CN103264157A - 连铸用功能耐火件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连铸用功能耐火件及其制备方法。所述耐火件包含矾土和/或焦宝石、镁砂、鳞片石墨、熔融石英、电熔锆莫来石、轻烧氧化铝、碳化硅和/或金属硅以及粘结剂。优选的，所述耐火件包括铝或锆炭质长水口、浸入式水口和整体塞棒；其制备方法包括依次进行的混料、冷等静压成型、干燥、涂防氧化涂层处理等工序。本发明通过以矾土、焦宝石、镁砂等廉价易得之原料替代白刚玉、板状刚玉、棕刚玉等昂贵原料，不仅可在保持连铸耐火功能材料的基础上有效降低成本，而且还可克服传统连铸用铝(锆)炭质长水口、浸入式水口、整体塞棒在生产过程中不抗碱性钢水侵蚀的问题。

Description

连铸用功能耐火件及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种连铸用功能耐火材料及其制备方法，尤其涉及铝(锆)炭质长水口、浸入式水口和整体塞棒等连铸功能耐火制品及其制备方法。
背景技术
在连铸工艺中，一般需要用到铝(锆)炭质长水口、浸入式水口、整体塞棒等功能耐火材料。目前该连铸用三大件的主要原料是鳞片石墨和刚玉，而且刚玉是主要原料(一般占20～65wt％)，镁碳质连铸三大件镁砂的比例更高(65～85wt％)。但随着氧化铝及工业用电的涨价，白刚玉、板状刚玉及棕刚玉的价格都大幅上升(最低的棕刚玉每吨4000元，高的板状刚玉每吨7000元)。因此，如何在保证质量的前提下降低成本已成为业界亟待的难题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提出一种具有改良组分设计的连铸用功能耐火件及其制备工艺，其成本低廉，且性能良好。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种连铸用功能耐火件，包含如下组分：矾土和/或焦宝石、镁砂以及粘结剂。
作为优选实施方案之一，所述连铸用功能耐火件包含40～75wt％矾土、焦宝或石镁砂、10～20wt％鳞片石墨、5～25％wt％熔融石英、2～8wt％轻烧氧化铝、3～7wt％碳化硅和/或金属硅。
进一步的，所述连铸用功能耐火件具体包含如下组分：矾土和/或焦宝石、镁砂、鳞片石墨、熔融石英、电熔锆莫来石、轻烧氧化铝、碳化硅和/或金属硅，以及粘结剂。
作为优选的方案之一，所述连铸用功能耐火件包括铝或锆炭质长水口、浸入式水口和整体塞棒，
其中，所述铝或锆炭质长水口本体部分包含20～45wt％的矾土和/或焦宝石；
所述浸入式水口本体部分包含30～60wt％的矾土和/或焦宝石；
所述整体塞棒本体部分包含40～75wt％的矾土和/或焦宝石。
所述长水口、浸入式水口或整体塞棒上的上的至少选定局部可采用镁碳质，特别是在碱性钢水中镁砂占比将更高，最高可到85wt％。
其中，碱性钢水是指钢水中为精炼需要而加入的钙硅合金或在大包钢水上面加一层碱性覆盖剂，以防止钢水降低温度太快或将钢水中的杂质除去，这种覆盖剂对耐火材料侵蚀很快。
作为优选的方案之一，所述焦宝石中的Al2O3含量≥40wt％。
作为优选的方案之一，所述矾土中的Al2O3含量≥48wt％。
作为优选的方案之一，所述粘结剂包括酚醛树脂。
如上所述连铸用功能耐火件的制备方法包括：根据设定配比取矾土和/或焦宝石、镁砂、鳞片石墨、熔融石英、电熔锆莫来石、轻烧氧化铝、碳化硅和/或金属硅以及粘结剂均匀混合后，依次进行冷等静压成型、干燥处理，而后在所获产品表面涂覆防氧化涂层，最终获得目标产品。
作为优选的方案之一，该方法中还对经干燥处理后所获半成品进行了车床加工处理，之后在所获半产品表面涂覆防氧化涂层。
作为优选的方案之一，该方法中还对经干燥处理后所获半成品进行了烧结处理，之后在所获半产品表面涂覆防氧化涂层。
作为优选的方案之一，该方法中还对经干燥处理后所获半成品依次进行了车床加工和烧结处理，之后在所获半产品表面涂覆防氧化涂层，其中防氧化涂层的材料可选自硼玻璃粉、熔融石英粉、长石粉、滑石粉、金属硅粉、水玻璃及硅溶胶等，但不限于此。
作为优选的方案之一，该方法中在将原料混合后还进行了造粒处理，而后依次进行了冷等静压成型和干燥处理。
前述冷等静压成型压力一般为125～60Mpa，可根据制品的品种不同而不同。
前述干燥处理的条件一般为110～220℃，时间持续36小时以上。
进一步的讲，对于长水口，前述冷等静压的压力为60～125兆帕；对于浸入式水口，前述冷等静压的压力为125兆帕；对于整体塞棒，前述冷等静压的压力为125～130兆帕。干燥处理的条件一般是从常温升至220℃，需要36h以上，然后保温10h以上。
作为优选的方案之一，所述矾土和/或焦宝石以及镁砂中的部分是以白刚玉、棕刚玉和板状刚玉中的任意一种或两种以上的组合进行替代。
与现有技术相比，本发明的优点至少在于：通过以矾土、焦宝石、镁砂等廉价易得之原料替代白刚玉、板状刚玉、棕刚玉等昂贵原料，不仅可在保持连铸耐火功能材料的基础上有效降低成本，而且还可克服传统连铸用铝(锆)炭质长水口、浸入式水口、整体塞棒在生产过程中不抗碱性钢水侵蚀的问题。
具体实施方式
以下结合若干优选实施例对本发明的技术方案作更详尽的说明。
实施例1本实施例涉及一种铝(锆)炭质长水口，其本体所含组分的规格及含量如下表1所示：
表1  实施例1中铝(锆)炭质长水口本体的组成
原料名称 规格 wt％
鳞片石墨 -195 15
高铝矾土 24# 17
高铝矾土 36# 10
高铝矾土 180#～0 25
轻烧氧化铝 A 5
熔融石英 0.5～0.2mm 10
熔融石英 0.2～0.1mm 15
金属硅粉 180#～0mm 1
碳化硅粉 180#～0mm 2
固体树脂 -0.105mm +1
液体树脂 214 +8
注：表中“+”系指外加的可选组分，下同。
实施例2本实施例涉及一种铝(锆)炭质浸入式水口，其本体所含组分的规格及含量如下表1所示：
表2  实施例2中铝(锆)炭质浸入式水口本体的组成
Figure BSA00000906682200041
实施例3本实施例涉及一种铝(锆)炭质整体塞棒，其本体所含组分的规格及含量如下表3所示：
表3  实施例3中铝(锆)炭质整体塞棒本体的组成
原料名称 规格 wt％
特级矾土砂 24# 20
特级矾土砂 36# 4
特级矾土粉 150#--0mm 13
棕刚玉粉 180-0mm 15
轻烧氧化铝 A 2
鳞片石墨 _195 25
熔融石英 0.5-0.2mm 5
SI粉 _0.074mm 3
SIC粉 _0.074mm 3
棒身车削料 _2mm 10
液体树脂 214 20
前述实施例1-3可通过如下工艺制备：
1)根据钢厂的要求，结合钢厂钢水的氧浓度及钢种的不同元素对前述连铸耐火制品侵蚀机理不同及钢水的温度的不同要求等进行原料配比设计，并将白刚玉、板状刚玉和棕刚玉配料中的一种或多种的全部或部分以矾土和/或焦宝石及镁砂进行替换，并协同鳞片石墨、熔融石英、电熔锆莫来石、轻烧氧化铝、碳化硅、金属硅粉等在粘合剂(如酚醛树脂)的作用下进行混料(或造粒)，一般20～50分钟即可出料；
2)将原料装入设计好的胶套内，再放入冷等静压机成型；
3)半成品干燥；
4)车床加工(对半成品上可能出现的瑕疵等进行切削处理，但一般几乎不需该步骤的加工处理)；
5)烧结(或者也可以免烧结)；
6)涂防氧化涂层；
7)获得成品。
最后应说明的是，以上实施方案仅用以说明本发明装置的技术方案，而非对其限制；尽管前述方案对本发明装置进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述方案所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明装置方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种连铸用功能耐火件，其特征在于，它包含如下组分：矾土和/或焦宝石、镁砂以及粘结剂。
2.根据权利要求1所述的连铸用功能耐火件，其特征在于，它包含40～75wt％矾土、焦宝或石镁砂、10～20wt％鳞片石墨、5～25％wt％熔融石英、2～8wt％轻烧氧化铝、3～7wt％碳化硅和/或金属硅。
3.根据权利要求1或2所述的连铸用功能耐火件，其特征在于，它具体包含如下组分：矾土和/或焦宝石、镁砂、鳞片石墨、熔融石英、电熔锆莫来石、轻烧氧化铝、碳化硅和/或金属硅以及粘结剂。
4.根据权利要求1所述的连铸用功能耐火件，其特征在于，所述连铸用功能耐火件包括铝或锆炭质长水口、浸入式水口和整体塞棒，
其中，所述铝或锆炭质长水口本体部分包含20～45wt％的矾土和/或焦宝石；
所述浸入式水口本体部分包含30～60wt％的矾土和/或焦宝石；
所述整体塞棒本体部分包含40～75wt％的矾土和/或焦宝石；
当所述长水口、浸入式水口或整体塞棒上的至少选定局部采用镁碳质时，镁砂含量最高为85wt％。
5.根据权利要求1或2所述的连铸用功能耐火件，其特征在于，所述粘结剂包括酚醛树脂。
6.权利要求1-5中任一项所述连铸用功能耐火件的制备方法，其特征在于，包括：根据设定配比取矾土和/或焦宝石、镁砂、鳞片石墨、熔融石英、电熔锆莫来石、轻烧氧化铝、碳化硅和/或金属硅以及粘结剂均匀混合后，依次进行冷等静压成型、干燥处理，而后在所获产品表面涂覆防氧化涂层，最终获得目标产品。
7.如权利要求6所述连铸用功能耐火件的制备方法，其特征在于，该方法中还对经干燥处理后所获半成品进行了车床加工处理，之后在所获半产品表面涂覆防氧化涂层。
8.如权利要求6-7中任一项所述连铸用功能耐火件的制备方法，其特征在于，该方法中还对经干燥处理后所获半成品依次进行了车床加工和烧结处理，之后在所获半产品表面涂覆防氧化涂层。
9.如权利要求6所述连铸用功能耐火件的制备方法，其特征在于，该方法中在将原料混合后还进行了造粒处理，而后依次进行了冷等静压成型和干燥处理。
10.如权利要求6-9中任一项所述连铸用功能耐火件的制备方法，其特征在于，所述矾土和/或焦宝石以及镁砂中的部分是以白刚玉、棕刚玉和板状刚玉中的任意一种或两种以上的组合进行替代。
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