CN103011867A - 一种不烧Al-Al2O3无碳复合滑板的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种不烧Al-Al₂O₃无碳复合滑板及其制备方法，属于耐火材料领域。滑板原料组成为57-87%的刚玉、2-25%的活性氧化铝、1-20%的金属Al，外加原料总量2-6%的酚醛树脂为结合剂。生产时按配比称取各种原料，混合均匀，经混炼得到泥料，然后压制成型，在120℃-600℃下干燥5-25h。该产品具有金属-非金属结合的结构，显气孔率3-10%、体积密度3.05-3.40g/cm³、常温耐压强度100-250MPa、高温抗折强度10-70Mpa。本产品无需高温烧成，无需浸油工序，生产成本低，所用原料成分化学稳定性高、氧位低，不含碳和易水化的Al₄C₃，无二次C、O、H及其它杂质的污染，产品具有优良的抗热震性。

Description

一种不烧Al-Al2O3无碳复合滑板的制备方法

技术领域

本发明涉及制备一种炼钢连铸用滑板，尤其涉及一种洁净钢连铸用的不烧Al-Al₂O₃无碳复合滑板及其制备方法，属于耐火材料领域。

背景技术

洁净钢是优质钢中的一个重要品种，近年获得了飞速发展。关于洁净钢，一般都认为洁净钢是指对钢中非金属夹杂物(主要是氧化物、硫化物)进行严格控制的钢种。这主要包括：钢中总氧含量低，非金属夹杂物数量少、尺寸小、分布均匀、脆性夹杂物少以及合适的夹杂物形状，钢中的杂质元素一般是指C、S、P、N、H、O。故冶炼洁净钢用耐火材料必须满足不能向钢液增C、S、P、N、H、O杂质元素。

目前现代钢铁企业中滑板的主流产品为铝碳质、铝锆碳质滑板，其生产过程需要高温烧成和浸油工序。滑板在使用过程中存在碳氧化的问题，碳氧化造成滑板结构疏松，使铁和锰等的氧化物渗入滑板基体中，与滑板中的氧化铝发生反应而生成的铝铁和锰铝尖晶石，此反应反过来又加速了碳的氧化。并且由于铝碳、铝锆碳滑板材质中含有SiO₂，与钢液中及渣中的FeO、MnO、CaO等成分反应生成低熔物，使滑板在高温下不耐冲刷。 

洪彦若等在研究非氧化物复合材料时，提出了金属塑性相复合耐火材料的理论及实现该材料的工艺，即过渡塑性相工艺。在刚性的无机氧化物中加入一定量的金属，金属的大部分为过渡塑性相，少部分为金属塑性相。两者初始时均起塑性成型作用，在常温压制成型时金属的塑性使刚性成型转变为塑性成型，提高制坯的密度和降低气孔率；在烧结过程，金属液化或软化，充填空隙，起助烧剂作用，提高制品致密度。区别之处在于烧结过程，过渡塑性相的金属与环境气氛及材料发生了反应，生成了非金属增强相，提高材料的高温强度和抗热震性。

发明内容

本发明旨在制备出一种无需高温烧成、无需浸油的不烧Al-Al₂O₃无碳复合滑板，其既克服了现有滑板材料中含有大量AlN、Al₄C₃的制品在常温下水化严重，产品不能长期存放，进而使得产品工业化生产非常困难的缺陷；又精简了生产工序，大大降低了生产成本。同时产品具有强度高、热震稳定性好、抗侵蚀性好、寿命长等特点，以满足洁净钢连铸的需要。

本发明的技术方案：

按重量百分比计，原料组成为57-87%的刚玉、2-25%的活性氧化铝、1-20%的金属Al，外加上述原料总量2-6%的酚醛树脂为结合剂。

刚玉粒度范围：3≤粒度＜1mm、1≤粒度＜0.1mm、0.1≤粒度＜0mm，所述活性氧化铝粒度：0.1≤粒度＜0mm，所述金属Al粒度：0.1≤粒度＜0mm。

所述不烧Al-Al₂O₃无碳复合滑板耐火材料的生产方法，按配比称取各种原料，混合均匀，经混炼得到泥料，然后加压成型，在120-600℃下干燥5-25h。

本发明以过渡塑性理论为基础，在滑板使用过程中，使得金属Al发挥过渡塑性相的作用，即部分金属Al在滑板升温过程中原位转化为高温增强相，剩余的金属Al为塑性相，制备出一种性能优良的无需高温烧成、无需浸油工序的不烧Al-Al₂O₃无碳复合滑板。

本发明的积极效果：

1、本发明利用过渡塑性相工艺制备了Al-Al₂O₃金属与非金属复合无碳滑板。滑板不含C、不含易水化的Al₄C₃和AlN、且含活泼的金属Al，使用时不会对洁净钢发生C、O及H的二次污染，能满足洁净钢生产要求。

2、本发明产品无需高温烧成、无需浸油工序，大大降低了生产成本。

3、本发明所得产品为金属和非金属结合的无碳滑板，其中游离态的Al降低材料的气孔率并发挥着塑性相的作用，提高材料的韧性和抗热震性能，同时Al使制品氧位降低，不会对洁净钢产生O污染。

4、由于试样内部没有Al₄C₃和AlN的存在，使得滑板具有良好的抗水化性能，并便于滑板的长期存放。

5、本发明产品具有优良的物理性能指标。显气孔率3-10%、体积密度3.05-3.40g/cm³、常温耐压强度100-250MPa、高温抗折强度10-70Mpa。

6、本发明的滑板产品能满足钢铁行业的高效连铸和产品高性能、高附加值的洁净钢等等方面的要求，并且生产成本大大降低，市场潜力大，适宜于推广应用，将具有良好的经济和社会效益。

具体实施方式

实施例1：一种不烧Al-Al₂O₃无碳复合滑板的制备方法，按重量百分比计，原料组成为：82%的刚玉、15%的活性氧化铝、3%的金属铝粉，外加3.5%的热固性酚醛树脂。

生产时，先按配比称取各种原料，混合均匀，经混炼得到泥料，然后经摩擦压力机压制成型，在120-600℃下干燥9h；再经加箍、磨制、涂布即制成本发明产品。

所述粉料为粒度小于325目的金属Al粉、活性氧化铝及部分刚玉，所述骨料为粒度为3-1mm、1-0.1mm的刚玉；上述刚玉分为板状刚玉和白刚玉。

所得产品的性能指标为：显气孔率3.8%，体积密度3.35g/cm³，常温耐压强度200MPa，高温抗折强度47MPa，其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。

实施例2：生产工艺和实施例1相同，不同之处在于：

按重量百分比计，原料组成为：82%的刚玉、12%的活性氧化铝、6%的金属铝粉，外加3.5%的热固性酚醛树脂。所得产品的性能指标为：显气孔率3.9%，体积密度3.32g/cm³，常温耐压强度190MPa，高温抗折强度61MPa，其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。

实施例3：生产工艺和实施例1相同，不同之处在于：

按重量百分比计，原料组成为：82%的刚玉、9%的活性氧化铝、9%的金属铝粉，外加3.5%的热固性酚醛树脂。所得产品的性能指标为：显气孔率4.2%，体积密度3.28g/cm³，常温耐压强度187MPa，高温抗折强度50MPa，其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。

实施例4：生产工艺和实施例1相同，不同之处在于：

按重量百分比计，原料组成为：82%的刚玉、6%的活性氧化铝、12%的金属铝粉，外加3.5%的热固性酚醛树脂。所得产品的性能指标为：显气孔率4.6%，体积密度3.22g/cm³，常温耐压强度177MPa，高温抗折强度38MPa，其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。

实施例5：生产工艺和实施例1相同，不同之处在于：

按重量百分比计，原料组成为：82%的刚玉、3%的活性氧化铝、15%的金属铝粉，外加3.5%的热固性酚醛树脂。所得产品的性能指标为：显气孔率6.3%，体积密度3.14g/cm³，常温耐压强度165MPa，高温抗折强度27MPa，其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。

Claims (3)

1.一种不烧Al-Al₂O₃无碳复合滑板，其特征在于：按重量百分比计，原料组成为57-87%的刚玉、2-25%的活性氧化铝、1-20%的金属Al，外加上述原料总量2-6%的酚醛树脂为结合剂。

2.根据权利要求1所述的不烧Al-Al₂O₃无碳复合滑板，其特征在于：所述刚玉粒度范围为：3≤粒度＜1mm、1≤粒度＜0.1mm、0.1≤粒度＜0mm，所述活性氧化铝粒度为：0.1≤粒度＜0mm，所述金属Al粒度为：0.1≤粒度＜0mm。

3.权利要求1或2所述的不烧Al-Al₂O₃无碳复合滑板的制备方法，其特征在于：按配比称取各种原料，混合均匀，经混炼得到泥料，然后加压成型，在120-600℃下干燥5-25h，再经加箍、磨制、涂布即制成本发明产品。