CN104744057B - 氮化硅铁多孔陶瓷滑板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无机非金属材料领域，涉及炼钢钢包滑动水口机构用滑板的制备方法，具体涉及氮化硅铁多孔陶瓷滑板的制备方法。本发明所述氮化硅铁多孔陶瓷滑板，采用氮化硅铁原始坯体直接切割制备滑板内芯，外围采用不定型耐火材料浇注成型。氮化硅铁滑板为无碳滑板，可避免滑板在使用过程中引起的钢水增碳，可满足未来洁净钢的生产需求；实现滑板的无铬化，避免铬对环境的污染；加工工艺简单，无需烧结热处理，极大程度地节约原料、能源、设备、人力、时间，成本低，适合大规模工业化推广；将多孔陶瓷材料应用与滑板中，在保证滑板基本性能的同时，提高滑板的抗热震性能。本发明首次将多孔陶瓷应用于滑板中，为滑板材料的发展开创出新领域，将是极具前景的发展方向。
Description
技术领域
本发明属于无机非金属材料领域，涉及炼钢钢包滑动水口机构用滑板的制备方法，具体涉及氮化硅铁多孔陶瓷滑板的制备方法。
背景技术
滑板用于钢包和中间包，主要起着调节钢水流速的作用。1550℃或更高温度钢水的浇注要求在滑板有足够的强度，以承受钢液的静压力，其次要求上、下滑板的滑面平整度要高，确保接触严密，保证在浇注过程中不漏钢，而且还要有良好的热稳定性和耐冲刷、耐侵蚀能力，以便能承受温度的急剧变化、钢水的冲刷和熔渣的侵蚀。传统耐火材料的生产属于高能耗、高污染的行业。随着洁净钢技术的发展，不但要求所用的滑板材料安全高效运行，而且还要避免滑板材料对钢水的污染，滑板材料已经向着无铬化、低碳化、高性能、低能耗的绿色耐火材料方向发展。
目前国内广泛使用的滑板材质主要有六大类，即高铝质(刚玉-莫来石质)滑板、铝碳质或铝碳锆质滑板、方镁石质滑板或镁尖晶石质滑板、氧化锆质滑板、金属铝氮化铝结合的刚玉滑板和金属陶瓷材料复合刚玉滑板。其中高铝质滑板在制备过程中需要沥青浸渍，无论在制备、使用还是回收利用时都会对环境造成污染。铝碳锆质滑板是现代钢铁企业中应用最为普遍的滑板，由于含碳，容易对钢水造成污染，难以满足洁净钢连铸生产的需要。方镁石质滑板烧成成品率较低，能耗高；镁尖晶石质滑板使用寿命较低。氧化锆质滑板性能较好，但是原料价格较高，性价比没有优势。金属铝氮化铝结合刚玉滑板存在氮化铝常温下易水化的问题。金属陶瓷材料复合刚玉滑板尚处于研究阶段。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种可用于钢包的滑动水口的氮化硅铁多孔陶瓷滑板的制备方法。
本发明的基本构思是采用合适的原料和工艺，将滑板的生产工艺最简化、生产使用污染最小化。本发明将氮化硅铁原始坯体作为滑板内芯，外围采用不定型耐火材料浇注，制取复合滑板，对得到的坯体进行切割、打箍、磨平即可制取成品使用，打破滑板需要热处理的传统，极大地简化了工艺，节约能源和成本。
一种可用于炼钢钢包用氮化硅铁多孔陶瓷滑板，其特征在于：所述的滑板内部采用氮化硅铁多孔陶瓷，外围采用不定型耐火材料整体浇注，两部分复合而制成氮化硅铁滑板。
氮化硅铁多孔陶瓷主要物相为Fe3Si和Si3N4,Fe3Si质量分数为20％-30％,氮化硅质量分数为70％-80％。
氮化硅铁多孔陶瓷显气孔率为20％-40％；体积密度为2.4-2.7g/cm3；常温耐压强度大于90MPa。
对氮化硅铁原始坯体进行切割成内芯，外围材料采用不定型耐火材料浇注，再对整体进行打箍、磨平，制得多孔陶瓷氮化硅铁滑板。
本发明所采用氮化硅铁坯体以FeSi75粉末为原料，在氮化炉中闪速燃烧氮化而成，由于氮化反应放出大量热量，所产生的氮化硅铁自动结合，形成块状坯体。此闪速燃烧法制备而成的氮化硅铁主要物相为Fe3Si和Si3N4,Fe3Si质量分数为20％-30％,氮化硅质量分数为70％-80％。其显气孔率为20％-40％；体积密度为2.4-2.7g/cm3；常温耐压强度大于90MPa，是一种高强度的多孔陶瓷。
本发明所述氮化硅铁刚多孔陶瓷滑板，由内外两部分组成，内芯采用氮化硅铁新型材料，外围用不定型耐火材料浇注。该滑板为无碳滑板，可避免滑板在使用过程中引起的钢水增碳，满足未来洁净钢的生产需求；可实现滑板的无铬化，避免铬对环境的污染；加工工艺简单，无需烧结，仅需对氮化硅铁原始坯体进行切割、打箍、磨平，极大程度地节约原料、能源、设备、人力、时间，成本低，适合大规模工业化推广；将多孔陶瓷材料应用与滑板中，在保证滑板基本性能的同时，提高滑板的抗热震性能。本发明首次将多孔陶瓷应用于滑板中，是滑板材料体系发展的新突破，为滑板材料的发展开创出新领域，将是极具前景的发展方向。
具体实施方式
1以铁硅75合金粉末为原料，在闪速氮化炉中氮化燃烧，得到一种氮化硅铁陶瓷原始坯体，其主要物相为Fe3Si和Si3N4,Fe3Si质量分数为20％-30％,氮化硅质量分数为70％-80％。其显气孔率为20％-40％；体积密度为2.4-2.7g/cm3；常温耐压强度大于90MPa。
2将氮化硅铁原始坯体按照实际生产需求形状进行切割出滑板内芯，即滑板中间钢水流过的部分。
3以氮化硅铁内芯为中心，在其外部采用不定型耐火材料浇注成型，按实际生产要求的滑板形状尺寸，获得氮化硅铁多孔陶瓷滑板坯体。
4对于获得的坯体进行打箍、磨平，即可获得氮化硅铁多孔陶瓷滑板成品，用于钢包滑动水口生产。
Claims (3)
1.一种用于炼钢钢包用氮化硅铁多孔陶瓷滑板，其特征在于：所述的滑板内部采用氮化硅铁多孔陶瓷，外围采用不定型耐火材料整体浇注，两部分复合而制成氮化硅铁滑板；氮化硅铁多孔陶瓷主要物相为Fe3Si和Si3N4,Fe3Si质量分数为20％-30％,氮化硅质量分数为70％-80％。
2.根据权利要求1所述的氮化硅铁多孔陶瓷滑板，其特征在于：氮化硅铁多孔陶瓷显气孔率为20％-40％；体积密度为2.4-2.7g/cm3；常温耐压强度大于90MPa,是一种多孔陶瓷。
3.根据权利要求1所述的氮化硅铁多孔陶瓷滑板的制备方法，其特征在于：对氮化硅铁原始坯体进行切割成内芯，外围材料采用不定型耐火材料浇注，再对整体进行打箍、磨平，制得多孔陶瓷氮化硅铁滑板。
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