CN103304245B - 一种不烧氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不烧氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板的制备方法及其制备方法，属于耐火材料领域。该滑板按重量百分比计的原料组成为55-90%的刚玉、0-20%的活性氧化铝、0-30%的氮化硅铁，外加上述原料总量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。该产品具有氧化物-非氧化物复合的结构，有优良的物理性能指标：显气孔率3-11%、体积密度3.0-3.35g/cm³、常温耐压强度100-260MPa、高温抗折强度10-50Mpa。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。

Description

一种不烧氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板及其制备方法

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氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板及其制备方法，属于耐火材料领域。

背景技术

氮化硅铁是氮化硅与铁及硅铁的复合材料，普遍采用以FeSi75铁合金为原料经高温直接氮化制备合成，氮化硅铁的出现实现了氮化物的低成本生产，其原因在于合成氮化物的硅源使用相对便宜的FeSi75铁合金以替代昂贵的金属硅。

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，并且滑板中的碳会污染钢液。为了改善含碳滑板的抗氧化性，在减少碳含量的同时，加入抗氧化剂金属Al，这将不可避免的生成Al₄C₃和AlN，使得制品易水化，难以长期存放。 

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。

为了满足洁净钢连铸的需要，开发新型无碳滑板迫在眉睫。本发明以过渡塑性理论为基础，将氮化硅铁以细粉形式加入，使得滑板基质中同时存在高温增强相和塑性相。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氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板。

发明内容

本发明旨在制备出一种无需高温烧成、无需浸油的一种不烧氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板，其既克服了现有含碳滑板材料抗氧化性差、污染钢液，金属复合滑板含有大量AlN、Al₄C₃的制品在常温下水化严重等缺陷；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：

一种不烧氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板，其特征在于：按重量百分比计，所述滑板原料组成为55-90%的刚玉、20%以内的活性氧化铝、30%以内的氮化硅铁，外加上述原料总量2-6%的酚醛树脂为结合剂。

进一步的，所述刚玉有3-1mm、1-0.1mm及0.1mm以内三种粒度，所述活性氧化铝为0.1mm以内，所述氮化硅铁粒度为0.1mm以内。

一种不烧氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板的制备方法，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、涂布即制成产品。 

本发明的积极效果：

1、本发明利用过渡塑性相工艺制备了氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板。滑板不含C、不含易水化的Al₄C₃和AlN、且基质中含有高温增强相Si₃N₄和塑性相硅铁合金，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、本发明所得产品为氧化物和非氧化物结合的无碳滑板，其中硅铁合金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，同时硅铁合金使制品氧位降低，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、Si₃N₄高温下被氧化为Si₂N₂O，两者均为高熔点化合物；Fi₃Si高温抗氧化性好，故本产品具有很好的抗氧化性。

6、本发明产品不含易于钢液发生反应的化学成分，使得产品具有优良的抗侵蚀性。

7、本发明产品具有优良的物理性能指标。显气孔率3-11%、体积密度3.0-3.35g/cm³、常温耐压强度100-260MPa、高温抗折强度10-50Mpa。

8、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1：一种不烧氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板的制备方法，按重量百分比计，原料组成为：75%的刚玉、5%的活性氧化铝、10%的氮化硅铁，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目的氮化硅铁、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4.2%，体积密度3.29g/cm³，常温耐压强度236MPa，高温抗折强度16MPa，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：71%的刚玉、4%的活性氧化铝、15%的氮化硅铁，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5.5%，体积密度3.18g/cm³，常温耐压强度175MPa，高温抗折强度20MPa，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：66%的刚玉、4%的活性氧化铝、20%的氮化硅铁，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6.7%，体积密度3.12/cm³，常温耐压强度153MPa，高温抗折强度33MPa，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：64%的刚玉、1%的活性氧化铝、25%的氮化硅铁，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8.0%，体积密度3.09g/cm³，常温耐压强度124MPa，高温抗折强度42MPa，其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。

Claims (3)

1.一种不烧氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板，其特征在于：按重量百分比计，所述滑板原料组成为55-90％的刚玉、1％到20％的活性氧化铝、1％到30％的氮化硅铁，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所述的不烧氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板，其特征在于：所述刚玉有3-1mm、1-0.1mm及0.1mm以内三种粒度，所述活性氧化铝为0.1mm以内，所述氮化硅铁粒度为0.1mm以内。 

3.权利要求1或2所述的不烧氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板的制备方法，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、涂布即制成产品。