CN1472023A - 一种金属陶瓷滑动水口砖 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属陶瓷滑动水口砖。采用刚玉和金属铝材料作为主要原料、其余可加入少量碳类细粉，如石墨、炭黑等，以及少量抗氧化剂，如B4C、Si、A1Mg合金等防氧化剂，及其他添加剂为原料经烧结制取。本发明的滑动水口砖具有使用寿命长、抗钢水侵蚀和抗冲刷性好。

Description

一种金属陶瓷滑动水口砖
技术领域
本发明涉及一种滑动水口砖，尤其涉及一种采用金属陶瓷结合的滑动水口砖。
背景技术
随着炼钢工艺的发展，对滑动水口用耐火材料的使用条件要求变得日益苛刻。为了提高滑动水口耐火材料的寿命，即使当耐火材料与熔融材料相接触时，有必要防止它与熔融材料例如液态钢水和熔渣进行反应。滑动水口砖的损坏，不仅是由于液态金属和熔渣的化学作用，而且由于熔融金属的快速热冲击引起的裂纹和剥落以及液态金属的磨损等物理作用。因此为了使水口砖能够稳定地操作，必须采用能很好抗热冲击和抗侵蚀的水口砖。
目前使用的滑动水口砖主要有Al2O3-C(日本专利特开平11-36012)、MgO-C和ZrO2-C等碳结合耐火材料以及中国专利CN 85 109111A所公开的含氧氮化铝材料。对于普通铝硅镇静钢，以碳结合的铝碳和铝碳锆滑板基本可以满足使用要求，但由于高温强度不高，仍然存在使用寿命不长，滑动区拉毛及夹冷钢的问题。对于高氧钢，钢中的总氧高、FeO高，由此含碳耐火材料和含氧氮化铝材料是不能胜任的，碳结合材料的氧化产物是CO或CO2，氧化后滑板结构疏松，形成大量显气孔，导致钢水和熔渣渗入，最终导致抗侵蚀性能下降，是影响其长寿的重要原因，因而限制了碳结合和含氧氮化铝的滑板应用。
发明内容
鉴于上述状况，本发明的目的在于提供一种使用寿命长、抗钢水侵蚀和抗冲刷性好的滑动水口砖。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：采用刚玉和金属铝材料作为主要原料、其余可加入少量碳类细粉，如石墨、碳黑等，以及少量抗氧化剂，如B4C、Si、AlMg合金等防氧化剂，及其他添加剂为原料经烧结制取。
其组分的重量百分比为：
      刚玉            70～90％
      金属铝材料      0～20％
      碳              1～10％
      防氧化剂        0～5％
      结合剂          1～5％
所述的刚玉纯度大于98％，金属铝材料的纯度大于95％，碳的纯度大于95％。
防氧化剂包括B4C、Si或AlMg合金等中的任何一种或多种混合物。
金属陶瓷为金属与陶瓷相结合的材料，即由陶瓷相和粘接金属相所组成的非均质的复合材料，两项彼此不发生化学反应或仅限于表面发生轻微的化学反应和扩散渗透。金属陶瓷具有金属的韧性，又具有陶瓷材料高强度、耐高温的性能。金属陶瓷比较理想的显微结构是：金属相形成一种连续的薄膜，将细分散且均匀分布的陶瓷颗粒包裹。在这种结构中，细分散脆性的陶瓷相所承受的机械应力与热应力，可通过连续相的金属来分散；而金属相则由于成薄膜状包裹在均匀分布的陶瓷颗粒表面而获得了强化，从而使整体材料的高温强度、抗冲击韧性、抗热震性能都得到改进。
本发明中，采用金属铝和刚玉(陶瓷材料)为主要原料，在生产烧结过程中形成了Al2O3/Al金属陶瓷结合。在氧化气氛下，金属铝氧化后形成氧化铝膜，堵塞了气孔，提高了抗氧化性能。
本发明的优点在于，滑动水口砖在高温下，具有良好的机械性能，化学稳定性高，耐腐蚀，且抗熔融金属和抗氧化能力强。在普通钢使用条件下，其使用寿命比Al2O3-C、Al2O3-C-ZrO2滑动水口更长。在高氧钢使用条件下，其使用寿命比碳结合的滑动水口更长。
同传统碳结合滑动水口砖相比，本发明的滑动水口砖还具有以下特点：
配料中加入相当数量的金属铝材料，形成了Al2O3/Al金属陶瓷结合，具有很高的常温和高温强度，以及很好的抗氧化性能。
具体实施方式
按表1的配比(重量百分数)制备本发明的滑动水口砖，以及滑动水口砖的物理性能指标。
表2列出了现有采用Al2O3-C、MgO-C滑动水口砖的成分(重量百分数)和特性。
从上述的对比可以发现，由于本发明采用金属铝和刚玉为主要原料，在生产烧结过程中形成了Al2O3/Al金属陶瓷结合。在氧化气氛下，金属铝氧化后形成氧化铝膜，堵塞了气孔，提高了抗氧化性能；在机械性能、化学稳定性抗氧化能力等方面比Al2O3-C、Al2O3-C-ZrO2滑动水口砖更好，使用寿命更长。
                                表1                              单位：重量百分数
             实施例     1     2     3     4
原料组成(％) 刚玉     88     84     79.5     75
金属铝     5     10     15     20
碳     4     4     3.5     3
Si     2     1
AlMg合金     -     1     -     2
B4C     1     1     1     -
结合剂(外加)     3     3     3     3
物理性能 体密，g/cm3     3.23     3.19     3.2     3.12
显气孔，％     9     8     8     7
耐压强度，MPa     200     220     245     260
抗折强度，MPa     34     40     43     37
抗氧化     较好     很好     很好     很好
抗冲刷性     较好     很好     好     很好
                        表2                        单位：重量百分数
  比较例1Al2O3-C   比较例2MgO-C
  原料组成(％) 氧化铝   72～80
C   8～10   3～8
氧化镁   -   80～90
铝镁尖晶石   -   0～10
氧化锆   0～8   -
物理性能 体密，g/cm3   3.18～3.22   3.05～3.10
显气孔，％   5～8   8～10
耐压强度，MPa   150～170   100～120
抗折强度，MPa   15～20   16～20
抗氧化   差   差
抗冲刷性能   较好   差

Claims (5)

1.一种金属陶瓷滑动水口砖，其组分和重量百分比为：
      刚玉              70～90％
      金属铝材料        0～20％
      碳                1～10％
      防氧化剂          0～5％
      结合剂            1～5％。
2.根据权利要求1所述的金属陶瓷滑动水口砖，其特征在于，所述的刚玉纯度大于98％。
3.根据权利要求1所述的金属陶瓷滑动水口砖，其特征在于，所述的金属铝材料的纯度大于95％。
4.根据权利要求1所述的金属陶瓷滑动水口砖，其特征在于，所述的碳的纯度大于95％。
5.根据权利要求1所述的金属陶瓷滑动水口砖，其特征在于，所述的防氧化剂包括B4C、Si或AlMg合金等中的任何一种或多种混合物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102441663A (zh) * 2011-09-02 2012-05-09 郑州大学 金属铝锌复合低碳铝碳滑板及制备方法
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