一种低碳耐火长水口材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低碳耐火长水口材料的制备方法，以鳞片石墨为碳源，在其表面覆有ZrO2涂层，与电熔棕刚玉、电熔白刚玉、碳化硅复配作为基本浇注料，添加抗氧化剂，采用等静压成型工艺成型，制备得到低碳耐火长水口材料。本发明专利技术中在鳞片石墨表面包覆Zr(OH)4凝胶，经高温烧结后，在石墨鳞片表面涂覆有ZrO2层，使改性后石墨的水润湿性和抗氧化性得到明显提高，表面涂层的存在也改进了浇注料的抗氧化性能、热震稳定性；另外添加纳米ZrO2补充锆离子含量，提高产品的耐火性能，同时采用等静压成型工艺成型，坯体受力均匀，密度分布均一，改善了产品的烧结密度，具有优异的抗钢液和熔渣侵蚀性能。

Preparation of a low carbon refractory long water nozzle material

The invention discloses a preparation method of low carbon refractory long water nozzle material, with the scale graphite as the carbon source, the ZrO2 coating on its surface, the compound of electric fused brown corundum, the fused white corundum and the silicon carbide as the basic castable material, the addition of antioxidants and the isostatic pressing molding process to prepare the low carbon refractory long water mouth material. Material. In the invention, the Zr (OH) 4 gel was coated on the scale graphite sheet bread. After high temperature sintering, the ZrO2 layer was coated on the surface of the graphite scale. The water wettability and oxidation resistance of the modified graphite were obviously improved. The presence of the surface coating also improved the oxidation resistance and thermal shock stability of the castable and added nano ZrO2 to supplement the zirconium. The content of ions can improve the fire resistance of the product. At the same time, the isostatic pressing molding process is used. The force of the billet is uniform, the density distribution is uniform, the density of the product is improved and the corrosion resistance of molten steel and slag is excellent.

【技术实现步骤摘要】
一种低碳耐火长水口材料的制备方法
本专利技术涉及耐火材料
，具体涉及一种低碳耐火长水口材料的制备方法。
技术介绍
石墨具有不易被钢水和熔渣润湿、热膨胀系数小及热导率高的特点，将其引入到耐火材料中，可显著提高耐火材料的抗渣蚀能力与热震稳定性。目前，含碳耐火材料已在高炉炉底和出铁沟，转炉、电炉和钢包的衬体，水口、滑板及塞棒等钢铁工业的诸多部位得到广泛应用。碳质长水口内壁蚀损过程为碳首先被氧化和溶解形成脱碳层，之后钢水中的夹杂物FeO与脱碳层中的Al2O3反应形成铁铝尖晶石，随着FeO继续附着，在脱碳层表面形成FeO富集区并生成低熔点相，致使脱碳层在高速钢水的冲刷下逐渐蚀损；2）长水口渣线部位蚀损首先为碳向钢液中溶解，之后为中间包渣侵蚀材料中的氧化物，两个过程交替进行，从而导致了长水口渣线部位材料的蚀损，缩短长水口的使用寿命。天然鳞片石墨具有热膨胀系数小，导热性好，不易被熔渣润湿等优点，自然成为最理想碳源。但是鳞片石墨密度小、不与水润湿，使得石墨在浇注料中易漂浮而难以均匀分散，且石墨在高温下易氧化。
技术实现思路
本专利技术提供了一种低碳耐火长水口材料的制备方法，有助于提高浇注料的抗渣渗透性及抗侵蚀性。一种低碳耐火长水口材料的制备方法，以鳞片石墨为碳源，在其表面覆有ZrO2涂层，与电熔棕刚玉、电熔白刚玉、碳化硅复配作为基本浇注料，添加抗氧化剂，采用等静压成型工艺成型，制备得到低碳耐火长水口材料。其中，所述ZrO2涂层是以Zr(OH)4水凝胶的方式引入，通过溶胶-凝胶工艺将其涂覆在鳞片石墨表面，所述基本浇注料还包括纳米ZrO2颗粒。具体工艺步骤如下：（1）凝胶包覆石墨：取16-28份ZrOCl2·8H2O为原料，加入至适量蒸馏水中，加入4-8份聚乙二醇作为分散剂，加入3%Y(NO3)3为稳定剂，搅拌均匀后，加入8-14份鳞片石墨，搅拌分散15-30分钟，超声分散8-15分钟，待石墨分散均匀后，滴加浓氨水直至溶液的pH值至9-10，陈化10-15小时后，用蒸馏水反复洗涤3-5次，然后采用无水乙醇进行醇水交换，制得凝胶浓度折合ZrO2含量在8-10wt%的凝胶液；（2）成型：将25-40份电熔棕刚玉、15-25份电熔白刚玉、8-13份碳化硅及6-12份纳米ZrO2颗粒依次加入到上述凝胶液中，强力搅拌混合均匀后，加入抗氧化剂复合，搅拌均匀后，困料10-15小时，按照所需规格尺寸浇注，采用等静压成型工艺在100-150MPa下成型，于105-120℃温度下干燥20-25小时；（3）烧结：然后将成型后坯料置于高温窖中，在1250-1280℃、1310-1360℃及1420-1480℃下分别保温1-4小时烧成，随炉冷却后取出，即可。其中，所述抗氧化剂是由质量分数为2%的Si和0.4%的B4C构成。其中，所述步骤（2）使用的纳米ZrO2颗粒平均粒径在35-45nm。本专利技术有益效果如下：本专利技术中以鳞片石墨为碳源，在其表面包覆Zr(OH)4凝胶，经高温烧结后，在石墨鳞片表面涂覆有ZrO2层，使改性后石墨的水润湿性和抗氧化性得到明显提高，改善了浇注料基质间的结合状况，同时，表面涂层的存在也成为阻止氧扩散的屏障，改进了浇注料的抗氧化性能、热震稳定性也得到了改善，同时Zr(OH)4凝胶具有良好的分散性，在浇注料中可以起到结合剂的作用，无需再加入结合剂，有效促进烧结；由于引入的凝胶浓度较低，另外添加纳米ZrO2补充锆离子含量，提高产品的耐火抗侵蚀性能，同时采用等静压成型工艺成型，坯体受力均匀，密度分布均一，改善了产品的烧结密度，具有优异的抗钢液和熔渣侵蚀性能。具体实施方式一种低碳耐火长水口材料的制备方法，以鳞片石墨为碳源，在其表面覆有ZrO2涂层，与电熔棕刚玉、电熔白刚玉、碳化硅复配作为基本浇注料，添加抗氧化剂，采用等静压成型工艺成型，制备得到低碳耐火长水口材料。其中，所述ZrO2涂层是以Zr(OH)4水凝胶的方式引入，通过溶胶-凝胶工艺将其涂覆在鳞片石墨表面，所述基本浇注料还包括纳米ZrO2颗粒。具体工艺步骤如下：（1）凝胶包覆石墨：取24份ZrOCl2·8H2O为原料，加入至适量蒸馏水中，加入6份聚乙二醇作为分散剂，加入3%Y(NO3)3为稳定剂，搅拌均匀后，加入8份鳞片石墨，搅拌分散30分钟，超声分散15分钟，待石墨分散均匀后，滴加浓氨水直至溶液的pH值至9-10，陈化12小时后，用蒸馏水反复洗涤5次，然后采用无水乙醇进行醇水交换，制得凝胶浓度折合ZrO2含量在10wt%的凝胶液；（2）成型：将35份电熔棕刚玉、20份电熔白刚玉、8份碳化硅及12份纳米ZrO2颗粒依次加入到上述凝胶液中，强力搅拌混合均匀后，加入抗氧化剂复合，搅拌均匀后，困料12小时，按照所需规格尺寸浇注，采用等静压成型工艺在100MPa下成型，于110℃温度下干燥24小时；（3）烧结：然后将成型后坯料置于高温窖中，在1250℃下保温1小时，1350℃下保温2小时，1460℃下保温4小时烧成，随炉冷却后取出，即可。其中，所述抗氧化剂是由质量分数为2%的Si和0.4%的B4C构成。其中，所述步骤（2）使用的纳米ZrO2颗粒平均粒径在40nm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低碳耐火长水口材料的制备方法，其特征在于，以鳞片石墨为碳源，在其表面覆有ZrO2涂层，与电熔棕刚玉、电熔白刚玉、碳化硅复配作为基本浇注料，添加抗氧化剂，采用等静压成型工艺成型，制备得到低碳耐火长水口材料。

【技术特征摘要】
1.一种低碳耐火长水口材料的制备方法，其特征在于，以鳞片石墨为碳源，在其表面覆有ZrO2涂层，与电熔棕刚玉、电熔白刚玉、碳化硅复配作为基本浇注料，添加抗氧化剂，采用等静压成型工艺成型，制备得到低碳耐火长水口材料。2.根据权利要求1所述的一种低碳耐火长水口材料的制备方法，其特征在于，所述ZrO2涂层是以Zr(OH)4水凝胶的方式引入，通过溶胶-凝胶工艺将其涂覆在鳞片石墨表面，所述基本浇注料还包括纳米ZrO2颗粒。3.根据权利要求1所述的一种低碳耐火长水口材料的制备方法，其特征在于，具体工艺步骤如下：（1）凝胶包覆石墨：取16-28份ZrOCl2·8H2O为原料，加入至适量蒸馏水中，加入4-8份聚乙二醇作为分散剂，加入3%Y(NO3)3为稳定剂，搅拌均匀后，加入8-14份鳞片石墨，搅拌分散15-30分钟，超声分散8-15分钟，待石墨分散均匀后，滴加浓氨水直至溶液的pH值至9-10，陈化10-15小时后，用蒸馏水反复洗涤3-...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁庭志，
申请(专利权)人：马鞍山科润冶金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34