一种用于生产炼钢用功能性耐火材料的复合泥料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于生产炼钢用功能性耐火材料的复合泥料及其制备方法和应用。提供的复合泥料包括以下质量百分比的组分：88％

【技术实现步骤摘要】
一种用于生产炼钢用功能性耐火材料的复合泥料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于冶金耐火材料
，具体涉及一种用于生产炼钢用功能性耐火材料的复合泥料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]稀土钢冶炼有利于提升钢铁材料质量水平，达到或超过国外先进企业产品质量水平。随着研究的不断深入，研究者们发现钢中添加稀土具有多种有益作用，包括净化作用、变质作用、微合金化、捕捉氢等，稀土可以改善组织，提高钢材的抗拉强度、耐磨性、拉拔性以及抗疲劳性。但稀土的生产也存在诸多瓶颈问题，在连铸的高温状态下，钢液中稀土(RE)非常活泼，能够和镁质、高铝质、硅酸盐耐火材料发生如下反应：
[0003]4RE+3SiO2＝2RE2O3+3Si
[0004]2RE+Al2O3＝RE2O3+2Al
[0005]2RE+3MgO＝RE2O3+3Mg
[0006]进而导致塞棒失控，水口堵塞，严重的情况下导致浇注中断或生产事故。中包内覆盖剂、干式料，结晶器保护渣等均会发生上述反应，对铸坯内外部质量产生广泛的影响。
[0007]耐火材料领域应用稀土氧化物改善耐火材料的技术还处于探索阶段，目前通常是向镁质耐火材料、镁尖晶石耐火材料等碱性耐火材料添加稀土氧化物，以降低耐火材料的显气孔率、提高耐火材料的致密度、高温抗折强度和抗热震稳定性等，然而这些耐火材料仍存在水口堵塞、塞棒失控的现象。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的一个或多个问题，本专利技术一个方面提供一种用于生产炼钢用功能性耐火材料的复合泥料，其包括以下质量百分比的组分：88％
‑
92％的稀土原料、3％
‑
5％的鳞片石墨、0.5％
‑
1.5％的碳化硼和4％
‑
6％的酚醛树脂；
[0009]其中所述稀土原料通过以下方式获得：
[0010]1)将纯度≥99.0％的稀土粉和纯度≥99.0％的铝粉按照稀土:Al的摩尔比为(0.5
‑
3):1混合，得到中间体；
[0011]2)将步骤1)得到的中间体在1500
‑
1700℃温度条件下烧成3.5
‑
4.5小时。
[0012]在一些实施方式中，在步骤1)中所述稀土:Al的摩尔比为(1
‑
2):1。
[0013]在一些实施方式中，在步骤2)中所述温度为1550
‑
1650℃。
[0014]在一些实施方式中，在步骤2)中还包括对烧制获得的产物进行破碎、筛分和研磨处理，得到粒度小于0.5mm的粉料，获得所述稀土原料。
[0015]在一些实施方式中，在步骤1)中所述稀土粉的粒度＜325目，所述铝粉的粒度＜325目。
[0016]在一些实施方式中，所述稀土粉包括稀土铈粉、稀土镧粉、稀土钕粉、稀土钇粉、或
其混合物。
[0017]在一些实施方式中，所述稀土粉为稀土铈粉。
[0018]本专利技术另一方面提供上述的复合泥料在生产炼钢用功能性耐火材料中的应用。
[0019]在一些实施方式中，所述炼钢用功能性耐火材料包括：连铸浸入式水口、连铸中间包塞棒、挡墙、座砖、挡坝、中间包工作层。
[0020]本专利技术再一方面还提供上述的复合泥料的制备方法，其包括将所述复合泥料的组分在造粒机中混合15
‑
30分钟。
[0021]本专利技术提供的用于生产炼钢用功能性耐火材料的复合泥料由稀土原料、鳞片石墨、碳化硼、酚醛树脂混合而成，其在制备炼钢用的功能性耐火材料中可以形成该耐火材料的与钢液直接接触的铝酸稀土碳层，该铝酸稀土碳层具有较低的显气孔率(≤20％)，以及较高的体积密度(≥3.0g/cm3)和抗折强度(≥5.9MPa)，能够有效避免钢液中的稀土与镁质、高铝质、硅酸盐耐火材料等的反应，进而可以有效避免稀土钢生产过程中的浇注中断或生产事故。
附图说明
[0022]图1为本专利技术提供的用于生产炼钢用耐火材料的稀土原料的微观晶体结构；
[0023]图2为本专利技术制备的连铸浸入式水口的结构示意图；
[0024]图3为本专利技术制备的连铸浸入式水口的实物照片；
[0025]图4为本专利技术制备的连铸中间包塞棒的结构示意图；
[0026]图5为本专利技术制备的连铸中间包塞棒的实物照片；
[0027]图6为应用例1的连铸浸入式水口在使用后的内径照片。
具体实施方式
[0028]以下通过具体实施例详细说明本专利技术的内容，实施例旨在有助于理解本专利技术，而不在于限制本专利技术的内容。
[0029]实施例1：用于生产炼钢用耐火材料的稀土原料、炼钢用耐火材料复合泥料、以及功能性耐火材料的制备
[0030](1)用于生产炼钢用耐火材料的稀土原料的制备
[0031]1.1)将纯度≥99.0％的稀土铈粉(粒度＜325目)和纯度≥99.0％的铝粉(粒度＜325目)按照Ce:Al的摩尔比为1:1均匀混合，得到中间体；
[0032]1.2)将步骤1)得到的中间体装入梭式窑炉中，升温1600℃后，保持4小时，烧制得到稀土铈和铝的复合氧化物，随炉冷却后进行破碎、筛分、研磨，选取粒度小于0.5mm的复合氧化物粉料作为用于生产炼钢用耐火材料的稀土原料，将其命名为稀土原料1，其微观结构如图1所示，其中A、B、C、D幅分别表示为放大1000倍、2000倍、4000倍、6000倍的微观结构图。
[0033](2)炼钢用耐火材料复合泥料的制备
[0034]该步骤使用上述步骤(1)制备的稀土原料1生产炼钢用耐火材料复合泥料，包括配料和造粒工序，具体包括以下步骤：
[0035]2.1)将步骤(1)制备的稀土原料1(添加量为耐火材料泥料总重量的90％，在一些实施例中可为88％
‑
92％)置于造粒机中，向其中加入鳞片石墨(购自青岛明盛，添加量为耐
火材料泥料总重量的4％，在一些实施例中可为3％
‑
5％)、碳化硼(购自牡丹江碳化硼有限公司，添加量为耐火材料泥料总重量的1％，在一些实施例中可为0.5％
‑
1.5％)，以酚醛树脂(添加量为耐火材料泥料总重量的5％，在一些实施例中可为4％
‑
6％)为结合剂，混合15
‑
30分钟，制成耐火材料复合泥料(粒径可根据实际需要调节，例如0.05
‑
1mm等)，将制备得到的复合泥料命名为泥料1。
[0036](3)炼钢用功能性耐火材料的制备
[0037]该步骤以生产炼钢用的连铸浸入式水口和连铸中间包塞棒为例，这样的功能性耐火材料还可以是挡墙、座砖、挡坝、中间包工作层等与钢液能够直接接触的部件。使用上述步骤(2)获得的泥料1制备功能性耐火材料(主要是由上述步骤(2)获得泥料1形成功能性耐火材料的与钢液直接接触部位的铝酸铈碳层)，包括以下工序：装填模具
→
等静压成型<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于生产炼钢用功能性耐火材料的复合泥料，其包括以下质量百分比的组分：88％
‑
92％的稀土原料、3％
‑
5％的鳞片石墨、0.5％
‑
1.5％的碳化硼和4％
‑
6％的酚醛树脂；其中所述稀土原料通过以下方式获得：1)将纯度≥99.0％的稀土粉和纯度≥99.0％的铝粉按照稀土:Al的摩尔比为(0.5
‑
3):1混合，得到中间体；2)将步骤1)得到的中间体在1500
‑
1700℃温度条件下烧成3.5
‑
4.5小时。2.根据权利要求1所述的复合泥料，其中在步骤1)中所述稀土:Al的摩尔比为(1
‑
2):1。3.根据权利要求1或2所述的复合泥料，其中在步骤2)中所述温度为1550
‑
1650℃。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的复合泥料，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小军，朱国本，左敬春，李茂峰，邬美强，谌智勇，朱克强，宋文文，张宝荣，宋吉鑫，
申请(专利权)人：青岛正望新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：