一种氮化物结合的尖晶石滑板及其制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种氮化物结合尖晶石滑板及其制备工艺。以镁铝尖晶石为主要材料，加入金属硅粉或金属铝粉的一种或两种，在氮化气氛中高温烧成，金属硅粉和金属铝粉经氮化生成氮化硅和氮化铝，氮化硅和氮化铝和原料中的氧化铝、氧化镁或镁铝尖晶石反应原位反应，最后形成氮化硅、氮化铝、塞隆、阿隆、镁阿隆等氮化物中的一种或多种氮化物结合尖晶石质滑板。本发明专利技术突出优点是产品的力学强度高、高温抗折强度高、抗侵蚀性能好、抗热震性好，适用于各种钢种的冶炼和浇铸过程，且不对钢水有增碳污染。

A spinel slide plate combined with nitride and its preparation process

【技术实现步骤摘要】
一种氮化物结合的尖晶石滑板及其制备工艺
本专利技术属于无机非金属材料学科高温陶瓷和耐火材料领域，具体涉及一种氮化物结合尖晶石滑板及其制备工艺。
技术介绍
在镁铝尖晶石构造中，Al-O、Mg-O之间都是较强的离子键，且静电键强度相等，结构牢固。因此，镁铝尖晶石晶体的饱和结构具有良好的耐化学侵蚀性和耐磨性，能够在氧化或还原气氛中保持较好的稳定性。镁铝尖晶石具有良好的耐高温、抗渣侵蚀、抗剥落性能，广泛用于耐火材料、钢铁冶炼，水泥回转窑及玻璃工业窑炉。碳结合的铝碳质及铝锆碳质滑板两种滑板抗Ca侵蚀能力差，难以适应特种钢连铸的要求，尖晶石质材料比氧化铝质适用性更广，碳结合的镁铝尖晶石滑板能适应钙处理钢、高氧钢、优质钢、沸腾钢、镇静钢、半镇静钢等特种钢连铸的要求。虽然能够满足生产的各项安全指标，但无法避免在连铸过程中对钢水增碳，影响洁净钢的质量。然而，碳结合材质无法避免在连铸过程中对钢水增碳，影响洁净钢的质量，本专利技术为了克服上述技术难题，开发出一种非碳结合的碱性滑板，以满足洁净钢的特种钢种需求。
技术实现思路
本专利技术涉及一种氮化物结合尖晶石滑板，原料配方以重量百分比计为：（1）粒度4～2mm的镁铝尖晶石，25~33%；（2）粒度2～1mm的镁铝尖晶石，20~30%；（3）粒度1～0mm的镁铝尖晶石，22~33%；（4）粒度≤0.088mm的镁铝尖晶石，13~18%；（5）粒度0.002~0.005mm的富铝尖晶石A90，7~11%；（6）粒度0.002~0.005mm的金属硅粉，7~15%；（7）粒度0.002~0.005mm的金属铝粉，0~1%（8）粒度0.002~0.005mm的α-Al2O3粉，2~3%（9）粒度≤0.045mm碳化硼，0.5%；（10）粒度≤0.045mm氮化硼，0.5%；（11）糊精粉，2~3%；（12）外加纸浆废液，+3~4%；（13）氮气；所述的原料（12）纸浆废液另外加入，不计入原料总质量百分比内；原料（13）氮气气体用在烧成时的气氛炉内，不计入原料总重量百分比内，反应炉内保持0.2~0.4MPa的氮气气体压力。上述氮化物结合尖晶石滑板的制备工艺，主要包括如下制备步骤：（1）按比例称量粒度≤0.088mm的镁铝尖晶石、粒度0.002~0.005mm的富铝尖晶石A90、粒度0.002~0.005mm的金属硅粉、粒度0.002~0.005mm的金属铝粉、粒度0.002~0.005mm的α-Al2O3粉、粒度≤0.045mm碳化硼、粒度≤0.045mm氮化硼、糊精粉，进行强力预混，预混时间在15～20min，获得预混细粉料；（2）按比例称量粒度4～2mm的镁铝尖晶石、粒度2～1mm的镁铝尖晶石，进行干混2~3min；然后加入纸浆废液，混合2~3min；再加入粒度1～0mm的镁铝尖晶石，混料2~3min，最后加入预混细粉料，强力混碾15～30min；（3）密闭困料24～36h；（4）压制成型；（5）自然干燥24～48h后，再在120～140℃干燥24～48h；（6）装入气氛炉内烧成，通0.2~0.4MPa压力的氮气气体，在1550～1650℃保温5~8h；（7）烧成后自然冷却后磨削，打箍。由于氮化硅、氮化铝、塞隆、阿隆、镁阿隆等氮化物具有很高的抗弯强度和断裂韧性，且对金属液体的润湿性差，在耐火材料中添加这些氮化物能大大增加材料的抗渣侵蚀性能。本专利技术就是在镁铝尖晶石为主要的原材料中，掺入金属硅粉或金属铝粉的一种或两种，在氮化气氛中高温烧成，金属硅粉和金属铝粉经氮化生成氮化硅和氮化铝，氮化硅和氮化铝和原料中的氧化铝、氧化镁或镁铝尖晶石反应原位反应，获得氮化硅、氮化铝、塞隆、阿隆、镁阿隆等氮化物中的一种或多种氮化物结合尖晶石滑板。该种产品性能突出优点是滑板砖的力学强度高、高温抗折强度高、抗侵蚀性能好、抗热震性好，适用于各种钢种的冶炼和浇铸过程，且不对钢水有增碳的污染。实施例1原料规格和配方（重量百分含量）如下：（1）粒度4～2mm的镁铝尖晶石，25%；（2）粒度2～1mm的镁铝尖晶石，27%；（3）粒度1～0mm的镁铝尖晶石，22%；（4）粒度≤0.088mm的镁铝尖晶石，2%；（5）粒度0.002~0.005mm的富铝尖晶石（A90），9%；（6）粒度0.002~0.005mm的α-Al2O3粉，3%（7）粒度0.002~0.005mm的金属硅粉，7%；（8）粒度0.002~0.005mm的金属铝粉，1%（9）粒度≤0.045mm碳化硼，0.5%；（10）粒度≤0.045mm氮化硼，0.5%；（11）高岭土，3%；（12）外加纸浆废液，+3%；（13）氮气。原料（12）纸浆废液另外加入，不计入原料总质量百分比内。原料（13）氮气气体用在烧成时的气氛炉内，不计入原料总重量百分比内，反应炉内保持0.2MPa的氮气气体压力。本专利技术的具体工艺过程包括以下几部分：（1）按比例称量粒度≤0.088mm的镁铝尖晶石、粒度0.002~0.005mm的富铝尖晶石（A90）、粒度0.002~0.005mm的金属硅粉、粒度0.002~0.005mm的金属铝粉、粒度0.002~0.005mm的α-Al2O3粉、粒度≤0.045mm碳化硼、粒度≤0.045mm氮化硼、高岭土，进行强力预混，预混时间在15min。获得预混细粉料。（2）按比例称量粒度4～2mm的镁铝尖晶石、粒度2～1mm的镁铝尖晶石，进行干混2min。然后加入加入纸浆废液，混合2min。再加入粒度1～0mm的镁铝尖晶石，混料2min。最后加入预混细粉料，强力混碾15min。（3）密闭困料24h。（4）压制成型。（5）自然干燥24h后，再在120℃干燥24h。（6）装入气氛炉内烧成，通0.2MPa压力的氮气气体，在1650℃保温3h。（7）烧成后自然冷却后磨削，打箍。表1列出了本实施例的原料规格和配方及其性能。性能测试结果表明氮化物结合尖晶石滑板在低温时耐压强度较高，达196MPa；在1400℃高温耐压强度较高变化很小，仍然163MPa。其抗折强度在常温时38MPa，在1100℃高温抗折强度35MPa，说明专利技术的氮化物结合尖晶石滑板的强度对温度的敏感性很低。其抗热震性能也较好，1100℃×0.5h时抗热震次数达8次。应用于某山钢厂浇铸温度1620～1650℃，钙处理钢水，连滑5次。实施例2原料规格和配方（重量百分含量）如下：（1）粒度4～2mm的镁铝尖晶石，28%；（2）粒度2～1mm的镁铝尖晶石，18%；（3）粒度1～0mm的镁铝尖晶石，19%；（4）粒度≤0.088mm的镁铝尖晶石，5%；（5）粒度0.002~0.005mm的富铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化物结合尖晶石滑板，原料配方以重量百分比计为：/n（1）粒度4～2mm的镁铝尖晶石，25~33%；/n（2）粒度2～1mm的镁铝尖晶石，20~30%；/n（3）粒度1～0mm的镁铝尖晶石，22~33%；/n（4）粒度≤0.088mm的镁铝尖晶石，13~18%；/n（5）粒度0.002~0.005mm的富铝尖晶石A90，7~11%；/n（6）粒度0.002~0.005mm的金属硅粉，7~15%；/n（7）粒度0.002~0.005mm的金属铝粉，0~1%/n（8）粒度0.002~0.005mm的α-Al

【技术特征摘要】
1.一种氮化物结合尖晶石滑板，原料配方以重量百分比计为：
（1）粒度4～2mm的镁铝尖晶石，25~33%；
（2）粒度2～1mm的镁铝尖晶石，20~30%；
（3）粒度1～0mm的镁铝尖晶石，22~33%；
（4）粒度≤0.088mm的镁铝尖晶石，13~18%；
（5）粒度0.002~0.005mm的富铝尖晶石A90，7~11%；
（6）粒度0.002~0.005mm的金属硅粉，7~15%；
（7）粒度0.002~0.005mm的金属铝粉，0~1%
（8）粒度0.002~0.005mm的α-Al2O3粉，2~3%
（9）粒度≤0.045mm碳化硼，0.5%；
（10）粒度≤0.045mm氮化硼，0.5%；
（11）糊精粉，2~3%；
（12）外加纸浆废液，+3~4%；
（13）氮气；
所述的原料（12）纸浆废液另外加入，不计入原料总质量百分比内；
原料（13）氮气气体用在烧成时的气氛炉内，不计入原料总重量百分比内，反应炉内保持0.2~0.4MPa的氮气气体压力。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈松林，蒋正跃，刘士范，王俊涛，胡小成，闫昕，孙旭东，
申请(专利权)人：宜兴市耐火材料有限公司，瑞泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32