CN102557686B - 一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料,其包括如下重量百分数的组分:刚玉骨料60~75%,碳化硅8%~15%,稀土氧化物2~5%,金属硅3~7%,结合剂8~15%,及外加占上述总量5~7%的外加剂,其中刚玉骨料为质量比为15:85~22:78的电熔刚玉与烧结板状刚玉,稀土氧化物包括La2O3,Y2O3,NdF3,Nd2O3 结合剂为α-Al2O3微粉5~10%、水泥2~4%和硅灰1~3%。本发明具有优良的热震稳定性和抗氧化性好,操作稳定性高,与现有浇注料相比,出铁量可从7万吨增加到9.6万吨,使用寿命大大延长。

Description

一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料
技术领域
本发明涉及一种炼钢用摆动流嘴浇注料,具体涉及一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料。
背景技术
以洁净钢为代表的部分高附加值钢铁产品的市场需求量日益增加,提高了对铁水预处理技术的要求。采用铝碳(高强度高温烧结预制件)铝镁结合型使用技术,对脱硅操作比较有效,随着国家对节能环保的重视,同时伴随着中国大规模的电力建设,取向硅钢因具有高磁感、低铁损等特性,受到用户的青睐。国内各大型钢铁公司开始冶炼取向硅钢,因此需要提供脱锰铁水,大量脱锰操作对摆动流嘴冲刷非常严重,出现了摆动流嘴抗渣、抗冲刷性能差、热震稳定性和抗氧化性差、易开裂、操作稳定想差等问题,导致其寿命直线下降,不仅增加了劳动强度,而且极易发生烧穿漏铁事故,因此开发脱锰摆动流嘴新型耐材非常有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热震稳定性好、抗渣性能和抗氧化性好、操作稳定性高、使用寿命长的稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料,以解决现有摆动流嘴浇注料抗渣、抗冲刷性能差、易开裂、使用寿命短的不足。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料,其包括如下重量百分数的组分:刚玉骨料60~75%,碳化硅8~15%,稀土氧化物2~5%,金属硅3~7%,结合剂8~15%,及外加占上述总量5~7%的外加剂;
所述刚玉骨料为质量比为15:85~22:78的电熔刚玉与烧结板状刚玉;
所述稀土氧化物包括La2O3、Y2O3、NdF3、Nd2O3
所述结合剂为α-Al2O3微粉5~10%、水泥2~4%和硅灰1~3%。
本发明在目前铝碳(高强度高温烧结预制件)铝镁结合型使用技术的基础上,添加稀土氧化物。稀土氧化物改性耐火材料的利用技术的研究,在稀土资源综合开发利用方面也有着深远的意义。从耐高温材料的角度来讲,稀土氧化物都有极高的熔点,良好的耐碱性,容易与其它的金属氧化物作用生成复合氧化物,从而可以提高其使用寿命的性能。
稀土氧化物活性催化氮化反应,生成Si3N4,有效地生成SiAlON物质来提高固一固结合率,从而提高机械强度;生成FeSi3N4,高温形成覆盖于材质表面的熔体而提高产品抗氧化能力;稀土氧化物高温下反应生成如NdOF,可提高产品抗渣侵蚀能力;稀土氧化物促进SiC晶须生长,促进二次莫来石化,提高了产品高温常温下的力学和烧结性能。
作为本发明的优选,所述稀土氧化物为不小于0.5%的La2O3、不小于0.5%的Y2O、不小于0.13%的NdF3、不小于0.13%的Nd2O3
经多次实验,发现为了获得更佳的性能的本发明浇注料,作为本发明的优选,所述碳化硅为粒度小于0.088mm和粒度为0.5mm的碳化硅。所述α-Al2O3微粉的粒度为0.5~1.5μm。所述金属硅的粒度为35~50μm。
本发明上述外加剂可以为本领域技术人员所熟知的常用外加剂,但为了获得更优的性能,作为本发明的优选,所述外加剂为金属铝、防爆纤维、三聚磷酸钠中的两种或者三种。
本发明还提供了一种上述稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)按组成配比称取外加剂后置入强制式搅拌机中预混10~15min后成预混料;
(2)向步骤(1)所得预混料中按组成配比加入刚玉骨料、碳化硅、稀土氧化物、金属硅、结合剂,在强制式搅拌机中继续混合10~15min;
(3)将步骤(2)中混合好的料振动成型,再在110oC下干燥12~36小时;
(4)将步骤(3)所得干燥料置于高温炉内在1400~1500℃下保温2~3小时烧成。
使用本发明所述配方及制备方法所制得的动流嘴浇注料的理化性能指标见下表:
Figure 453472DEST_PATH_IMAGE001
综上所述,本发明与现有技术相比,具有以下突出优点及有益效果:
(1)由上表可知,本发明具有优良的热震稳定性和抗氧化性好,操作稳定性高,且稀土氧化物在高温下反应可生成NdOF,能提高产品抗渣侵蚀能力;
(2)本发明在目前铝碳(高强度高温烧结预制件)铝镁结合型使用技术的基础上,加入特定的稀土氧化物原位生成碳化硅晶须、Si3N4和FeSi3N4,促进莫来石相的生成,与现有浇注料相比,出铁量可从7万吨增加到9.6万吨,使用寿命明显延长,产品增加37%,在保证质量的情况下,明显降低了成本;
(3)本发明与现有技术中直接添Si3N4、FeSi3N4、NdOF和SiC晶须相比,由于这些成分在制备过程中原位生成,所以大量节约了能耗,经济可观、环境效益显著。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出任何修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1
一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料,其所含组分的重量百分数为:
刚玉骨料65%,其中电熔刚玉与烧结板状刚玉的质量比为15:85,碳化硅15%,稀土氧化物5%包括La2O3,Y2O3,NdF3,Nd2O3,金属硅7%,结合剂8%,及外加占上述总量5%的外加剂,其中结合剂为α-Al2O3微粉5%、水泥2%和硅灰1%。
实施例2
一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料,其所含组分的重量百分数为:
刚玉骨料75%,其中电熔刚玉与烧结板状刚玉的质量比为22:78,粒度小于0.088mm和粒度为0.5mm的碳化硅8%,稀土氧化物2%,粒度为35μm的金属硅7%,结合剂8%,及外加占上述总量7%的外加剂,其中稀土氧化物为0.5%La2O3,0.5%Y2O3,0.13%NdF3,0.87%Nd2O3;结合剂为粒度为0.5μm的α-Al2O3微粉5%、水泥2%和硅灰1%。
实施例3
一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料,其所含组分的重量百分数为:
刚玉骨料70%,其中电熔刚玉与烧结板状刚玉的质量比为18:82,粒度小于0.088mm和粒度为0.5mm的碳化硅11%,稀土氧化物4%,粒度为50μm的金属硅3%,结合剂12%,及外加占上述总量6%的外加剂金属铝和三聚磷酸钠,其中稀土氧化物为2.5%La2O3,1.0%Y2O3,0.37%NdF3,0.13%Nd2O3;结合剂为粒度为1.5μm的α-Al2O3微粉5%、水泥4%和硅灰3%。
实施例4
一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料,其所含组分的重量百分数为:刚玉骨料60%,其中电熔刚玉与烧结板状刚玉的质量比为20:80,粒度小于0.088mm和粒度为0.5mm的碳化硅15%,稀土氧化物3%,粒度为40μm的金属硅7%,结合剂15%,及外加占上述总量6%的外加剂金属铝和防爆纤维,其中稀土氧化物为1.0%La2O3,0.5%Y2O3,1.0%NdF3,0.5%Nd2O3,结合剂为粒度为1.0μm的α-Al2O3微粉9%、水泥3%和硅灰3%。
实施例5
一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料,其所含组分的重量百分数为:刚玉骨料67%,其中电熔刚玉与烧结板状刚玉的质量比为20:80,粒度小于0.088mm和粒度为0.5mm的碳化硅13%,稀土氧化物2%,粒度为40μm的金属硅5%,结合剂13%,及外加占上述总量6%的外加剂防爆纤维、三聚磷酸钠和金属铝,其中稀土氧化物为0.8%La2O3,0.6%Y2O3,0.6%NdF3,0.4%Nd2O3,结合剂为粒度为1.0μm的α-Al2O3微粉7%、水泥4%和硅灰2%。
上述实施例1~5稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料采用下述方法制备:
(1)称取外加剂后置入强制式搅拌机中预混10~15min后成预混料;
(2)向步骤(1)所得预混料中按组成配比加入刚玉骨料、碳化硅、稀土氧化物、金属硅、结合剂在强制式搅拌机中继续混合10~15min;
(3)将步骤(2)中混合好的料振动成型,再在110oC下干燥12~36小时;
(4)将步骤(3)所得干燥料置于高温炉内在1400~1500℃下保温2~3小时烧成。
上述实施例1~5的理化性能指标较见下表:
Figure 432930DEST_PATH_IMAGE002

Claims (4)

1.一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料,其特征在于,其包括如下重量百分数的组分:刚玉骨料60~75%,碳化硅8~15%,稀土化合物2~5%,金属硅3~7%,结合剂8~15%,及外加占上述总量5~7%重量百分数的外加剂;
所述刚玉骨料为质量比为15:85~22:78的电熔刚玉与烧结板状刚玉;
所述稀土化合物由La2O3、Y2O3、NdF3、Nd2O3组成;
所述结合剂为α-Al2O3微粉5~10%、水泥2~4%和硅灰1~3%;
所述稀土化合物为不小于0.5%的La2O3、不小于0.5%的Y2O3、不小于0.13%的NdF3、不小于0.13%的Nd2O3
所述外加剂为金属铝、防爆纤维、三聚磷酸钠中的两种或者三种;
所述稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料的制备方法,包括如下步骤:
(1)称取外加剂后置入强制式搅拌机中预混10~15min后成预混料;
(2)向步骤(1)所得预混料中按组成配比加入刚玉骨料、碳化硅、稀土化合物、金属硅、结合剂,在强制式搅拌机中继续混合10~15min;
(3)将步骤(2)中混合好的料振动成型,再在110℃下干燥12~36小时;
(4)将步骤(3)所得干燥料置于高温炉内在1400~1500℃下保温2~3小时烧成。
2.根据权利要求1所述的一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料,其特征在于,所述碳化硅为粒度小于0.088mm和粒度为0.5mm的碳化硅。
3.根据权利要求1所述的一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料,其特征在于,所述α-Al2O3微粉的粒度为0.5~1.5μm。
4.根据权利要求1所述的一种稀土改性铝氮质摆动流嘴浇注料,其特征在于,所述金属硅的粒度为35~50μm。
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