連鑄控流耐火材料及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種連鑄控流耐火材料及其應用，其包括如下重量份的組分：白剛玉24-30份，棕剛玉29-35份，電熔鋯莫來石9-11份，氧化鋯18-22份，活性氧化鋁3-5份，鱗片石墨4-6份，碳化硅0.5-1.5份和結合劑5-7份；其保證了連鑄控流耐火材料的高強度，高溫耐侵蝕性、高溫耐磨性、耐剝落性等要求，同時可進一步延長其控流時間。該連鑄控流耐火材料特別是適合應用于長水口及其碗部、座磚及其碗部等連鑄控流功能件。
【專利說明】連鑄控流耐火材料及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及耐火材料【技術領域】，特別公開一種連鑄控流耐火材料及其應用。
【背景技術】
[0002]自20世紀60年代進入商業化以來，連鑄工藝得取得了巨大的發展，今天約有80%的鋼是用這種方法澆鑄的。連鑄工段就是將精煉后的鋼水連續鑄造成鋼坯的生產工序，主要設備包括回轉臺、中間包，結晶器、拉矯機等。連鑄的工藝流程為:將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉臺，回轉臺轉動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結晶器中去。
[0003]為防止澆鑄時鋼水從鋼包進入中間包發生二次氧化，采用了鋼包長水口。大多數應用過程中，水口采用冷開澆方式，這意味著材料必須經受極端的熱沖擊工作條件，即溫度瞬間從室溫升到1560°C。鋼包長水口的內孔壁還與高速流動的鋼水接觸，這就要求具有很高的抗鋼水侵蝕性。連鑄工藝要求材料具有高強度、耐高溫沖擊的性質，所以起初功能件是用熔融石英制造而成的。可是，熔融石英產品有很多局限性:主要問題是材料磨砂和溫度高于900°C形成方英石，并且在鑄造高錳鋼時耐沖蝕性很差。
[0004]張圣鑫等在《新型鋼包透氣磚座磚的研制》公開一種鋼包透氣磚座磚，采用電熔剛玉、鋯莫來石為骨料，加入適量的電熔剛玉細粉、3%的氧化鉻細粉(還特別強調:當21<)2外加量為3%左右時，相變產生的微裂正好可以抑制裂紋的擴展；加入量過少，作用不明顯，過多則在磚燒成的過程中產生大量的裂紋而減弱了抑制作用)，用加入量為5.3%的自制磷酸鋁鉻為結合劑，經160°C /24h干燥、1600°C /3hr高溫燒成，可以大大提高制成的透氣磚座磚的性能，尤其是制品的熱震穩定性。但是其高溫耐磨性、耐剝落性等表現相對較差，控流時間也相對較短,導致鋼廠的生產成本相對較高。
[0005]專利CN102294470A公開了一種防堵式長水口碗部，其由以下重量份的材料構成:穩定氧化鋯8份，電熔鋯莫來石8-10份，板狀剛玉10-30份，電熔白剛玉10-30份，鱗片石墨4-5份，輕燒氧化招6份，碳化娃1份，金屬鎂粉0.5份，金屬娃0.5份，鎂招尖晶石10份，輕質耐火粘土 8-10份，液態樹脂10-13份。其高溫性能好、抗沖刷能力強，在長時間使用過程中不炸裂、不剝落、不會堵塞長水口的通孔，同時也不會影響防堵式長水口碗部和鋁碳塞棒之間的密封性，因此使用的壽命比較長，控流時間長達20-22hr。
[0006]但是，連鑄工藝的功能件價格昂貴，使用短時間就需要停澆、更換，則大大增加鋼廠的生產成本。因此,市場仍急一款高溫耐侵蝕性、高溫耐磨性、耐剝落性等表現優異，同時控流時間可進一步延長的連鑄控流耐火材料。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種連鑄控流耐火材料，其具有高強度，高溫耐侵蝕性、高溫耐磨性、耐剝落性等表現優異，同時可進一步延長其控流時間，進一步降低鋼廠的生產成本。
[0008]本發明的又一目的在于提供一種連鑄控流耐火材料在連鑄工藝功能件中的應用。
[0009]本發明提供一種連鑄控流耐火材料，包括如下重量份的組分:白剛玉24-30份，棕剛玉29-35份，電熔鋯莫來石9-11份，氧化鋯18-22份，活性氧化鋁3_5份，鱗片石墨4_6份，碳化硅0.5-1.5份和結合劑5-7份。
[0010]優選的，所述的連鑄控流耐火材料包括如下重量份的組分:白剛玉27-30份，棕剛玉29-32份，電熔鋯莫來石10-11份，氧化鋯20-22份，活性氧化鋁4_5份，鱗片石墨4_6份，碳化硅0.5-1.5份和結合劑5-7份。
[0011]進一步優選的，所述的連鑄控流耐火材料包括如下重量份的組分:白剛玉27份，棕剛玉32份，電熔鋯莫來石10份，氧化鋯20份，活性氧化鋁4份，鱗片石墨5份，碳化硅I份和結合劑5-7份。
[0012]其中，白剛玉是人造磨料的一種，其化學成分視粒度大小而不同。白剛玉以工業氧化鋁粉為原料，于電弧中經2000°C以上高溫熔煉后冷卻制成，經粉碎整形，磁選去鐵，篩分成多種粒度，其質地致密、硬度高，粒形成尖角狀，可用于制造高級耐火材料。
[0013]優選的，所述白剛玉中=Al2O3的含量≤99.3wt.%, K2CHNa2O的含量≤0.4wt.%,Fe2O3的含量≤0.2wt.%，磁性物的含量≤0.06wt.%, S12的含量≤0.05wt.%。
[0014]優選的，所述白剛玉的顆粒直徑為0.l_5mm，所述白剛玉的真密度> 3.3g/cm3。粒度過細會產生過燒現象，粒度過大不利于成品組分間的化學反應及晶格的形成。
[0015]其中，棕剛玉，俗名又稱金剛砂，是用礬土、碳素材料、鐵屑三種原料在電爐中經過融化還原而制得的棕褐色人造剛玉。棕剛玉具有純度高，結晶好，流動性強，線膨脹系數低，耐腐蝕的特點，可用于制造高級耐火材料。
[0016]優選的，所述棕剛玉中=Al2O3的含量≤95wt.%,Si02的含量≤lwt.%,Fe2O3的含量≤0.2wt.%, T12的含量≤3.2%o
[0017]優選的，所述棕剛玉的顆粒直徑為3_5mm，所述棕剛玉的真密度> 3.8g/cm3。粒度過細會產生過燒現象，粒度過大不利于成品組分間的化學反應及晶格的形成。
[0018]本發明的連鑄控流耐火材料以白剛玉、棕剛玉和電熔鋯莫來石為骨料，且白剛玉和棕剛玉的比例控制在接近1:1的范圍，加入高比例的氧化鋯以提高其抗化學侵蝕、耐熱震，并降低膨脹系數。
[0019]活性氧化鋁具有多孔結構，高比表面積；其微孔表面具備吸附性能、表面活性、優良的熱穩定性等特性。
[0020]添加的鱗片石墨，其形似魚磷狀，屬六方晶系，呈層狀結構，片薄且韌性好，物化性能優異，具有良好的熱傳導性、導電性、抗熱震性，耐腐蝕性等。在非氧化條件下，片狀石墨具有極高的耐火性:鱗片石墨可在耐火材料晶粒和碳結合劑間形成細密的“緩沖帶”，可吸收熱應力。由于其的不潤濕特性，可阻止保護渣的侵入，故而能顯著地提高連鑄控流耐火材料的熱震穩定性和抗渣侵蝕能力。
[0021]同時，為了防止鱗片石墨在使用過程中的氧化，一般均需外加復合添加劑。本發明的配方采用碳化硅作為預防鱗片石墨氧化的脫氧劑，同時作為鑄鐵晶體組織的改良劑。其次，碳化硅本身具有耐腐蝕、耐高溫、高強度、導熱性能良好、抗沖擊性優異等特點。故而保證了連鑄控流耐火材料的高強度，高溫耐侵蝕性、高溫耐磨性、耐剝落性等要求，同時可進一步延長其控流時間。
[0022]較佳的，所述結合劑為樹脂結合劑。樹脂結合劑是以樹脂為粘結材料，以金屬粉末、金屬氧化物、普通磨料為填充物混制成結合劑。其結合強度高，樹脂具有良好的成型性能，又有很好的韌性，且便于調整結構和性能。該類碳結合劑是在較低的溫度(800-1000°C)下開發，在高于1600°C的溫度下仍能保持穩定。由抗氧化劑和低溫玻璃相聯合體進行保護，它們形成一道致密屏障，可防止氧的侵入。
[0023]優選的，所述結合劑為酚醛樹脂。酚醛樹脂結合劑由酚醛樹脂的初生核熱分解而產生的，酚醛樹脂的初生核產生相互連接的象碳素帶的晶格，可使其強度更高。
[0024]本發明還提供上述的連鑄控流耐火材料在長水口及其碗部、座磚及其碗部等連鑄控流功能件中的應用。
[0025]本發明的有益效果有:本發明的連鑄控流耐火材料以白剛玉、棕剛玉和電熔鋯莫來石為骨料，且白剛玉和棕剛玉的比例控制在接近1:1的范圍，加入高比例的氧化鋯以提高其抗化學侵蝕、耐熱震，并降低膨脹系數。再添加鱗片石墨、碳化硅和活性氧化鋁，提高其熱震穩定性和抗渣侵蝕能力，并保證了連鑄控流耐火材料的高強度，高溫耐侵蝕性、高溫耐磨性、耐剝落性等要求，同時可進一步延長其控流時間；特別是適合應用于長水口及其碗部、座磚及其碗部等連鑄控流功能件。
[0026]下面將結合【具體實施方式】對本發明做進一步說明。
【具體實施方式】
[0027]通過下面給出的本發明的具體實施例和比較實施例可以進一步清楚地了解本發明，但它們不是對本發明的限定。具體實施例和比較實施例中沒有詳細敘述的部分是采用現有技術、公知技術手段和行業標準獲得的。
[0028]除非另有說明，本發明中所采用的百分數均為重量百分數。
[0029]實施例1 h座磚碗部
[0030]按表1中實施例1的配方比例將原材料、粘合劑混合在一起制成批料；將批料喂入模具中，并壓制成型制作上座磚碗部；脫模后進行干燥、硬化處理。
[0031]實施例2 h座磚碗部
[0032]該實施例的實施過程與實施例1基本相同，其配方的調整詳見表1。
[0033]實施例3長水口碗部
[0034]按表1中實施例3的配方比例將原材料、粘合劑混合在一起制成批料；將批料喂入模具中，并壓制成型制作上座磚碗部；脫模后進行干燥、硬化處理。
[0035]實施例4長水口碗部
[0036]該實施例的實施過程與實施例3基本相同，其配方的調整詳見表1。
[0037]表1連鑄控流功能件的配方
[0038]
【權利要求】
1.一種連鑄控流耐火材料，其特征在于:包括如下重量份的組分:白剛玉24-30份，棕剛玉29-35份，電熔鋯莫來石9-11份，氧化鋯18-22份，活性氧化鋁3_5份，鱗片石墨4_6份，碳化硅0.5-1.5份和結合劑5-7份。
2.根據權利要求1所述的連鑄控流耐火材料，其特征在于:包括如下重量份的組分:白剛玉27-30份，棕剛玉29-32份，電熔鋯莫來石10-11份，氧化鋯20-22份，活性氧化鋁4_5份，鱗片石墨4-6份,碳化娃0.5-1.5份和結合劑5-7份。
3.根據權利要求1所述的連鑄控流耐火材料，其特征在于:包括如下重量份的組分:白剛玉27份，棕剛玉32份，電熔鋯莫來石10份，氧化鋯20份，活性氧化鋁4份，鱗片石墨5份，碳化娃1份和結合劑5-7份。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的連鑄控流耐火材料，其特征在于:所述白剛玉中=Al2O3的含量≤99.3wt.%，K2CHNa2O的含量≤0.4 wt.%，Fe2O3的含量≤0.2 wt.%，磁性物的含量< 0.06 wt.%，S12 的含量< 0.05 wt.%。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的連鑄控流耐火材料，其特征在于:所述白剛玉的顆粒直徑為0.l_5mm，所述白剛玉的真密度≤3.3g/cm3。
6.根據權利要求1至3中任一項所述的連鑄控流耐火材料，其特征在于:所述棕剛玉中=Al2O3的含量≤95wt.%，S12的含量≤I wt.%，Fe2O3的含量≤0.2 wt.%，T12的含量(3.2%。
7.根據權利要求1至3中任一項所述的連鑄控流耐火材料，其特征在于:所述棕剛玉的顆粒直徑為3-5mm，所述棕剛玉的真密度≤3.8g/cm3。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的連鑄控流耐火材料，其特征在于:所述結合劑為樹脂結合劑。
9.根據權利要求8所述的連鑄控流耐火材料，其特征在于:所述結合劑為酚醛樹脂。
10.一種根據權利要求1至9中任一項所述的連鑄控流耐火材料在連鑄控流功能件中的應用。
【文檔編號】C04B35/66GK104177108SQ201410449496
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月4日 優先權日:2014年9月4日
【發明者】邵建新, 楊帆 申請人:湖州永聯耐火材料有限公司