專利名稱：添加硅鐵的滑板耐火材料及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種煉鋼用滑板耐火材料，特別是涉及一種添加硅鐵的滑板耐火材料
及其生產方法。
背景技術：
隨著煉鋼工業的發展，滑動水口已成為鋼鐵工業的重要革新技術之一，現在國內外絕大多數鋼包、中間包都安裝了滑動水口系統。滑板是滑動水口的關鍵組成部分，是直接控制鋼水、決定滑動水口功能的重要部件。滑板在使用過程中，由于需要長期承受高溫鋼液的化學侵蝕和物理沖刷，經受激烈且瞬變的熱沖擊和機械磨損作用，使用條件極為苛刻；同時為實現自由開閉鋼流，滑動面平整度及其板型尺寸均需嚴格要求，因此滑板必須具有高強度、耐磨損、耐渣蝕和熱震穩定性好等特性。目前，我國鋼鐵工業發展的重點為高效連鑄及生產高性能、高附加值的潔凈鋼，因而迫切希望盡快研制出用于連鑄高潔凈鋼、高品質和超低碳鋼種用的優質滑板耐火材料。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于:克服現有技術的缺陷，提出一種含碳量低、耐壓強度和抗折強度高，抗氧化性、抗沖刷性和抗熱震性優良的滑板耐火材料及其生產方法。本發明的技術方案:
一種添加娃鐵的滑板耐火材料，按重量百分比計，原料組成為:43-68%的剛玉、5-15%的鋯剛玉、5-15%的 電熔鋁鎂尖晶石、2、％的硅鐵合金、10-25%的氧化鋁、3 8%的金屬鋁、2>/o的炭黑，上述原料總重為100%，外加上述原料總重4 6%的酚醛樹脂結合劑。所述剛玉包括剛玉粉料和剛玉骨料，剛玉粉料和剛玉骨料的重量比為1:
1.5-2.5，剛玉粉料的粒度彡400目，剛玉骨料包括Imm <粒度彡3mm、0.5mm <粒度彡Imm和粒度< 0.5mm的三種顆粒料，三種顆粒料的重量比為2-4:1_2:1。所述硅鐵合金為過500目篩的75型硅鐵合金；金屬鋁為過800目篩的金屬鋁粉；氧化鋁為粒度< 2 u m的氧化鋁微粉；鋯剛玉為粒度< Imm的鋯剛玉顆粒；電熔鋁鎂尖晶石為粒度1-2_的鋁鎂尖晶石顆粒，炭黑為過500目篩的炭黑粉。所述75型硅鐵合金的牌號為:FeSi75_A、FeSi75_B或FeSi75_C。所述添加硅鐵的滑板耐火材料的生產方法，先按配比稱取各原料，將原料混合均勻，經混煉得到泥料，加壓成型；然后在200±10°C下干燥8 10h，最后在125(Tl350°C的高溫下氮化燒成；其中原料混合分兩步進行，先將粉料投入混練機中混和均勻，得到混合粉料，備用;
將骨料混合并攪拌均勻，倒入濕碾機中；酚醛樹脂分兩步加入，先向濕碾機中加入2/3重量的酚醛樹脂，混合均勻，再加入所述混合粉料和余下的酚醛樹脂，進一步混煉得到泥料。本發明的積極有益效果:1、本發明產品為添加硅鐵的Al2O3-ZrO2-Fe S1-C滑板耐火材料，具有常溫和高溫強度高、抗鋼水侵蝕、抗沖刷、抗氧化及抗熱震性好等優點。具體性能見表I。2、本發明在配方中引入一定量的硅鐵合金，部分硅鐵合金在燒成過程中其中的Si原位形成Si3N4晶須和SiC晶須，提高了滑板的耐高溫強度；在使用過程中能提高滑板的抗氧化性和抗侵蝕性，延長滑板的使用壽命；硅鐵合金中的鐵在熔化過程中能形成金屬塑性相，提高了坯體的致密度，增加坯體強度；燒結時鐵發生液化和氧化，提高了材料的體積密度，降低了氣孔率，從而提高滑板材料的耐壓強度和高溫抗折強度，提高其抗渣侵蝕性；同時Fe的熔化在材質內部起到緩沖應力的作用，從而改善了材料的抗熱震性能。3、本發明通過氮化燒成工藝，嚴格控制工藝過程，得到的滑板耐火材料含碳量較低(含碳量低于7%)，能有效減少滑板對鋼水的增碳污染，在提高滑板強度的同時，其抗熱震性、抗侵蝕性和耐沖刷性能也得到提高，有效延長了滑板的使用壽命。4、本發明的滑板產品能滿足鋼鐵工業的高效連鑄，以及生產高性能、高附加值的潔凈鋼等方面的要求，市場潛力較大，適宜于推廣應用。
圖1、氮化燒成后滑板的XRD衍射 上圖是實施例2滑板的XRD衍射圖，即在氮化氣氛下燒成溫度1300°C、Fe-Si添加量為6%時燒后滑板的XRD衍射圖。圖中可看出，滑板的主要成分為Al2O3，燒成后原位生成了Si3N4晶須。圖中，I代表 Al2O3, 2 代表 ZrO2, 3 代表 Si3N4。圖2、氮化燒成后滑板斷口面的掃描電鏡 圖3、氮化燒成后滑板斷口面A點的能譜圖。圖2、圖3是實施例2中在1300°C下氮化燒成后滑板斷口面的掃描電鏡圖和能譜圖。通過對圖中A點的能譜分析，發現了 S1、Fe、N三種元素，可看出其中的Fe*Si并沒有完全參與反應，部分Si發生氮化生成了 Si3N4,由于Si3N4的優良性質，從而提高了滑板耐火材料的性能。
具體實施例方式以下實施例僅為了進一步說明本發明，并不表示對本發明的任何限制。文中如沒有特別說明，其中的百分含量均為重量百分含量。實施例1:一種添加硅鐵的滑板耐火材料，按重量百分比計，原料組成為:43%的剛玉、10%的鋯剛玉、14%的電熔鋁鎂尖晶石、9%的硅鐵合金、14.5%的氧化鋁、7%的金屬鋁、
2.5%的炭黑，上述原料總重為100%，外加上述原料總重4%的酚醛樹脂結合劑。其中剛玉包括剛玉粉料和剛玉骨料，剛玉粉料和剛玉骨料的重量比為1:1.5，剛玉粉料的粒度彡400目，剛玉骨料包括Imm <粒度彡3mm、0.5mm <粒度彡Imm和粒度(0.5mm的顆粒料三種，三種剛玉顆粒料的重量比為2:1:1。所述硅鐵合金為 過500目篩的75型硅鐵合金粉，金屬鋁為過800目篩的金屬鋁粉；氧化鋁為粒度< 2 u m的氧化鋁微粉；鋯剛玉為粒度< Imm的鋯剛玉顆粒；電熔鋁鎂尖晶石為粒度1-2_的鋁鎂尖晶石顆粒，炭黑為過500目篩的炭黑粉。
所述75型硅鐵合金的牌號為:FeSi75_A、FeSi75_B或FeSi75_C，硅鐵合金中硅的質量含量為72-80%，其余為鐵和少量的錳、鉻、磷、硫、碳等雜質。生產方法:按配比稱取各原料，混合均勻。混合時分兩步進行，先將粉料投入混練機中混和均勻，得到混合粉料，備用；將骨料混合并攪拌均勻，倒入濕碾機中；然后加入酚醛樹脂，酚醛樹脂分兩步加入，先加入酚醛樹脂重量的2/3，混碾均勻；再加入所述混合粉料和余下的酚醛樹脂，進一步混合均勻，得到泥料；經加壓成型得到坯料，坯料在200±10°C下干燥8 10h，最后在1250°C下氮化燒成，得到成品。實施例2:和實施例1基本相同，不同之處在于:
原料組成:55%的剛玉、10%的鋯剛玉、8%的電熔鋁鎂尖晶石、6%的硅鐵合金、12%的氧化鋁、5%的金屬鋁、4%的炭黑，外加上述原料總重5%的酚醛樹脂。其中剛玉粉料和剛玉骨料的重量比為1:2，三種剛玉顆粒料的重量比為4:2:1 ;氮化燒成溫度為1350°C。
其他原料要求與生產方法同實施例1。實施例3:和實施例1基本相同，不同之處在于:
原料組成:68%的剛玉、5%的鋯剛玉、8%的電熔鋁鎂尖晶石、2%的硅鐵合金、10.5%的氧化鋁、3%的金屬鋁、3.5%的炭黑，外加上述原料總重6%的酚醛樹脂。剛玉中剛玉粉料和剛玉骨料的重量比為1:2.5，三種剛玉顆粒料的重量比為3:2:1。氮化燒成溫度為1280°C。其他原料要求與生產方法同實施例1。實施例4:和實施例1基本相同，不同之處在于:
原料組成:45%的剛玉、15%的鋯剛玉、5%的電熔鋁鎂尖晶石、6%的硅鐵合金、24%的氧化鋁、3%的金屬鋁、2%的炭黑，外加上述原料總重6%的酚醛樹脂。剛玉中剛玉粉料和剛玉骨料的重量比為1:2，三種剛玉顆粒料的重量比為3:1.5:1。氮化燒成溫度為1340°C。其他原料要求與生產方法同實施例1。實施例5:和實施例1基本相同，不同之處在于:
原料組成:60%的剛玉、6%的鋯剛玉、7%的電熔鋁鎂尖晶石、4%的硅鐵合金、12%的氧化鋁、8%的金屬鋁、3%的炭黑，外加上述原料總重4%的酚醛樹脂。其他原料要求與生產方法同實施例1。實施例6:和實施例1基本相同，不同之處在于:
原料組成:57%的剛玉、6%的鋯剛玉、6%的電熔鋁鎂尖晶石、3%的硅鐵合金、20%的氧化鋁、4%的金屬鋁、4%的炭黑，外加上述原料總重5%的酚醛樹脂結合劑。其他原料要求與生產方法同實施例1。表I各實施例中的滑板耐火材料的性能指標
權利要求
1.一種添加硅鐵的滑板耐火材料，其特征在于:按重量百分比計，原料組成為:43-68%的剛玉、5-15%的鋯剛玉、5-15%的電熔鋁鎂尖晶石、2、％的硅鐵合金、10-25%的氧化鋁、3^8%的金屬鋁、2 4%的炭黑，上述原料總重為100%，外加上述原料總重4 6%的酚醛樹脂結合劑。
2.根據權利要求1所述的滑板耐火材料，其特征在于:所述剛玉包括剛玉粉料和剛玉骨料，剛玉粉料和剛玉骨料的重量比為1:1.5-2.5，剛玉粉料的粒度< 400目，剛玉骨料包括Imm <粒度< 3mm、0.5mm <粒度< Imm和粒度< 0.5mm的三種顆粒料,三種顆粒料的重量比為 2-4: 1~2:1。
3.根據權利要求1所述的滑板耐火材料，其特征在于:所述硅鐵合金為過500目篩的75型硅鐵合金；金屬鋁為過800目篩的金屬鋁粉；氧化鋁為粒度< 2 μ m的氧化鋁微粉；鋯剛玉為粒度< Imm的鋯剛玉顆粒；電熔鋁鎂尖晶石為粒度l_2mm的鋁鎂尖晶石顆粒，炭黑為過500目篩的炭黑粉。
4.根據權利要求3所述的滑板耐火材料，其特征在于:所述75型硅鐵合金的牌號為:FeSi75-A、FeSi75_B 或 FeSi75_C。
5.權利要求1所述添加硅鐵的滑板耐火材料的生產方法，其特征在于:按配比稱取各原料，將原料混合均勻，經混煉得到泥料，加壓成型；然后在200±10°C下干燥8 10h，最后在125(Tl350°C的高溫下氮化燒成；其中原料混合分兩步進行，先將粉料投入混練機中混和均勻，得到混合粉料，備用； 將骨料混合并攪拌均勻，倒入濕碾機中；酚醛樹脂分兩步加入，先向濕碾機中加入2/3重量的酚醛樹脂，混合均勻，再加入所述混合粉料和余下的酚醛樹脂，進一步混煉得到泥料。
6.根據權利要求5所述的生產方法，其特征在于:所述粉料為過400目篩的剛玉粉料、過500目篩的硅鐵合 金、過500目篩的炭黑粉以及過800目篩的金屬鋁粉、粒度< 2μπι的氧化招微粉；所述骨料包括Imm <粒度< 3mm、0.5mm <粒度< Imm和粒度< 0.5mm的三種剛玉顆粒料、粒度彡Imm的鋯剛玉以及l_2mm的電熔鋁鎂尖晶石顆粒。
7.根據權利要求6所述的生產方法，其特征在于:所述剛玉粉料和剛玉骨料的重量比為1:1.5-2.5，所述三種剛玉顆粒料的重量比為2-4:1-2:1。
全文摘要
本發明涉及一種添加硅鐵的滑板耐火材料及其生產方法，原料組成為43-68%的剛玉、5-15%的鋯剛玉、5-15%的電熔鋁鎂尖晶石、2~9%的硅鐵合金、10-25%的氧化鋁、3~8%的金屬鋁、2~4%的炭黑，外加4~6%的酚醛樹脂結合劑。生產時將各原料混合，經混煉得到泥料，加壓成型，在200±10℃下干燥8~10h，然后在1250~1350℃的高溫下氮化燒成。本發明的滑板耐火材料具有高溫強度高、抗鋼水侵蝕、抗沖刷、抗氧化及抗熱震性好等優點，能有效延長滑板的使用壽命。該產品能滿足鋼鐵工業的高效連鑄和生產高性能、高附加值潔凈鋼等方面的要求，市場潛力較大，適宜于推廣應用。
文檔編號C04B35/66GK103121849SQ201210229448
公開日2013年5月29日 申請日期2012年7月4日 優先權日2012年7月4日
發明者徐林富, 徐躍慶, 宋桂蘭, 李宏宇, 梁保青, 徐光雷 申請人:衛輝熔金高溫材料有限責任公司