CN102584293B - 一种镁锆碳质滑动水口的制备方法 - Google Patents

一种镁锆碳质滑动水口的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镁锆碳质滑动水口的制备方法，解决滑动水口各材质存在的抗氧化性差、热震稳定性差、不耐化学侵蚀、抗渣性差等综合问题。组成镁锆碳质滑动水口的质量百分比配方为：电熔镁砂50-65％；电熔镁锆砂15-25％；电熔镁铝尖晶石10-15％；金属Al粉3-5％；金属Si粉3-5％；炭素材料2-5％；防氧化剂1.0-3.0％，外加酚醛树脂2.0-3.0％；镁锆碳质滑动水口的制备过程为：按上述配方组成比例，称量原料，放入泥碾混练，即得成型泥料，采用摩擦压砖机成型，成型后产品经干燥，烧成，再经浸油、焙烧、打箍、钻孔、研磨、贴面、涂层后即得滑动水口产品。本发明能显著提高滑动水口的高温综合性能，延长滑动水口使用寿命，并实现滑动水口生产成本的合理降低和控制。

Description

一种镁锆碳质滑动水口的制备方法
技术领域
本发明涉及钢包冶金控流耐火材料领域，尤其是一种镁锆碳质滑动水口的制备方法。
背景技术
目前钢包冶金控流普遍采用的铝碳、铝锆碳质滑动水口，可以满足普通钢种的使用寿命要求，且使用状态稳定。但在浇注高氧钢、钙处理钢等特殊钢种时，铝碳、铝锆碳质滑动水口存在抗氧化性差、不耐化学侵蚀、抗渣性差等问题，大大限制了滑动水口使用寿命及使用稳定性。
采用普通镁质滑动水口虽可大大改善滑动水口的抗化学侵蚀、抗渣性等性能，但由于镁砂原料的热膨胀系数大、热震稳定性能差等原因，在使用过程中会因热应力产生裂纹，反复使用裂纹会急剧扩大，钢水易渗透进入裂缝，使滑动水口板间夹钢，严重时会导致漏钢事故的发生。
中国专利公开(公告)号CN101786889A，名称为“氧化锆尖晶石质水口砖”，公开内容中介绍了一种由纯度大于94％的氧化锆；铝镁尖晶石；刚玉、锆刚玉、锆莫来石、锆英砂中的一种或多种组合成分而组成的，生产加工的一种氧化锆尖晶石质滑动水口砖。能满足浇注高氧钢、钙处理钢的使用要求，具有抗钢水侵蚀、耐冲刷、热震稳定性好、使用寿命长的特点。采用氧化锆尖晶石质滑动水口虽可满足高氧钢、钙处理钢浇注寿命要求且使用稳定，但由于原料成本相对过高，大大增加了滑动水口的生产成本，产品经济效益并不理想。
以上问题的存在很大程度上制约了用于浇注高氧钢、钙处理钢等特殊钢种的滑动水口材质选择，从生产成本和使用寿命及使用稳定性综合考虑很难达到一个平衡。
发明内容
本发明提供了一种镁锆碳质滑动水口的制备方法，解决用于高氧钢、钙处理钢的铝碳、铝锆碳质、镁质滑动水口各材质存在的抗氧化性差、热震稳定性差、不耐化学侵蚀、抗渣性差等综合问题，通过对镁锆碳滑动水口的材质优化，提高滑动水口的高温强度、结构致密性、热震稳定性、耐热熔损性和抗热剥落性，大大延长滑动水口使用寿命。同时实现滑动水口生产成本的合理降低和控制。
本发明提供的一种镁锆碳质滑动水口的制备方法，包括以下内容：
一.组成镁锆碳质滑动水口的质量百分比配方：
电熔镁砂50-65％；电熔镁锆砂15-25％；电熔镁铝尖晶石10-15％；金属Al粉3-5％；金属Si粉3-5％；炭素材料2-5％；防氧化剂1.0-3.0％，外加酚醛树脂2.0-3.0％。
上述配方中，电熔镁砂的有效成分质量百分比为MgO≥98％，，电熔镁砂粒度分别为：3-1mm；1-0mm；＜0.075mm，加入量质量百分比分别为：25-30％；10-15％；15-20％。
上述配方中电熔镁锆砂质量百分比化学组成如下：MgO≥90％；ZrO2 4-6％，电熔镁锆砂粒度分别为：1-0mm；＜0.075mm，加入量分别为：10-15％；5-10％。引入电熔镁锆砂，由于原料体积密度大、抗侵蚀性能好且氧化锆具有相变增韧的作用，可以明显改善制品的致密性，降低热膨胀率，提高抗热震性能及抗侵蚀性能。
上述配方中电熔镁铝尖晶石质量百分比化学组成如下：MgO≥30％；Al2O3 60-72％；MgO+Al2O3≥97％，电熔镁铝尖晶石粒度为3-1mm，加入量为10-15％。引入电熔镁铝尖晶石，可使制品的热震稳定性改善，抗热剥落性提高，减少和抑制热裂纹的产生和扩大。
上述配方中金属Al粉粒度为0.045-0.075mm，添加质量百分比3-5％。引入金属Al粉既可实现抗氧化的作用，又能够形成中温(600-900℃)金属结合，提高滑动水口的中温强度，并有效抑制裂纹的发生和扩大。
上述配方中金属Si粉粒度为＜0.075mm，添加质量百分比3-5％。引入金属Si粉既可实现抗氧化的作用，又能够形成高温(1400℃以上)金属结合，提高滑动水口的高温强度，并有效抑制裂纹的发生和扩大。
上述配方中炭素材料为炭黑和活性沥青中的一种或两种组合，炭黑粒度小于100nm，活性沥青粒度小于0.075mm。合理控制炭素材料加入量即可改善材质热震稳定性、又可改善由于碳含量过高引起的抗氧化性能恶化。
所述防氧化剂选用碳化硅SiC、碳化硼B4C中的一种或两种组合，粒度小于0.045mm。
外加酚醛树脂作为结合剂，可保证制品良好的结合力，稳定的结构致密性，良好的机械强度。
以上配方可用于100-300吨钢包控流滑动水口生产。
二.镁锆碳质滑动水口的制备过程为：
按上述配方组成比例，称量原料，将粒度＜0.075mm的电熔镁砂、电熔镁锆砂、金属铝、金属硅、碳素材料、及抗氧化剂的细粉料，在预混机中预先混合1-2小时；将电熔镁砂、电熔镁锆砂、电熔镁铝尖晶石的大中颗粒料，大颗粒粒度≥1mm，中颗粒粒度为1-0mm，在泥碾机中混合3-5分钟后，加入酚醛树脂混合5-10分钟，再与预混机中的料混合30-50分钟，即得成型泥料，采用摩擦压砖机成型，成型压力180-250MPa，成型后产品经110-150℃干燥，干燥时间12-24小时，于700～850℃还原气氛下烧成；再经浸油、焙烧、打箍、钻孔、研磨、贴面、涂层后即得滑动水口产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
在配方中引入镁砂和镁锆砂、镁铝尖晶石原料，提高了滑动水口的抗侵蚀性能及抗渣性能；合理控制炭源选择和加入量，能保持合理的热震稳定性，并改善制品的抗氧化性能；产品使用过程中通过金属Al和金属Si在中、高温阶段分别熔融烧结形成阶段性结构增强，使滑动水口的结合强度大大提高，减少了滑动水口因热震引起的裂纹，能显著提高滑动水口的高温综合性能，延长滑动水口使用寿命，为浇注高氧钢、钙处理钢等特殊钢种的滑动水口材质选择提供可靠保障，并实现滑动水口生产成本的合理降低和控制。
具体实施方式
表1是一种镁锆碳质滑动水口的制备方法的四个实施例具体配方及其产品指标，其制备过程与发明内容描述相同。
表2是各种材质镁锆碳质滑动水口主要性能指标对比。
表1
表2
以上对比数据，说明本发明实施例比铝碳、铝锆碳质滑动水口产品的抗氧化性、抗渣侵蚀率明显改善，抗热冲击性也较普通镁质滑动水口明显改善，综合各项指标及生产成本，镁锆碳质应为一个优选材质。

Claims (1)

1.一种镁锆碳质滑动水口的制备方法，其特征在于该方法包括以下内容：
一.镁锆碳质滑动水口的质量百分比配方：
电熔镁砂50-65％、电熔镁锆砂15-25％、电熔镁铝尖晶石10-15％、金属Al粉3-5％、金属Si粉3-5％、炭素材料2-5％、防氧化剂1.0-3.0％、外加酚醛树脂2.0-3.0％，其中，电熔镁砂的有效成分质量百分比为MgO≥98％，电熔镁砂粒度分别为：3-1mm、1-0mm、＜0.075mm，加入量质量百分比分别为：25-30％、10-15％、15-20％；其中电熔镁锆砂质量百分比化学组成如下：MgO≥90％、ZrO24-6％，电熔镁锆砂粒度分别为：1-0mm、＜0.075mm，加入量分别为：10-15％、5-10％；中电熔镁铝尖晶石质量百分比化学组成如下：MgO≥30％；Al2O360-72％；MgO+Al2O3≥97％，电熔镁铝尖晶石粒度为3-1mm，加入量为10-15％；其中金属Al粉粒度为0.045-0.075mm，添加质量百分比3-5％；其中金属Si粉粒度为＜0.075mm，添加质量百分比3-5％；其中炭素材料为炭黑和活性沥青中的一种或两种组合，炭黑粒度小于100nm，活性沥青粒度小于0.075mm；其中防氧化剂选用碳化硅SiC、碳化硼B4C中的一种或两种组合，粒度小于0.045mm；
二.镁锆碳质滑动水口的制备过程为：
按上述配方组成比例，称量原料，将粒度＜0.075mm的电熔镁砂、电熔镁锆砂、金属Si粉、活性沥青，粒度小于100nm的炭黑，粒度小于0.045mm的防氧化剂细粉料及粒度为0.045-0.075mm的金属铝粉，在预混机中预先混合1-2小时；将电熔镁砂、电熔镁锆砂、电熔镁铝尖晶石的大中颗粒料，大颗粒粒度3-1mm，中颗粒粒度为1-0mm，在泥碾机中混合3-5分钟后，加入酚醛树脂混合5-10分钟，再与预混机中的料混合30-50分钟，即得成型泥料，采用摩擦压砖机成型，成型压力180-250MPa，成型后产品经110-150℃干燥，干燥时间12-24小时，于700～850℃还原气氛下烧成；再经浸油、焙烧、打箍、钻孔、研磨、贴面、涂层后即得滑动水口产品。
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