一种长水口用抗热震内衬复合体及其制备工艺制造技术

一种长水口用抗热震内衬复合体及其制备工艺，该内衬复合体由30~50%骨料、10~15%轻烧氧化铝、30~50%高温预合成料、10~15%碳酸镁以及加入量为骨料、轻烧氧化铝、高温预合成料和碳酸镁总重量6~10%的酚醛树脂组成；制备工艺为：按照上述的重量百分比称取各原料，混合并搅拌均匀后，置于造粒机中制成混合颗粒，将混合颗粒通过冷等静压机压制成内衬复合体。该内衬复合体含有大量均匀分布的微气孔，因而具有比普通的A12O3-C材料低得多的热导率。此外，该内衬复合体具有优良的抗热震性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铸钢用长水口，具体涉及一种长水口用抗热震内衬复合体及其制备工艺。
技术介绍
长水口安装于盛钢桶下方，是钢水由盛钢桶注入中间包的A12O3-C质圆筒形通道，起着导流、防止钢水二次氧化和飞溅的作用。它是实现钢水保护浇铸以提高钢坯质量的重要功能耐火材料，其使用情况将直接影响到整个连铸过程能否正常进行。然而在钢水浇注初期，当炽热的钢水流经长水口时，会在其内部产生很大的热应力，从而导致其开裂。因此，长水口在使用前必须预热至1000℃以上，而这不仅消耗能源、恶化操作环境，而且导致其更换操作繁琐、费时。免预热长水口的开发是解决该问题的关键。目前，广泛应用的免预热复合结构长水口的本体采用铝碳材料，内衬采用无碳材料。其机理是：隔热内衬具有较小的导热系数，它降低了长水口内侧的温度上升速度；而本体又具有较高的导热系数，它的快速传热作用使长水口内壁与外壁之间的温差较快地得到缓解，从而有效降低了热应力的短期集聚，以防止其发生开裂。此外，当复合结构长水口的内衬较厚时，还要求其自身具有较高的抗热震性能。材质和制造工艺的改善，是提高长水口隔热内衬抗热震性能的有效手段。研究表明，当隔热内衬的材质一定时，增加其中气孔量是降低其导热系数的有效方法。此外，在隔热内衬中引入更多的气孔，可降低其弹性模量，从而提高其抗热震性能。在隔热内衬中引入更多的气孔，一种方法是在内衬材料中掺加氧化铝或氧化锆空心球，但由于空心球的强度很低，在长水口成型时易被压碎而起不到应有的效果。另一种方法是在内衬材料中掺加适量石墨，待长水口烧成后，再向其内孔中通入空气，对内衬进行氧化脱碳处理。虽然该方法的效果较好，但其工艺过程较为繁琐且不易控制。为满足钢厂对免预热长水口的需求，本申请从材质与制造工艺的改善，以及微气孔的引入两种方法着手，开发研制了一种长水口用抗热震内衬复合体。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种长水口用抗热震内衬复合体及其制备工艺。该内衬复合体具有较低的导热系数，使长水口不需预热，且能够长时间保持良好的抗热震性、耐钢液冲刷。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案为：一种长水口用抗热震内衬复合体，由骨料、轻烧氧化铝、高温预合成料、碳酸镁和酚醛树脂组成，各物料的重量百分比为：骨料30~50%、轻烧氧化铝10~15%、高温预合成料30~50%、碳酸镁10~15%，酚醛树脂的加入量为骨料、轻烧氧化铝、高温预合成料和碳酸镁总重量的6~10%，其中，高温预合成料为Al2O3-MgO-TiO2合成料；所述内衬复合体内部含有Al1.8Mg0.1Ti1.1O5相。进一步地，高温预合成料由以下工艺制备而成：采用重量百分比依次为40~60%的Al2O3粉、5~10%的MgO粉、30~50%的TiO2粉混合16h以上，置于高温炉中，在1500~1800℃下保温3~6h，其中，Al2O3粉、MgO粉和TiO2粉的平均粒度均不大于10微米。本专利技术中，骨料由以下工艺制备而成：（1）、按照1：3：3的重量比，称取微胶囊粉、二氧化钛和无水乙醇，混合后在45KHz的频率下超声分散25min，然后在真空度为0.098MPa的真空条件下进行抽滤，当不再有乙醇液滴滴落时停止抽滤，取出滤出物，置于烘箱中，依次进行30℃×6h的烘干和50℃×20min的预热，取出预热后的物料并将其置于压力机中在2MPa压力下预压5min，然后再在5MPa、150~160℃条件下热压30min，自然冷却至室温后，制得二氧化钛微胶囊粉，备用；（2）、采用重量百分比依次为60~70%的电熔刚玉、28~34%的镁砂、2~6%的二氧化钛微胶囊粉进行混合，并加入重量占电熔刚玉、镁砂和二氧化钛微胶囊粉总重量1~2.5%的外加剂，混合1.5h后，在110~115℃下预热3~5h，然后在1400~1600℃下保温2~3h。本专利技术中，所述碳酸镁中的杂质含量不大于其自重的5%，平均粒度不大于5微米。一种长水口用抗热震内衬复合体的制备工艺，按照上述的重量百分比称取骨料、轻烧氧化铝、高温预合成料、碳酸镁和酚醛树脂，混合并搅拌均匀后，置于造粒机中制成混合颗粒，将混合颗粒通过冷等静压机压制成内衬复合体。本专利技术中，二氧化钛微胶囊粉粒子具有应力集中的平衡效应，能够吸收长水口在使用过程中的冲击力，使其收缩变形量减小；二氧化钛微胶囊粉的高流动性和小尺寸效应，使内衬表面更加致密细洁，且使内衬的抗渣性大大增强。微胶囊化使得二氧化钛微粒相互隔离，促进其在骨料中的分散，可大量吸收摩擦热，起到延缓长水口温度上升的作用；而且，二氧化钛使内衬复合体应用在长水口上时，降低玻璃相和结晶相的晶粒尺寸。本专利技术的内衬复合体应用在长水口上时，碳酸镁在540℃以上开始发生分解反应，生成MgO并释放出CO2，形成大量微气孔，从而可有效降低内衬材料的导热系数和弹性模量。上述形成的MgO进一步与轻烧氧化铝反应，生成原位镁铝尖晶石。有益效果：该内衬复合体含有大量均匀分布的微气孔，因而具有比普通的A12O3-C材料低得多的热导率。其中，含有的Al1.8Mg0.1Ti1.1O5相，提高了材料的抗热震性。该内衬材料起到了一个热阻断的作用，可有效降低长水口本体在钢水开始浇注时所受到的热应力；本专利技术不含熔融石英，在使用过程中又经热处理和使用过程中的原位反应烧结，能够较好地抵抗钢液的冲刷和蚀损；该内衬材料具有较低的热膨胀率和弹性模量，因而其自身热膨胀所产生的热应力对长水口本体影响较小。此外，因该内衬材料与本体材料在力学性能上存在差异，所以它们之间的界面还能起到抑制裂纹扩展的作用。附图说明图1为结合本专利技术内衬复合体制备的长水口结构示意图。附图标记：1、长水口本体；2、内衬复合体。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的长水口用抗热震内衬复合体及其制备工艺作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。一种长水口用抗热震内衬复合体，由骨料、轻烧氧化铝、高温预合成料、碳酸镁和酚醛树脂组成，各物料的重量百分比为：骨料30~50%、轻烧氧化铝10~15%、高温预合成料30~50%、碳酸镁10~15%，酚醛树脂的加入量为骨料、轻烧氧化铝、高温预合成料和碳酸镁总重量的6~10%，其中，高温预合成料为Al2O3-MgO-TiO2合成料；所述内衬复合体内部含有Al1.8Mg0.1Ti1.1O5相。其中，所述碳酸镁中的杂质含量不大于其自重的5%，平均粒度不大于5微米。实施例1一种长水口用抗热震内衬复合体的制备工艺，该内衬复合体由骨料、轻烧氧化铝、高温预合成料、碳酸镁和酚醛树脂组成，各物料的重量百分比为：骨料40%、轻烧氧化铝10%、高温预合成料40%、碳酸镁10%，酚醛树脂的加入量为骨料、轻烧氧化铝、高温预合成料和碳酸镁总重量的8%，其中，高温预合成料为Al2O3-MgO-TiO2合成料；所述内衬复合体内部含有Al1.8Mg0.1Ti1.1O5相，包括以下步骤：步骤一、按照1：3：3的重量比，称取微胶囊粉、二氧化钛和无水乙醇，混合后在4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长水口用抗热震内衬复合体，其特征在于：由骨料、轻烧氧化铝、高温预合成料、碳酸镁和酚醛树脂组成，各物料的重量百分比为：骨料30~50%、轻烧氧化铝10~15%、高温预合成料30~50%、碳酸镁10~15%，酚醛树脂的加入量为骨料、轻烧氧化铝、高温预合成料和碳酸镁总重量的6~10%，其中，高温预合成料为Al2O3‑MgO‑TiO2合成料；所述内衬复合体内部含有Al1.8Mg0.1Ti1.1O5相。

【技术特征摘要】
1.一种长水口用抗热震内衬复合体，其特征在于：由骨料、轻烧氧化铝、高温预合成料、碳酸镁和酚醛树脂组成，各物料的重量百分比为：骨料30~50%、轻烧氧化铝10~15%、高温预合成料30~50%、碳酸镁10~15%，酚醛树脂的加入量为骨料、轻烧氧化铝、高温预合成料和碳酸镁总重量的6~10%，其中，高温预合成料为Al2O3-MgO-TiO2合成料；所述内衬复合体内部含有Al1.8Mg0.1Ti1.1O5相。
2.根据权利要求1所述的一种长水口用抗热震内衬复合体，其特征在于：高温预合成料由以下工艺制备而成：采用重量百分比依次为40~60%的Al2O3粉、5~10%的MgO粉、30~50%的TiO2粉混合16h以上，置于高温炉中，在1500~1800℃下保温3~6h，其中，Al2O3粉、MgO粉和TiO2粉的平均粒度均不大于10微米。
3.根据权利要求1所述的一种长水口用抗热震内衬复合体，其特征在于：骨料由以下工艺制备而成：（1）、按照1：3：3的重量比，称取微胶囊粉、二氧化钛和无水乙醇，混合后在45KHz的频率下超声分散25min，然后在真空度为0.098MPa的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉敏，茹晓红，肜芳珍，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41