一种滑板砖及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种滑板砖及其制备方法，属于耐火材料技术领域，具体包括：由板状刚玉、锆刚玉、氧化锆、碳化硅、铝粉、改性石墨组成的基材，增强纤维，以及改性环氧树脂结合剂，经物料混合，将混合后的物料经模具成型、热处理、烧结，得到滑板砖前体，滑板砖前体依次进行油浸碳化、精加工处理得到滑板砖，通过控制各组分的含量、制备工艺条件，可获得具有较高的致密程度、优异的抗冲刷性能、抗侵蚀性能、热震稳定性能和耐磨性能的滑板砖，弥补了目前铝锆碳材质滑板砖的缺陷。质滑板砖的缺陷。质滑板砖的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种滑板砖及其制备方法


[0001]本专利技术属于耐火材料
，具体涉及一种滑板砖及其制备方法。

技术介绍

[0002]滑板砖是炼钢工艺过程中的一种重要耐火材料，主要应用于转炉挡渣、钢水罐及中间包控流等。随着钢铁精炼技术的迅速发展，滑板砖的作用越来越重要。滑板砖在使用过程中，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，因此需要具备较高的耐磨性和高温强度、抗侵蚀性能、抗热震性能、抗氧化性能等。
[0003]目前各钢厂使用的滑板砖主要有铝碳质、铝锆碳质及镁质滑板，一般选用刚玉、含锆原料为主要成分，以酚醛树脂或环氧树脂为结合剂。普通铝碳滑板不能满足工艺要求；镁质滑板对于高腐蚀性钢种具有良好的耐侵蚀性，但其热膨胀系数大、强度低、抗侵蚀性能较差；铝锆碳质滑板砖的生产工艺复杂，需经1400℃左右的高温烧成，能耗大，且铝锆碳抗钢水侵蚀性能一般。
[0004]专利CN106630976A公开了一种转炉挡渣用闸阀滑板砖及其制备方法，其是在重烧铝锆碳滑板中引入板状刚玉、锆刚玉及膨胀石墨，使用寿命、抗氧化性及热震稳定性、抗侵蚀性得到提高。专利CN107382347A公开了一种经中温热处理制得的转炉挡渣用滑板砖，相比传统的高温烧成，中温热处理不仅降低了生产成本，且有助于获得耐侵蚀、耐冲刷、抗氧化、抗热震的转炉挡渣用中温滑板砖。但上述方法生产的滑板砖仍具有一定的缺陷，如耐高温性能、耐磨性能等仍有待提高。
[0005]因此急需开发一种综合性能优异的滑板砖，满足现代炼钢行业生产的要求。

技术实现思路

[0006](一)技术目的
[0007]本专利技术的技术目的是弥补现有滑板砖的不足，提供一种改性石墨用于制备滑板砖，通过在铝锆碳质滑板砖中加入改性石墨，使滑板砖具有较高的致密程度，抗冲刷性能、抗侵蚀性能、热震稳定性能和耐磨性能优异，使用寿命延长。
[0008](二)技术方案
[0009]本专利技术采取的技术方案如下：
[0010]一种改性石墨的制备方法，包括下述步骤：
[0011]1)在乙醇水溶液中，利用硼酸、酒石酸对膨胀石墨进行表面活化，得到活化石墨；
[0012]2)用环氧硅烷偶联剂对活化石墨进行改性处理，得到有机硅改性石墨；
[0013]3)碱性条件下，用根皮素对有机硅改性石墨处理，粉碎即得。
[0014]作为优选的技术方案，步骤1)中石墨与硼酸、酒石酸的质量比为1:0.1～0.2:0.01～0.08。
[0015]作为优选的技术方案，步骤2)中的环氧硅烷偶联剂为3
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧
基硅烷、3
‑
缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的任一种。
[0016]作为优选的技术方案，步骤2)中活化石墨、环氧硅烷偶联剂的质量比为1:1～3。
[0017]作为优选的技术方案，步骤3)中有机硅改性石墨、根皮素的质量比为1:2～5。
[0018]作为优选的技术方案，步骤3)中碱性条件所用的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0019]作为优选的技术方案，步骤3)中改性石墨粉碎至200～500目。
[0020]本专利技术利用上述方法，首先将膨胀石墨进行表面活化，接着利用环氧硅烷偶联剂对膨胀石墨表面进行改性，环氧硅烷偶联剂中的硅醇基等基团与石墨表面的羧基等活性基团反应，成功将环氧硅烷偶联剂接枝到石墨表面，弥补了石墨易团聚的缺陷，增加了与基体材料之间的相容性，然后利用根皮素对石墨进行进一步的改性，分散性进一步提高，保证了石墨在基体材料中的分散均匀度，滑板砖中各组分间的界面结合性好，可减少因聚集造成的应力集中的问题，从而有利于提升滑板砖材料的均匀性，对滑板砖起到较好的补强作用；改性膨胀石墨的石墨层间存在较少的纳米孔洞结构，在烧结过程中能够产生纳米气孔，在保证较高的强度的前提下，有助于在热震循环过程中吸收热应力，从而提升材料的抗热震性能，改善材料的抗氧化性和抗侵蚀性；此外，利用根皮素对膨胀石墨进行改性处理，还有助于改善材料的耐磨性和抗钢水侵蚀性，可能是因为膨胀石墨经一定量的根皮素改性后，一方面能够增加材料的均匀程度，提高滑板砖的致密程度，另一方面可减少后续热处理、油浸碳化过程中杂质的引入，提升材料的抗钢水侵蚀性。
[0021]上述改性石墨在制备滑板砖中的应用。
[0022]所述应用包括提高滑板砖的抗钢水侵蚀性；
[0023]所述应用还包括提高滑板砖的耐磨性。
[0024]本专利技术还公开了一种滑板砖，其包括：
[0025]由板状刚玉、锆刚玉、氧化锆、碳化硅、铝粉、改性石墨组成的基材；
[0026]增强纤维；以及
[0027]改性环氧树脂结合剂。
[0028]本专利技术提供具有上述组分的滑板砖，滑板砖中添加改性石墨，与其他组分之间相容性好，可明显提升滑板砖的抗热震性能，改善材料的抗氧化性和抗蚀性能，增加耐磨性；以改性环氧树脂为结合剂，可增加滑板砖中各组分之间的粘结性，减少开裂、剥落，进一步增加滑板砖的抗蚀性能；板状刚玉和锆刚玉作为滑板砖的主要组成，起到支撑作用，配合其它组分，使滑板砖具有较大的致密程度，显气孔率最低达1.1％，体积密度达3.88g/cm3，抗冲刷性能、抗侵蚀性能、热震稳定性能和耐磨性能优异，使用寿命长，弥补了传统铝锆碳材质滑板砖的缺陷。
[0029]作为优选的技术方案，增强纤维为玻璃纤维或碳纤维；
[0030]作为优选的技术方案，滑板砖中各组分的重量百分含量为：
[0031]板状刚玉40～65wt％、锆刚玉20～30％、氧化锆3～5wt％、碳化硅5～10wt％、铝粉2～5wt％、改性石墨3～8wt％、增强纤维1～3wt％、改性环氧树脂结合剂2～4wt％。
[0032]作为优选的技术方案，改性环氧树脂为1,3
‑
双(4
‑
甲氧基苯基)脲改性环氧树脂。
[0033]作为优选的技术方案，改性环氧树脂经由下述方法制备得到：
[0034]环氧树脂、1,3
‑
双(4
‑
甲氧基苯基)脲加入到丙酮中，90～100℃下预反应10～
30min，加入苯二甲酸钠继续反应20～50min，然后加入固化剂、促进剂，搅拌并真空脱泡，降温，得到改性环氧树脂。
[0035]作为进一步优选的技术方案，环氧树脂为双酚F型环氧树脂或双酚A型环氧树脂，分子量为5000～10000。
[0036]作为进一步优选的技术方案，环氧树脂、1,3
‑
双(4
‑
甲氧基苯基)脲的质量比为1:0.2～0.4。
[0037]作为进一步优选的技术方案，苯二甲酸钠的添加量为环氧树脂质量的0.1～0.3倍。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性石墨的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：1)在乙醇水溶液中，利用硼酸、酒石酸对膨胀石墨进行表面活化，得到活化石墨；2)用环氧硅烷偶联剂对活化石墨进行改性处理，得到有机硅改性石墨；3)碱性条件下，用根皮素对有机硅改性石墨处理，粉碎即得。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中活化石墨、环氧硅烷偶联剂的质量比为1:1～3。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中有机硅改性石墨、根皮素的质量比为1:2～5。4.权利要求1～3任一项所述方法制备得到的改性石墨在制备滑板砖中的应用，其特征在于，所述应用包括：提高滑板砖的抗钢水侵蚀性；和/或提高滑板砖的耐磨性。5.一种滑板砖，其特征在于，包括：由板状刚玉、锆刚玉、氧化锆、碳化硅、铝粉、权利要求1～3任一项所述方法制备得到的改性石墨组成的基材；增强纤维；以及改性环氧树脂结合剂。6.根据权利要求5所述的滑板砖，其特征在于，改性环氧树脂为1,3
‑
双(4
‑
甲氧基苯基)脲改性环氧树脂，经由下述方法制备得到：环氧树脂、1,3
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双(4
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甲氧基苯基)脲加入到丙酮中，90～100℃下...

【专利技术属性】
技术研发人员：查新光，洪绍松，王军，
申请(专利权)人：江苏盛耐新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：