一种高碳含量的中温烧成金属结合铝锆碳滑板砖及其制备方法技术

本发明专利技术涉及耐火材料领域，尤其涉及高碳含量的中温烧成金属结合铝锆碳滑板砖及其制备方法。滑板砖的原料包括：电熔刚玉骨料60％

【技术实现步骤摘要】
一种高碳含量的中温烧成金属结合铝锆碳滑板砖及其制备方法


[0001]本专利技术涉及耐火材料
，尤其涉及一种高碳含量的中温烧成金属结合铝锆碳滑板砖及其制备方法。

技术介绍

[0002]滑板是炼钢和连铸系统中重要功能性的元件之一，具有钢水浇注和控制钢水流量的功能。滑板在使用过程中需要承受高温钢水的化学侵蚀与物理冲刷，因此要求滑板具有较高的高温强度和良好的热震稳定性。
[0003]国内外耐火材料厂家在大型钢包滑板的制作过程中，大多采用高温烧成(1300℃以上)制造铝锆碳滑板。这种滑板需要高温烧成才能使用，能源消耗大，因此，低温烧成或不烧滑板逐渐被重视。
[0004]目前国内大部分厂家生产滑板用的为普通酚醛树脂结合不烧制品，采用碳结合+金属结合方式，热处理温度200℃左右，“金属结合”只有在滑板使用中才能形成，滑板出厂成品为碳结合；此种不烧“金属结合”滑板在生产和使用过程中存在如下缺点：
[0005]由于普通酚醛树脂在200℃左右烘干后，树脂中低分子化合物的挥发，树脂聚合，产生了较高的强度；但是在使用中的300
‑
700℃之间，随着温度的提高，树脂进一步聚合，中等程度的分子化合物挥发，最后只有40
‑
45％的残留，此期间造成结合强度的大幅度降低。
[0006]另一方面，低碳滑板由于较低碳含量容易吸附钢渣，钢渣对滑板的渗透极易造成滑板在使用时出现滑板行程区拉毛掉料等问题，限制了其在大型钢包或品种钢冶炼中的应用。

技术实现思路

[0007]针对以上技术问题，本专利技术提供了一种高碳含量的中温烧成金属结合铝锆碳滑板砖及其制备方法，通过控制滑板的原料组成及制备工艺，来有效解决滑板行程区拉毛掉料等问题。
[0008]本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种高碳含量的中温烧成金属结合铝锆碳滑板砖，所述滑板砖的原料包括以下质量百分比的组分：电熔刚玉骨料60％
‑
65％，电熔锆莫来石骨料10％
‑
15％，石墨和/或炭黑6％
‑
8％，金属铝粉4％
‑
6％，金属硅粉1％
‑
2％，白刚玉粉6％
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8％，氧化铝微粉3％
‑
6％，碳化硅2％
‑
3％，碳化硼0.5％
‑
1％；还包括占所述原料总重量2％
‑
3％的热固性酚醛树脂和2％
‑
3％的硅改性酚醛树脂做结合剂。
[0010]进一步的，所述电熔刚玉骨料的纯度≥99.5％，所述电熔刚玉骨料在1
‑
3mm、1
‑
2mm、0.5
‑
1mm和0
‑
0.5mm粒度下的质量比为(15
‑
20):(15
‑
20):(10
‑
15):(10
‑
15)。
[0011]进一步的，所述电熔锆莫来石骨料的粒度范围为1
‑
2mm。
[0012]进一步的，所述炭黑的纯度≥99％，粒度≤0.015mm；石墨的纯度≥99％，粒度≤
0.044mm。
[0013]进一步的，所述金属铝粉的粒度≤0.088mm，金属硅粉粒度≤0.088mm，碳化硅粒度≤0.088mm，白刚玉粉粒度≤0.088mm，氧化铝微粉粒度≤0.088mm，碳化硼粒度≤0.088mm。
[0014]本专利技术以热固性酚醛树脂和硅改性酚醛树脂做结合剂，其中硅改性酚醛树脂的特点是300
‑
700℃烘烤强度不降低，通过加入硅改性酚醛树脂，在金属铝熔化以及部分碳化铝生成形成强度之前，滑板能形成牢固的Si
‑
O
‑
Si键结合，产生较高的强度，使得滑板在300
‑
700℃中温下强度不降低，稳定产品性能。通过热固性酚醛树脂和硅改性酚醛树脂的结合，实现在较低的中温烧成温度下制备得到具有较高强度的滑板砖。
[0015]同时通过添加热固性酚醛树脂和硅改性酚醛树脂做结合剂，降低了烧成温度，减少了烧成过程中金属铝粉和碳材料反应生产碳化铝水化相的几率，有效降低了滑板使用过程中发生水化的风险。
[0016]现有技术中，常用的中温烧成金属结合滑板大多为低碳滑板，碳含量大致在2
‑
4％；由于碳含量低，滑板和钢水的润湿角较小，钢水和滑板板面容易粘附，导致滑板在舌形区的拉毛严重；由于碳含量低，滑板之间缺乏石墨等碳素的润滑作用，导致滑板之间的摩擦力较大，也可能是导致拉毛严重的原因之一；同时低碳导致滑板在高温时脆性较大，弹性模量较大，缺乏韧性，抗裂纹扩展性也可能是滑板裂纹产生的重要原因。本专利技术通过限定原料中碳含量在6
‑
8％之间，较高的碳含量有助于解决中温烧成滑板由于刚性大、热震性不好、导致滑板控流带来的剥落问题；通过增大碳含量，来增大滑板铸孔处钢水和滑板的润湿角，以减少钢水的粘附，从而减轻滑板行程区的拉毛严重问题。
[0017]需要注意的是，本专利技术原料中添加高碳含量的石墨和/或炭黑，制备的滑板砖适用于钢厂炼制普碳钢种，对于钢厂特殊要求的超低碳钢种，本专利技术的滑板砖并不适用。
[0018]本专利技术还提供上述高碳含量的中温烧成金属结合铝锆碳滑板砖的制备方法，包括以下步骤：
[0019](1)将石墨和/或炭黑、金属铝粉、金属硅粉、白刚玉粉、氧化铝微粉、碳化硅和碳化硼按原料配比混合均匀得到预混粉；
[0020](2)将电熔刚玉骨料、电熔锆莫来石骨料放入行星式轮碾机中混炼3
‑
5min；
[0021](3)向步骤(2)中骨料加入结合剂继续混炼3
‑
5min，使结合剂充分包裹骨料；
[0022](4)向步骤(3)中骨料加入预混粉继续混炼40
‑
50min后，放入困料室困料，再将困料后原料加压成型得到滑板砖坯料；
[0023](5)将滑板砖坯料烘干后，置于中温窑中在还原气氛下烧制，烧制温度为680
‑
710℃；
[0024](6)将烧制后滑板砖冷却、打箍、装壳、磨平、涂布，即得滑板砖成品。
[0025]中温烧成金属结合是通过600
‑
1000℃的中温处理，金属铝熔化以及部分碳化铝生成，形成了部分金属和陶瓷结合，克服了不烧“金属结合”滑板中温强度低、体积稳定性差的缺点，有效缓解滑板使用中的亮线、夹钢、剥落、拉毛等现象，使用稳定性高，有效提高滑板使用次数。但是滑板经过750℃以上烧成后，由于碳与铝反应生成大量的碳化铝，导致滑板在贮存期出现水化现象，严重的出现板面粉化，影响滑板使用性能。本专利技术通过采用680
‑
710℃的烧成温度，并结合热固性酚醛树脂和硅改性酚醛树脂做结合剂，既能实现金属结合提高滑板强度，又能减少碳化铝的生成进而有效解决滑板的水化问题，提高滑板的使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高碳含量的中温烧成金属结合铝锆碳滑板砖，其特征在于，所述滑板砖的原料包括以下质量百分比的组分：电熔刚玉骨料60％
‑
65％，电熔锆莫来石骨料10％
‑
15％，石墨和/或炭黑6％
‑
8％，金属铝粉4％
‑
6％，金属硅粉1％
‑
2％，白刚玉粉6％
‑
8％，氧化铝微粉3％
‑
6％，碳化硅2％
‑
3％，碳化硼0.5％
‑
1％；还包括占所述原料总重量2％
‑
3％的热固性酚醛树脂和2％
‑
3％的硅改性酚醛树脂做结合剂。2.根据权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述电熔刚玉骨料的纯度≥99.5％，所述电熔刚玉骨料在1
‑
3mm、1
‑
2mm、0.5
‑
1mm和0
‑
0.5mm粒度下的质量比为(15
‑
20):(15
‑
20):(10
‑
15):(10
‑
15)。3.根据权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述电熔锆莫来石骨料的粒度范围为1
‑
2mm。4.根据权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述炭黑的纯度≥99％，粒度≤0.015mm；石墨的纯度≥99％，粒度≤0.044mm。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝立可，姚春战，王文寰，甘广永，王志英，王广林，宋利宽，李征，
申请(专利权)人：河北国亮新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：