CN103121099B

CN103121099B - 含无定形硼的不烧金属结合铝碳锆质滑动水口耐火砖及其生产方法

Info

Publication number: CN103121099B
Application number: CN201210229417.6A
Authority: CN
Inventors: 徐林富; 徐跃庆; 宋桂兰; 李宏宇; 梁保青; 徐光雷
Original assignee: WEIHUI RONGJIN HIGH TEMPERATURE MATERIAL CO Ltd
Current assignee: WEIHUI RONGJIN HIGH TEMPERATURE MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: CN103121099A

Abstract

本发明涉及一种含无定形硼的不烧金属结合铝碳锆质滑动水口砖及其生产方法，该滑动水口砖的原料为：0.2-5%的无定形硼、55-78%的刚玉、5-15%的碳化硅、10-20%的锆莫来石、2-5%的石墨、3-7%的铝硅合金和1-3%的锂基膨润土，外加上述原料总量4-6%的酚醛树脂。生产时将粉料和颗粒料分别混合，加入酚醛树脂，混合均匀得到泥料，经成型、干燥，得到所述的滑动水口砖。本发明产品具有优异的抗氧化性能和较高的强度，该砖抗钢水侵蚀、抗冲刷性、抗氧化和抗热震等方面性能较好，同不烧的铝碳滑动水口砖相比，产品的抗热震和抗侵蚀性能优异，能够在大型钢包上使用，寿命较长。本发明工艺简化，生产周期短，不污染环境，综合效益较好。

Description

含无定形硼的不烧金属结合铝碳锆质滑动水口耐火砖及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种炼钢用滑动水口耐火材料，特别是涉及一种含无定形硼的不烧金属结合铝碳锆质滑动水口耐火材料及其生产方法。

背景技术

随着炼钢工艺的发展，滑动水口用耐火材料的使用条件要求日益苛刻。为了提高滑动水口耐火材料的使用寿命，当耐火材料与熔融材料相接触时，要防止它与熔融材料例如液态钢水和熔渣进行反应。滑动水口砖的损坏，一是由于液态金属和熔渣的化学作用，再者是由于熔融金属的快速热冲击引起的裂纹和剥落以及液态金属的磨损等物理作用。因此，为了能稳定操作，必须采用具有抗热冲击和抗侵蚀性能较好的水口砖。目前的滑动水口砖主要有添加金属硅粉末烧成的铝锆碳、铝碳等碳结合的耐火材料以及添加聚甲基硅烷或有机硅树脂的不烧铝碳材料。以碳结合的烧成铝碳和铝碳锆滑板基本可以满足钢厂的使用要求，但由于高温强度不高，存在使用寿命短、滑动区拉毛及夹冷钢等问题。此外，对于碳结合的烧成铝碳滑板、铝碳锆滑板，存在烧成费用高、生产周期长的缺点，而且烧成后需油浸沥青，生产过程中会污染环境。对于不烧的铝碳滑板基本可以满足中小钢包和中间包的使用要求，但由于抗热震性能不够理想，在大型钢包上使用有放射状裂纹产生，存在使用寿命短的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：克服现有技术中的缺陷，提出一种含无定形硼的不烧金属结合铝碳锆质滑动水口砖及其生产方法，该产品具有强度高、抗钢水侵蚀、抗冲刷、抗氧化和抗热震好等优点。

本发明的技术方案：

一种含无定形硼的不烧金属结合铝碳锆质滑动水口砖，该砖由下述重量百分比的原料组成，0.2-5%的无定形硼、55-78%的刚玉、5-15%的碳化硅、10-20%的锆莫来石、2-5%的石墨、3-7%的铝硅合金和1-3%的锂基膨润土，以上原料总重量为100%，外加上述原料总量4-6%的酚醛树脂结合剂。

所述刚玉包括刚玉粉和刚玉颗粒，刚玉粉和刚玉颗粒的重量比为1：1.2-2.5，刚玉粉的粒度≤400目，刚玉颗粒包括1mm＜粒度≤3mm、0.5mm＜粒度≤1mm和粒度≤0.5mm的颗粒三种，三种刚玉颗粒的重量比为2-4：1-2.5：1。

所述石墨为粒度≤200目的鳞片石墨粉；所述铝硅合金为质量比1：1的铝和单质硅的合金粉，粒度≤500目；所述无定形硼为粒度≤1000目的无定形硼粉，锂基膨润土为粒度≤325目的锂基膨润土粉；其中锆莫来石的粒度≤1mm，碳化硅的粒度≤0.5mm。

所述含无定形硼的不烧金属结合铝碳锆质滑动水口砖的生产方法，包括以下步骤，

（1）按配比称量各原料，将其中的粉状原料加入混练机中混匀，得到混合粉料；

（2）将其中的颗粒料加入湿碾机中，然后加入酚醛树脂，酚醛树脂分两次加入，先加入2/3重量的酚醛树脂，混合均匀，再加入所述混合粉料和余下的酚醛树脂，进一步混合均匀得到泥料；将混合好的泥料经摩擦压力机压制成型，然后干燥、套箍、磨制、涂布，即得到所述的铝碳锆质滑动水口砖。

其中干燥要求如下：由室温经12-14h升温至80℃，经10-12h由80℃升温至150℃，经8-10h由150℃升温至230±10℃，然后在230±10℃保温6-12h，经自然冷却至室温。

本发明的积极有益效果：

1、本发明采用刚玉、碳化硅、锆莫来石、石墨、铝硅合金、锂基膨润土为主要原料，添加抗氧化较好的无定形硼，采用酚醛树脂结合剂制备成铝碳锆质滑动水口砖，该产品在400-1600℃的温度范围内具有优异的抗氧化性能和较高强度，抗钢水侵蚀、抗冲刷、抗氧化和抗热震等性能较好。具体性能见表1。

2、本发明采用的原料铝硅合金粉，是一种较好的抗氧化剂，它不仅可提高含碳耐火材料的抗氧化性，还可以提高材料的高温抗折强度和抗冲刷性，并且其抗水化性能优于普通金属铝粉；其中锂基膨润土能对酚醛树脂进行改性，提高产品的耐压强度；引入石墨能提高材料的抗热震性能，克服一般材料的易断裂、韧性差的缺点，另外石墨与钢液难以浸润，能提高材料的抗侵蚀和抗氧化性能。

3、本发明方法同传统烧成的铝碳锆质滑动水口砖相比，本发明不需要烧成和油浸沥青，工艺简化，生产周期短，不污染环境，综合效益较好；产品同不烧的铝碳滑动水口砖相比，该产品的抗热震和抗侵蚀性能优异，能够在大型钢包上使用，并且使用寿命较长。

4、本发明产品在使用过程中能有效减轻在500-700℃下酚醛树脂的氧化问题。这是由于无定形硼在空气气氛中300℃即开始氧化，700℃可以燃烧，其氧化产物和燃烧产物为低熔点(450℃)的三氧化二硼，大量低熔点的三氧化二硼填充了滑动水口砖的气孔，阻塞了氧气传输通道，从而起到防氧化作用。普通酚醛树脂在500℃以上开始氧化，而无定形硼在500℃即开始起防氧化作用，二者结合保证了滑板在各个温度段的性能稳定，这是其它硼化物所无法代替的。

5、本发明产品可以在钢铁工业的大、中型钢包上和中间包上使用，寿命较长，市场潜力较大，适宜于推广应用。

具体实施方式

以下实施例仅为了进一步说明本发明，并不表示对本发明的任何限制。文中如没有特别说明，其中的百分含量均为重量百分含量。

实施例1：一种含无定形硼的不烧金属结合铝碳锆质滑动水口砖及其生产方法

1、原料组成：用重量百分比表示，包括56.2%的刚玉、0.3%的无定形硼、15%的碳化硅、20%的锆莫来石、3%的石墨、3.5%的铝硅合金和2%的锂基膨润土，外加上述原料总量5%的酚醛树脂结合剂。

其中刚玉包括刚玉粉和刚玉颗粒，刚玉粉粒度≤400目，占24.2%；刚玉颗粒包括1mm＜粒度≤3mm占16%、0.5mm＜粒度≤1mm占10%、粒度≤0.5mm的颗粒占6%。

无定形硼为粒度≤1000目无定形硼粉；碳化硅的粒度≤0.5mm，锆莫来石的粒度≤1mm，石墨为粒度≤200目的鳞片石墨粉；铝硅合金为质量比1：1的铝和单质硅的合金粉，粒度≤500目；锂基膨润土为粒度≤325目的锂基膨润土粉。

2、生产方法：

按配比称量各原料，将其中的粉料如刚玉粉、铝硅合金粉、磷片石墨粉、无定形硼粉和锂基膨润土粉加入混练机中混匀，得到混合粉料；将其中的颗粒料如刚玉颗粒、锆莫来石、碳化硅加入湿碾机中，然后加入酚醛树脂，酚醛树脂分两次加入，先加入酚醛树脂总量的2/3，混合均匀，再加入所述混合粉料和余下的酚醛树脂，进一步混合均匀得到泥料。

将上述混合好的泥料经摩擦压力机压制成型，然后干燥、套箍、磨制、涂布，即得到不烧金属结合的铝碳锆质滑动水口砖。

其中干燥时的温度曲线要求：由室温经12-14h升温至80℃，经10-12h由80℃升温至150℃，经8-10h由150℃升温至230±10℃，然后在230±10℃保温6h以上，自然冷却至室温。

实施例2：同实施例1基本相同，不同之处在于：

原料组成：用重量百分比表示，包括69%的刚玉、1.5%的无定形硼、10%的碳化硅、10%的锆莫来石、2%的石墨、4.5%的铝硅合金和3%的锂基膨润土，外加上述原料总量5.5%的酚醛树脂结合剂。

其中刚玉包括刚玉粉和刚玉颗粒，刚玉粉粒度≤400目，占22%；刚玉颗粒包括1mm＜粒度≤3mm占25%、0.5mm＜粒度≤1mm占15%、粒度≤0.5mm的颗粒占7%。

其他原料要求与生产方法同实施例1。

实施例3：同实施例1基本相同，不同之处在于：

原料组成：用重量百分比表示，包括66%的刚玉、3%的无定形硼、5%的碳化硅、15%的锆莫来石、4%的石墨、6%的铝硅合金和1%的锂基膨润土，外加上述原料总量6%的酚醛树脂结合剂。

其中刚玉包括刚玉粉和刚玉颗粒，刚玉粉粒度≤400目，占19%，刚玉颗粒包括1mm＜粒度≤3mm占24%、0.5mm＜粒度≤1mm占13%、粒度≤0.5mm的颗粒占10%。

其他原料要求与生产方法同实施例1。

实施例4：同实施例1基本相同，不同之处在于：

原料组成：用重量百分比表示，包括75%的刚玉、0.5%的无定形硼、6.5%的碳化硅、12%的锆莫来石、2%的石墨、3%的铝硅合金和1%的锂基膨润土，外加上述原料总量5%的酚醛树脂结合剂。

其中刚玉包括刚玉粉和刚玉颗粒，刚玉粉粒度≤400目，占25%，刚玉颗粒包括1mm＜粒度≤3mm占30%、0.5mm＜粒度≤1mm占10%、粒度≤0.5mm的颗粒占10%。

其他原料要求与生产方法同实施例1。

实施例5：同实施例1基本相同，不同之处在于：

原料组成：用重量百分比表示，包括60%的刚玉、2%的无定形硼、12%的碳化硅、17%的锆莫来石、3%的石墨、4%的铝硅合金和2%的锂基膨润土，外加上述原料总量5%的酚醛树脂结合剂。

其中刚玉包括刚玉粉和刚玉颗粒，刚玉粉粒度≤400目，占25%，刚玉颗粒包括1mm＜粒度≤3mm占18%、0.5mm＜粒度≤1mm占12%、粒度≤0.5mm的颗粒占5%。

表1实施例得到的不烧金属结合铝碳锆质滑动水口砖的性能指标

产品性能指标	数值范围
		体积密度（g/cm³）	3.12-3.16
显气孔率（％）	3-4
		常温耐压强度（MPa）	210-240
高温抗折强度（1400℃×0.5h），MPa	23-29
		抗氧化性	优
抗冲刷性	优
		抗热震性	优

Claims

1. 一种含无定形硼的不烧金属结合铝碳锆质滑动水口砖，其特征在于：该砖由下述重量百分比的原料组成，0.2-5%的无定形硼、55-78%的刚玉、5-15%的碳化硅、10-20%的锆莫来石、2-5%的石墨、3-7%的铝硅合金和1-3%的锂基膨润土，以上原料总重量为100%，外加上述原料总量4-6%的酚醛树脂结合剂；

所述石墨为粒度≤200目的鳞片石墨粉；所述铝硅合金为质量比1：1的铝和单质硅的合金粉，粒度≤500目；所述无定形硼为粒度≤1000目的无定形硼粉，锂基膨润土为粒度≤325目的锂基膨润土粉。

2. 根据权利要求1所述的铝碳锆质滑动水口砖，其特征在于：所述刚玉由刚玉粉和刚玉颗粒组成，刚玉粉和刚玉颗粒的重量比为1：1.2-2.5，刚玉粉的粒度≤400目，刚玉颗粒由1mm＜粒度≤3mm、0.5mm＜粒度≤1mm和粒度≤0.5mm的颗粒三种组成，三种刚玉颗粒的重量比为2-4：1-2.5：1。

3.根据权利要求1所述的铝碳锆质滑动水口砖，其特征在于：其中锆莫来石的粒度≤1mm，碳化硅的粒度≤0.5mm。

4.权利要求1所述含无定形硼的不烧金属结合铝碳锆质滑动水口砖的生产方法，其特征

在于：该方法包括以下步骤，

5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于：其中干燥要求如下：由室温经12-14h升温至80℃，经10-12h由80℃升温至150℃，经8-10h由150℃升温至230±10℃，然后在230±10℃保温6-12h，经自然冷却至室温。

6.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于：所述刚玉由刚玉粉和刚玉颗粒组成，刚玉粉和刚玉颗粒的重量比为1：1.2-2.5，刚玉粉的粒度≤400目，颗粒由1mm＜粒度≤3mm、0.5mm＜粒度≤1mm和粒度≤0.5mm的颗粒三种组成，三种刚玉颗粒的重量比为2-4：1-2.5：1。

7.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于：所述锆莫来石的粒度≤1mm，碳化硅的粒度≤0.5mm。