CN103011867B - 一种不烧Al-Al2O3无碳复合滑板的制备方法 - Google Patents
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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
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 (1)
1.一种不烧Al-Al2O3无碳复合滑板的制备方法,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;所述不烧Al-Al2O3无碳复合滑板的制备方法如下: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、涂布即制成不烧Al-Al2O3无碳复合滑板。
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"铝粉加入量对刚玉基复合材料性能的影响";杨丁熬等;《耐火材料》;20061231;第457页1.2 * |
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