明的低碳浇注钢包滑板砖，以合理配比的铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝复合作为浇注滑板砖的结合剂；在刚玉质浇注料中常规添加4％左右的铝酸钙水泥作为结合剂，滑板砖的早期强度高，在养护过程中水化产物不断发育长大与胶结颗粒形成晶体-凝胶体三维网格结构，将滑板砖内的骨料部分连接起来，形成一定的强度；但是水泥加入量偏高时，CaO 高温下形成的低熔点的钙长石和钙铝长石降低了滑板砖的高温强度和耐侵蚀性；微米级的硅微粉具有明显球形的粒子，在水中形成的胶体粒子覆盖在骨架颗粒表面，阻碍了颗粒间的团聚现象，提高浇注料的流动性，同时在养护阶段，水化后的硅醇基脱水缩聚成牢固的以-Si-O-Si 结合的三维空间网络结构，能一直保持到1200℃以上，这种网状结构能显著提高浇注料的常温强度和中温强度；以ρ-Al2O3同为主晶相的水硬性氧化铝，在高温下转化为高温稳定相α -Al2O3，且易与SiO2、MgO发生原位反应，生成高熔点、耐侵蚀的莫来石和尖晶石，进而提高了浇注料的强度、抗渣性及使用性能，过多的添加水硬性氧化铝会增加浇注料的加水量，影响滑板砖的高温强度；本发明通过对三种结合剂的加入量进行合理组合，选用低CaO含量的CA-80铝酸钙水泥，制得的滑板砖在低温、中温、高温阶段均有很高的强度、耐侵蚀性能。
更进一步地，所述减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基中的一种或以上，可以单独使用，也可以是三聚磷酸钠和聚乙二醇基的混合物，所述混合物中三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5，当采用三聚磷酸钠和聚乙二醇基的混合物为减水剂时，三聚磷酸钠在水中离解成大分子阴离子并吸附在微粉颗粒表面，在颗粒表面形成了扩散双电层，破坏并抑制了体系中絮凝结构的形成，使体系中游离水增多，浇注料流动性提高；而含有羧基、羧酸酯基和羟基等亲水基官能团相对含量多的聚乙二醇基减水剂，在颗粒表面形成一层较厚的聚合物分子吸附层，当颗粒相互靠近至吸附层产生重叠时，产生较强的空间位阻斥力效应，从而提高浇注料的流动性；本发明通过使用两种减水剂的复合作用，合理利用减水剂内离子溶于水后的静电斥力效应和空间位阻效应，有效同时提高浇注料的流动性，降低加水量。
更进一步地，所述防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维的一种或以上，可以单独使用，也可以是铝纤维和聚丙烯纤维的混合物，所述混合物中铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3，当采用铝纤维和聚丙烯纤维的混合物为防爆剂时，铝纤维在滑板砖浇注及初步养护过程中，纤维表面活性的金属铝原子能与水缓慢反应，产生一定量的H2气体并排出，在滑板砖内部形成微小孔道，利于水气排除，同时纤维状的金属铝均匀分布在滑板砖内，在高温时能与滑板砖内的C、N等反应，生成Al4C3、AlN等陶瓷相的非氧化物，均匀分布交叉在材料基质中，提高材料的强度和韧性，大大缓解滑板砖高温使用过程中受到的热冲刷力和热应力，提高了滑板砖的高温抗折强度、热震稳定性和抗氧化性；聚乙二醇在滑板砖二次养护过程中逐步软化、收缩、熔化，最后形成气孔并碳化，在滑板砖内形成微小网络气孔，打开水气排出通道，减轻内部应力，防止爆裂；本发明将铝纤维和聚乙二醇纤维作为复合防爆剂，能有效改善滑板砖在浇注过程、初步养护、二次养护过程中的排水性能，提高防爆性能，同时铝纤维的加入能有效提高滑板砖的高温化学性能，提高滑板砖使用寿命。
本发明公开了上述低碳浇注钢包滑板砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)细粉料混合：按比例将粒径为0～0.045mm刚玉细粉、粒径为0～0.074mm电熔镁砂细粉、纳米Al2O3-SiC复合粉体、活性α-Al2O3微粉、复合结合剂、减水剂和防爆剂混合，其中，上述细粉料在倾斜式高速混料机上面进行混合，混合时间40～60min，混料机主机转速≥400rpm；
(2)颗粒料配料：将粒径为5～3mm的刚玉颗粒、粒径为3～1mm的刚玉颗粒、粒径为1～0mm的刚玉颗粒按重量百分比配料；
(3)浇注料混料：将步骤(2)中的颗粒料混合搅拌，加入步骤(1)中混合的细粉继续混碾，再按比例加入水搅拌，出料，其中，颗粒料放入立轴行星式搅拌机内干混3～5min，搅拌机主机转速≥80rpm，加入细粉继续混碾5～8min，再加入占总重量4～5％的水搅拌8～10min出料；
(4)浇注震动成型：将步骤(3)制得的混合浇注料分两次倒入模具中，待表面出现浮浆，且不再产生气泡后停止，实际操作过程中，将步骤(3)制得的混合浇注料分两次倒入模具中，模具通过螺栓固定在振动平台上面，人工将浇注料倒入模具后打开振动平台，初震60 秒，关闭振动平台，再倒入另外一半的浇注料，再次振动5～8min，待表面出现浮浆，且不再产生气泡后停止；
(5)初步养护：将步骤(4)制得的浇筑半成品在自然通风条件下养护，养护条件为养护3～4小时，然后放入35～40℃恒温房内养护6-12小时，再放入60～70℃恒温房内养护12～ 18小时；
(6)二次养护：初步养护的产品脱模处理，逐步拆除掉钢模板的紧固螺丝，取下浇筑滑板砖，将产品放置于中低温窑内进行二次养护，其中，养护温度280～300℃，养护时间24～ 36小时；
(7)沥青浸渍：将步骤(6)二次养护后的滑板砖半成品沥青油浸处理，处理过程在真空油浸罐内进行，沥青软化点为70～85℃，真空罐内温度为200～250℃，油浸保压时间6小时以上，保压压力2MPa以上；
(8)干馏炭化：沥青浸渍后的滑板砖在燃气窑内密封进行干馏炭化处理，温度850～ 900℃，保温时间6～8小时；
(9)精加工处理：将步骤(8)中干馏炭化处理后得到的半成品滑板砖进行打钢箍、双面磨制、非工作面贴面、干燥、滑动面涂层处理，检验合格后包装即可得到成品滑板砖。
本发明的低碳浇注钢包滑板砖，采用多次分散—浇注—多级养护—沥青浸渍—干馏碳化工艺制备而得：
采用多次分散工艺：首先将纳米级的Al2O3通过高速气流冲击式混料机分散在SiC细粉表面，其次采用倾斜式高速混料机将所有的细粉原料充分的混匀，最后采用立轴式行星搅拌机将浇注料搅拌均匀，通过三次分散工艺，使得整个体系内的不同粒度的颗粒料(毫米级别)、细粉(微米级别)、微粉(亚微米级别)、超细粉(纳米级别)能够实现最紧密堆积，提高滑板砖的致密度；
采用沥青浸渍后干馏碳化工艺：养护好的滑板砖通过沥青浸渍工艺，通过高压将液态沥青浸渍到滑板砖内部的开口气孔内，再通过干馏炭化工艺，使得沥青先分解后炭化结焦，最后石墨化，形成石墨形态的碳网结构填充在滑板砖的气孔内，与颗粒骨架、细粉基质共同组成一个整体的网络，大幅降低滑板砖的气孔率，提高体积密度和强度，同时石墨化的碳网结构在滑板砖使用过程中与钢水和钢渣有良好的不润湿性，能显著提高滑板砖的抗钢水钢渣侵蚀性能；通过沥青浸渍炭化引入的碳源在滑板砖内分布均匀、残含量低，抗侵蚀效果好，能避免传统含碳浇注料中采用原料中直接引入碳源引起的分散不均匀，碳与水不润湿，易分层等缺点，提高滑板砖的使用寿命。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的纳米Al2O3-SiC复合粉体，以纳米Al2O3和SiC细粉为原料，通过高速气流冲击式混料机混料工艺，使得纳米Al2O3充分的分散包裹在SiC细粉周围，提高纳米Al2O3超细粉的分散性；
(2)本发明的低碳浇注钢包滑板砖，添加一定量的纳米Al2O3-SiC复合粉体，提高浇注料的流动性，促进滑板砖的高温烧结性，增加滑板砖的体积密度和强度；纳米Al2O3在浇注料内产生纳米级的微孔，缓解滑板砖内部应力，提高滑板砖的热震稳定性；高强度的SiC细粉提高滑板砖高温强度，同时高温与纳米Al2O3反应原位生产莫来石晶体，提高了滑板砖的高温热震稳定性及耐钢水钢渣侵蚀性，从而提高使用寿命；
(3)本发明的低碳浇注钢包滑板砖，通过添加黑碳化硅和绿碳化硅的混合物，有利于纳米Al2O3的吸附均匀分散，同时提高滑板砖的高温强度、机械强度和抗氧化性；同时SiC作为抗氧化剂，高温下优于碳与氧发生反应，提高滑板砖的抗氧化性；
(4)本发明的低碳浇注钢包滑板砖，以高密度、高致密的电熔白刚玉、电熔棕刚玉和烧结板状刚玉为大颗粒骨料，提高滑板砖的高温强度、高温化学稳定性和热震稳定性；同时添加适量的刚玉细粉和电熔镁砂细粉，在高温下反应生产一定量的原位尖晶石，伴随着体积增大效应能有效填充滑板砖的开口气孔，降低滑板砖的气孔率，提高抗钢水钢渣侵蚀性；
(5)本发明的低碳浇注钢包滑板砖，以合理配比的铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的复合体作为浇注滑板砖的结合剂；通过对三种结合剂的加入量进行合理组合，选用低CaO 含量的CA-80铝酸钙水泥，制得的滑板砖在低温、中温、高温阶段均有很高的强度、耐侵蚀性能；
(6)本发明的低碳浇注钢包滑板砖，采用三聚磷酸钠和聚乙二醇基为复合减水剂，合理利用减水剂内离子溶于水后的静电斥力效应和空间位阻效应，有效同时提高浇注料的流动性，降低加水量；
(7)本发明的低碳浇注钢包滑板砖，以铝纤维和聚丙烯纤维的混合物作为防爆剂，有效改善滑板砖在浇注过程、初步养护、二次养护过程中的排水性能，提高防爆性能，同时铝纤维的加入有效提高了滑板砖的高温化学性能，提高滑板砖使用寿命；
(8)本发明的低碳浇注钢包滑板砖，加入一定量的高温煅烧的双峰活性α-Al2O3微粉，纳米和微米级别的Al2O3微粉能优化浇注料的粒度级配，增大颗粒堆积密度，还能作为一种填充材料，占据颗粒间的细小空隙，使浇注料的用水量显著降低，从而提高流动性和结合强度；活性的α-Al2O3在高温下还能促进滑板的烧结致密化，提高产品的高温强度和抗侵蚀性；
(9)本发明的低碳浇注钢包滑板砖，采用多次分散—浇注—多级养护—沥青浸渍—干馏碳化工艺制备而得，采用多次分散工艺，提高滑板砖的致密度；采用沥青浸渍后干馏碳化工艺，形成石墨形态的碳网结构填充在滑板砖的气孔内，与颗粒骨架、细粉基质组成网状结构，降低滑板砖的气孔率、体积密度和强度，同时提高滑板砖的抗钢水钢渣侵蚀性能；通过沥青浸渍炭化引入的碳源在滑板砖内分布均匀、残含量低，抗侵蚀效果好，提高滑板砖的使用寿命。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为本发明的滑板砖微观结构图；
图2为本发明实施例3的滑板砖使用前后照片；
图3为本发明对比例1的滑板砖使用前后照片。
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
以下实施例中使用的粒径为5～3mm的刚玉颗粒、3～1mm的刚玉颗粒、1～0mm的刚玉颗粒、0～0.045mm刚玉细粉、0～0.074mm电熔镁砂细粉、纳米Al2O3、SiC细粉、活性α-Al2O3微粉、复合结合剂、减水剂和防爆剂均为市场购买的原料。
所述刚玉颗粒和刚玉细粉为烧结板状刚玉、电熔白刚玉和电熔棕刚玉一种或以上；烧结板状刚玉和电熔白刚玉的Al2O3含量≥99.3％，且碱性氧化物含量R2O≤0.25％，R为K或Na，体积密度≥3.55g/cm3；电熔棕刚玉的Al2O3含量≥95.8％，且TiO2含量≤3％，SiO2含量≤1.5％，体积密度≥3.60g/cm3。
电熔镁砂细粉的MgO含量≥98.2％、SiO2含量≤0.9％，体积密度≥3.50g/cm3；。
所述活性α-Al2O3微粉为高温煅烧双峰Al2O3微粉，典型的D50双峰值为0.8μm和2.7μm，Al2O3含量≥99％。
所述复合结合剂为铝酸钙水泥、硅微粉和水硬性氧化铝的复合体，其中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为(1-2)：(4-5)：(3-4)。
所述铝酸钙水泥为CA-80水泥，其中Al2O3含量≥76.5％，CaO含量≤22.5％；所述硅微粉中SiO2含量≥94.5％，典型的D50＝0.15μm；所述水硬性氧化铝主晶相为ρ-Al2O3，ρ-Al2O3含量≥99％。
所述减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基的混合物，二者质量百分比为5：5。
所述防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维的混合物，二者质量百分比为7：3。
所述纳米Al2O3采用气相法生产，典型的D50＝13nm，BET比表面积100±15m2/g，Al2O3含量≥99.5％，pH值5-6。
所述SiC细粉为黑碳化硅和绿碳化硅两种，均为α-SiC晶型，其中黑碳化硅质量含量70％，绿碳化硅质量含量30％，所述黑碳化硅中SiC含量≥97％，粒径0～0.074mm，所述绿碳化硅中SiC含量≥98％，粒径0～0.045mm。
纳米Al2O3-SiC复合粉体以纳米Al2O3、SiC细粉为原料，其中纳米Al2O3以复合粉体重量计的含量为20％～40％，余下为SiC细粉。
实施例1
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒5％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒35％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒23％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉10％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉8％、纳米Al2O3-SiC复合粉体3％、活性α-Al2O3微粉10％、复合结合剂5％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为4：6；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为1：5：4；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法为：将纳米Al2O3和SiC细粉按配比称量，再放入HYB式高速气流冲击式混料机内进行混料处理，首先在低速(主机转速100rpm)下初步混料5min，再开启高速混料(主机运行转速为800rpm)混料30min，使纳米氧化铝粒子充分吸附并包裹在碳化硅母体粒子表面，在进一步提高主机运行转速至1300rpm混料3min，将部分有缺陷的碳化硅粒子打磨成球状或近球状粒子。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)细粉料混合：将按重量百分比的粒径为0～0.045mm刚玉细粉、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉、纳米Al2O3-SiC复合粉体、活性α-Al2O3微粉、复合结合剂、减水剂和防爆剂在倾斜式高速混料机上面进行混合，混合时间50min，混料机主机转速450rpm；
(2)颗粒料配料：粒径为5～3mm的板状刚玉颗粒、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒按重量百分比配料；
(3)浇注料混料：将步骤(2)中的颗粒料放入立轴行星式搅拌机内干混5min，搅拌机主机转速≥80rpm，然后加入步骤(1)中混合的细粉继续混碾6min，再加入占总重量4％的水搅拌10min出料；
(4)浇注震动成型：将步骤(3)制得的混合浇注料分两次倒入模具中，模具通过螺栓固定在振动平台上面，人工将浇注料倒入模具后打开振动平台，初震60秒，关闭振动平台，再倒入另外一半的浇注料，再次振动6min，待表面出现浮浆，且不再产生气泡后停止；
(5)初步养护：将步骤(4)制得的浇筑半成品在自然通风条件下养护4小时，然后放入35～40℃恒温房内养护12小时，再放入60～70℃恒温房内养护12小时；
(6)二次养护：初步养护的产品脱模处理，逐步拆除掉钢模板的紧固螺丝，取下浇筑滑板砖，将产品放置于中低温窑内进行二次养护，养护温度280～300℃，养护时间36小时；
(7)沥青浸渍：将步骤(6)低温热处理后的滑板砖半成品在真空油浸罐内沥青油浸处理，沥青软化点为70～85℃，真空罐内温度为250℃，油浸保压时间7小时，保压压力2.2MPa；
(8)干馏炭化：沥青浸渍后的滑板砖在燃气窑内密封进行干馏炭化处理，温度850℃，保温时间8小时；
(9)精加工处理：将步骤(8)中干馏炭化处理后得到的半成品滑板砖进行打钢箍、双面磨制、非工作面贴面、干燥、滑动面涂层处理，检验合格后包装即可得到成品滑板砖。
实施例2
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒8％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒33％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒20％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉14％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉6％、纳米Al2O3-SiC复合粉体4％、活性α-Al2O3微粉6％、复合结合剂8％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为2：8；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为1：5：4；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法为：将纳米Al2O3和SiC细粉按配比称量，再放入HYB式高速气流冲击式混料机内进行混料处理，首先在低速(主机转速150rpm)下初步混料4min，再开启高速混料(主机运行转速为1000rpm)混料25min，使纳米氧化铝粒子充分吸附并包裹在碳化硅母体粒子表面，在进一步提高主机运行转速至1400rpm混料3min，将部分有缺陷的碳化硅粒子打磨成球状或近球状粒子。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)细粉料混合：将按重量百分比的粒径为0～0.045mm刚玉细粉、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉、纳米Al2O3-SiC复合粉体、活性α-Al2O3微粉、复合结合剂、减水剂和防爆剂在倾斜式高速混料机上面进行混合，混合时间40min，混料机主机转速450rpm；
(2)颗粒料配料：粒径为5～3mm的板状刚玉颗粒、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒按重量百分比配料；
(3)浇注料混料：将步骤(2)中的颗粒料放入立轴行星式搅拌机内干混3min，搅拌机主机转速≥80rpm，然后加入步骤(1)中混合的细粉继续混碾8min，再加入占总重量5％的水搅拌8min出料；
(4)浇注震动成型：将步骤(3)制得的混合浇注料分两次倒入模具中，模具通过螺栓固定在振动平台上面，人工将浇注料倒入模具后打开振动平台，初震60秒，关闭振动平台，再倒入另外一半的浇注料，再次振动8min，待表面出现浮浆，且不再产生气泡后停止；
(5)初步养护：将步骤(4)制得的浇筑半成品在自然通风条件下养护3小时，然后放入35～40℃恒温房内养护10小时，再放入60～70℃恒温房内养护15小时；
(6)二次养护：初步养护的产品脱模处理，逐步拆除掉钢模板的紧固螺丝，取下浇筑滑板砖，将产品放置于中低温窑内进行二次养护，养护温度280～300℃，养护时间24小时；
(7)沥青浸渍：将步骤(6)低温热处理后的滑板砖半成品在真空油浸罐内沥青油浸处理，沥青软化点为70～85℃，真空罐内温度为230℃，油浸保压时间7小时，保压压力2.2MPa；
(8)干馏炭化：沥青浸渍后的滑板砖在燃气窑内密封进行干馏炭化处理，温度880℃，保温时间7小时；
(9)精加工处理：将步骤(8)中干馏炭化处理后得到的半成品滑板砖进行打钢箍、双面磨制、非工作面贴面、干燥、滑动面涂层处理，检验合格后包装即可得到成品滑板砖。
实施例3
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉12％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉5％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、复合结合剂6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为2：8；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为1：5：4；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法为：将纳米Al2O3和SiC细粉按配比称量，再放入HYB式高速气流冲击式混料机内进行混料处理，首先在低速(主机转速100rpm)下初步混料3min，再开启高速混料(主机运行转速为1200rpm)混料30min，使纳米氧化铝粒子充分吸附并包裹在碳化硅母体粒子表面，在进一步提高主机运行转速至1500rpm混料3min，将部分有缺陷的碳化硅粒子打磨成球状或近球状粒子。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)细粉料混合：将按重量百分比的粒径为0～0.045mm刚玉细粉、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉、纳米Al2O3-SiC复合粉体、活性α-Al2O3微粉、复合结合剂、减水剂和防爆剂在倾斜式高速混料机上面进行混合，混合时间60min，混料机主机转速450rpm；
(2)颗粒料配料：粒径为5～3mm的板状刚玉颗粒、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒按重量百分比配料；
(3)浇注料混料：将步骤(2)中的颗粒料放入立轴行星式搅拌机内干混4min，搅拌机主机转速≥80rpm，然后加入步骤(1)中混合的细粉继续混碾5min，再加入占总重量4.5％的水搅拌9min出料；
(4)浇注震动成型：将步骤(3)制得的混合浇注料分两次倒入模具中，模具通过螺栓固定在振动平台上面，人工将浇注料倒入模具后打开振动平台，初震60秒，关闭振动平台，再倒入另外一半的浇注料，再次振动5min，待表面出现浮浆，且不再产生气泡后停止；
(5)初步养护：将步骤(4)制得的浇筑半成品在自然通风条件下养护3.5小时，然后放入35～40℃恒温房内养护6小时，再放入60～70℃恒温房内养护18小时；
(6)二次养护：初步养护的产品脱模处理，逐步拆除掉钢模板的紧固螺丝，取下浇筑滑板砖，将产品放置于中低温窑内进行二次养护，养护温度280～300℃，养护时间30小时；
(7)沥青浸渍：将步骤(6)低温热处理后的滑板砖半成品在真空油浸罐内沥青油浸处理，沥青软化点为70～85℃，真空罐内温度为200℃，油浸保压时间8小时，保压压力2.2MPa；
(8)干馏炭化：沥青浸渍后的滑板砖在燃气窑内密封进行干馏炭化处理，温度900℃，保温时间6小时；
(9)精加工处理：将步骤(8)中干馏炭化处理后得到的半成品滑板砖进行打钢箍、双面磨制、非工作面贴面、干燥、滑动面涂层处理，检验合格后包装即可得到成品滑板砖。
实施例4
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔棕刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔棕刚玉细粉12％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉5％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、复合结合剂6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为2：8；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为2：5：3；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例3中相同。
实施例5
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉12％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉5％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、复合结合剂6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为4：6；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为1：5：4；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例3中相同。
实施例6
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉12％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉5％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、复合结合剂6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为3：7；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为1：5：4；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例3中相同。
实施例7
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉12％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉5％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、复合结合剂6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为2：8；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为2：4：4；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例1中相同。
以实施例3为基础，对比例1和对比例2分别为不添加纳米Al2O3-SiC复合粉体、添加5％以上纳米Al2O3-SiC复合粉体，对比纳米Al2O3-SiC复合粉体的添加对滑板砖的使用性能影响。
对比例1
本对比例的低碳浇注钢包滑板砖，其中不添加纳米Al2O3-SiC复合粉。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉14％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉6％、活性α-Al2O3微粉10％、复合结合剂6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为1：5：4；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例3中相同。
对比例2
本对比例的低碳浇注钢包滑板砖，其中添加纳米Al2O3-SiC复合粉的重量百分比超过5％。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉10％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉5％、纳米Al2O3-SiC复合粉体7％、活性α-Al2O3微粉8％、复合结合剂6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米氧化铝与SiC细粉的质量百分比为2：8；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为1：5：4；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例3中相同。
表1数据实施例3与对比例1、比例2对比，可以看出，适量添加纳米Al2O3-SiC复合粉体可以提高低碳浇注钢包滑板砖的致密度、常温耐压强度、高温抗折强度及使用寿命。
以实施例3为基础，对比例3和对比例4分别为不添加电熔镁砂细粉、添加8％以上电熔镁砂细粉，对比电熔镁砂细粉的添加对低碳浇注钢包滑板砖使用性能影响。
对比例3
本对比例的低碳浇注钢包滑板砖，其中不添加电熔镁砂细粉。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉17％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、复合结合剂6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为2：8；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为1：5：4；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例3中相同。
对比例4
本对比例的低碳浇注钢包滑板砖，其中电熔镁砂细粉的重量百分比超过8％。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉7％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉10％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、复合结合剂6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为2：8；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为1：5：4；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例3中相同。
表1数据实施例3与对比例3、对比例4对比，可以看出，适量添加电熔镁砂细粉可以提高低碳浇注钢包滑板砖的耐压强度、耐侵蚀性能、线膨胀性能及使用寿命，分析主要原因是适量的刚玉细粉和电熔镁砂细粉，在高温下反应生成一定量的原位尖晶石，伴随着体积增大效应能有效填充滑板砖的开口气孔，降低滑板砖的气孔率，提高抗钢水钢渣侵蚀性；但电熔镁砂添加过量会造成高温时生成尖晶石过程伴随的体积膨胀效应偏大，从而造成滑板产生细微裂纹，影响使用效果。
以实施例3为基础，对比例5、对比例6和对比例7分别为单独使用电熔白刚玉、电熔棕刚玉、烧结板状刚玉，对比复合使用不同类型刚玉对低碳浇注钢包滑板砖使用性能影响。
对比例5
本对比例的低碳浇注钢包滑板砖，其中所用刚玉颗粒和刚玉细粉均为电熔白刚玉。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的电熔白刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的电熔白刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉12％、粒径为0～0.074mm电熔镁砂细粉5％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、复合结合剂6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米氧化铝与SiC细粉的质量百分比为2：8；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为1：5：4；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例3中相同。
对比例6
本对比例的低碳浇注钢包滑板砖，其中所用刚玉颗粒和刚玉细粉均为电熔棕刚玉。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的电熔棕刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的电熔棕刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔棕刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔棕刚玉细粉12％、粒径为0～0.074mm电熔镁砂细粉5％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、复合结合剂6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为2：8；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为1：5：4；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例3中相同。
对比例7
本对比例的低碳浇注钢包滑板砖，其中所用刚玉颗粒和刚玉细粉均为板状刚玉。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的板状刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm板状刚玉细粉12％、粒径为0～0.074mm电熔镁砂细粉5％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、复合结合剂6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为2：8；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为1：5：4；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例3中相同。
表1数据实施例3与对比例5、比例6、比例7对比，可以看出，通过复合添加不同类型的刚玉颗粒和刚玉细粉，可以提高滑板砖的高温强度、高温化学稳定性、热震稳定性及使用寿命。
以实施例3为基础，对比例8、对比例9和对比例10分别为单独使用铝酸钙水泥、硅微粉或水硬性氧化铝的一种作为结合剂，对比使用复合结合剂对低碳浇注钢包滑板砖使用性能影响。
对比例8
本对比例的低碳浇注钢包滑板砖，其中所用结合剂为铝酸钙水泥。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉12％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉5％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、铝酸钙水泥6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为2：8；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例3中相同。
对比例9
本对比例的低碳浇注钢包滑板砖，其中所用结合剂均为硅微粉。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉12％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉5％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、硅微粉6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米 Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为2：8；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例3中相同。
对比例10
本对比例的低碳浇注钢包滑板砖，其中所用结合剂均为水硬性氧化铝。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉12％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉5％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、水硬性氧化铝6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为2：8；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法与实施例3中相同。
表1数据实施例3与对比例8、比例9、比例10对比，可以看出，相较于只添加一种添加剂，添加复合结合剂，可以降低滑板砖的显气孔率，提高滑板砖的体积密度、高温强度、热震稳定性及使用寿命。
对比例11
以实施例3为基础，对比例11为不经过沥青浸渍-干馏炭化工艺，对比采用本发明的多次分散—浇注—多级养护—沥青浸渍—干馏碳化生产工艺对低碳浇注钢包滑板砖使用性能影响。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖，其组成及重量百分比为：所述颗粒料包括粒径为5～ 3mm的板状刚玉颗粒10％、粒径为3～1mm的板状刚玉颗粒28％、粒径为1～0mm的电熔白刚玉颗粒25％，所述细粉料包括粒径为0～0.045mm电熔白刚玉细粉12％、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉5％、纳米Al2O3-SiC复合粉体5％、活性α-Al2O3微粉8％、复合结合剂6％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，总重量百分比为100％；外加占总重量4.5％的液体水。其中，纳米Al2O3-SiC复合粉体中纳米Al2O3与SiC细粉的质量百分比为2：8；复合结合剂中铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为1：5：4；减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5；防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
本实施例所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法与实施例3中相同。
本实施例的低碳浇注钢包滑板砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)细粉料混合：将按重量百分比的粒径为0～0.045mm刚玉细粉、粒径为0～0.074mm 电熔镁砂细粉、纳米Al2O3-SiC复合粉体、活性α-Al2O3微粉、复合结合剂；减水剂，防爆剂在倾斜式高速混料机上面进行混合，混合时间50min，混料机主机转速450rpm；
(2)颗粒料配料：粒径为5～3mm的白刚玉颗粒、粒径为3～1mm的白刚玉颗粒、粒径为3～1mm的铝镁尖晶石颗粒、粒径为1～0mm的铝镁尖晶石颗粒按重量百分比配料；
(3)浇注料混料：将步骤(2)中的颗粒料放入立轴行星式搅拌机内干混5min，搅拌机主机转速≥80rpm，然后加入步骤(1)中混合的细粉继续混碾8min，再加入占总重量4～5％的水搅拌10min出料；
(4)浇注震动成型：将步骤(3)制得的混合浇注料分两次倒入模具中，模具通过螺栓固定在振动平台上面，人工将浇注料倒入模具后打开振动平台，初震60秒，关闭振动平台，再倒入另外一半的浇注料，再次振动6min，待表面出现浮浆，且不再产生气泡后停止；
(5)初步养护：将步骤(4)制得的浇筑半成品在自然通风条件下养护4小时，然后放入35～40℃恒温房内养护12小时，再放入60～70℃恒温房内养护12小时；
(6)二次养护：初步养护的产品脱模处理，逐步拆除掉钢模板的紧固螺丝，取下浇筑滑板砖，将产品放置于中低温窑内进行二次养护，养护温度200-300℃，养护时间36小时；
(7)精加工处理：将步骤(6)中养护后得到的半成品滑板砖进行打钢箍、双面磨制、非工作面贴面、干燥、滑动面涂层处理，检验合格后包装即可得到成品滑板砖。
表1数据实施例3与对比例11对比，可以看出，通过采用多次分散—浇注—多级养护—沥青浸渍—干馏碳化工艺生产的滑板砖显气孔率较低，耐压强度、热震稳定性和使用寿命均较好。
表1实施例1～7和对比例1～11所述低碳浇注钢包滑板砖的理化性能
Figure BDA0003435668220000201
以上说明是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能确定本发明具体实施只局限于以上说明。在本发明所述技术领域的普通技术员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种纳米Al2O3-SiC复合粉体，其特征在于，所述Al2O3均匀分散在SiC细粉表面，Al2O3的D50＝13nm。
2.根据权利要求1所述一种纳米Al2O3-SiC复合粉体，其特征在于，所述Al2O3与SiC细粉的重量比例为(20％～40％)：(60％～80％)，所述Al2O3与SiC细粉的重量比例之和为100％；所述Al2O3的pH值为5-6，所述SiC细粉为黑碳化硅和绿碳化硅的混合物。
3.一种制备权利要求1所述纳米Al2O3-SiC复合粉体的方法，其特征在于，所述纳米Al2O3-SiC复合粉体采用气相法生产，其步骤包括：
(1)配料：将Al2O3和SiC细粉按配比称量；
(2)混料：利用高速气流冲击将上述Al2O3和SiC细粉进行混料处理。
4.根据权利要求3所述一种纳米Al2O3-SiC复合粉体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中Al2O3和SiC细粉在高速气流冲击式混料机内进行混料处理，初步混料3～5min，主机转速100～200rpm；再高速混料20～30min，主机转速800～1200rpm；进一步混料3min，主机转速≥1200rpm。
5.一种低碳浇注钢包滑板砖，包括颗粒料和细粉料，其特征在于，所述颗粒料的组成按质量百分比配比为粒径为5～3mm的刚玉颗粒5％～10％、粒径为3～1mm的刚玉颗粒28％～35％、粒径为1～0mm的刚玉颗粒20％～25％；所述细粉料的组成按质量百分比配比为粒径为0～0.045mm的刚玉细粉10％～16％、粒径为0～0.074mm的电熔镁砂细粉5％～8％、纳米Al2O3-SiC复合粉体3％～5％、活性α-Al2O3微粉6％～10％、复合结合剂5％～8％、减水剂0.5％和防爆剂0.5％，所述颗粒料和细粉料的重量总百分比为100％；外加占总重量4％～5％的水。
6.根据权利要求5所述一种低碳浇注钢包滑板砖，其特征在于，所述复合结合剂为铝酸钙水泥、硅微粉和水硬性氧化铝的复合体，所述铝酸钙水泥、硅微粉、水硬性氧化铝的质量比为(1-2)：(4-5)：(3-4)。
7.根据权利要求5所述一种低碳浇注钢包滑板砖，其特征在于，所述减水剂为三聚磷酸钠和聚乙二醇基的混合物，所述三聚磷酸钠和聚乙二醇基的质量比为5：5。
8.根据权利要求5所述一种低碳浇注钢包滑板砖，其特征在于，所述防爆剂为铝纤维和聚丙烯纤维的混合物，所述铝纤维和聚丙烯纤维的质量比为7：3。
9.一种制备权利要求5-8所述低碳浇注钢包滑板砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)细粉料混合：按比例将粒径为0～0.045mm刚玉细粉、粒径为0～0.074mm电熔镁砂细粉、纳米Al2O3-SiC复合粉体、活性α-Al2O3微粉、复合结合剂、减水剂和防爆剂混合；
(2)颗粒料配料：将粒径为5～3mm的刚玉颗粒、粒径为3～1mm的刚玉颗粒、粒径为1～0mm的刚玉颗粒按重量百分比配料；
(3)浇注料混料：将步骤(2)中的颗粒料混合搅拌，加入步骤(1)中混合的细粉料继续混碾，再按比例加入水搅拌，出料；
(4)浇注震动成型：将步骤(3)制得的浇注料分两次倒入模具中，待表面出现浮浆，且不再产生气泡后停止；
(5)初步养护：将步骤(4)制得的浇筑半成品在自然通风条件下养护；
(6)二次养护：初步养护的产品脱模处理，将产品放置于中低温窑内进行二次养护；
(7)沥青浸渍：将步骤(6)二次养护后的滑板砖半成品沥青油浸处理；
(8)干馏炭化：沥青浸渍后的滑板砖在燃气窑内密封进行干馏炭化处理；
(9)精加工处理：将步骤(8)中干馏炭化处理后得到的半成品滑板砖进行打钢箍、双面磨制、非工作面贴面、干燥、滑动面涂层处理，检验合格后包装即可得到成品滑板砖。
10.权利要求9所述一种低碳浇注钢包滑板砖的制备方法，其特征在于，步骤(1)中细粉料混合时间40～60min；步骤(3)中颗粒料混合3～5min，细粉料混碾5～8min，加入水搅拌8～10min；步骤(4)混合浇注料初震60秒，关闭振动平台，再倒入另外一半的浇注料，再次振动5～8min；步骤(5)养护3～4小时后，35～40℃下恒温养护6-12小时后，60～70℃下恒温养护12～18小时；步骤(6)二次养护温度280～300℃，养护时间24～36小时；步骤(7)沥青软化点为70～85℃，油浸温度为200～250℃，油浸保压时间6小时以上，保压压力2MPa以上；步骤(8)干馏炭化处理温度为850～900℃，保温时间为6～8小时。
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