CN104944984A - 一种连铸中间包用陶瓷过滤器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连铸中间包用陶瓷过滤器及其制备方法。其技术方案是：以50～70wt%的碳酸钙颗粒、2~15wt%的刚玉颗粒和2~10wt%的镁铝尖晶石颗粒为骨料，以1~5wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒、10~15wt%的铝酸一钙细粉、4~10wt%的二铝酸钙细粉和4~6wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与所述基质之和2~7wt%的有机硅树脂为结合剂。按上述含量将所述结合剂和所述骨料混碾均匀，再加入基质混碾3~7分钟，得到混合料。然后振动加压成型，脱模，在180~320℃条件下保温6~36小时，制得连铸中间包用陶瓷过滤器。本发明所制备的连铸中间包用陶瓷过滤器具有除杂粒径范围广、效率高、不易堵塞、强度高、耐冲刷和使用寿命长的特点。
Description
技术领域
本发明属于连铸耐火材料技术领域。具体涉及一种连铸中间包用陶瓷过滤器及其制备方法。
背景技术
随着人们对钢清洁度的要求日益增高，通过各种途径减少钢中夹杂物已成为冶金工作者研究的重点。中间包以其去除夹杂物的特殊优势越来越受到重视。在中间包内去除夹杂物的方式有很多种，其中安装陶瓷过滤器是目前最有效的一种方式。陶瓷过滤器设在中间包的挡渣墙上，具有除去钢水中非金属夹杂物、提高钢水洁净度、减少水口结瘤、避免水口堵塞、保证连铸顺利进行、改善钢坯质量和降低生产成本等优点，目前世界各国都在积极推广使用。采用陶瓷过滤器去除钢液中的非金属夹杂物，具有投资少、成本低、效率高、使用方便等优点。
目前，采用的过滤器主要有CaO质、ZrO2质、Al2O3质和SiC质等，其结构有泡沫式、环状叠加式和网格式等。我国从80年代中期开始研制钢水过滤器，取得了较好的使用效果，使用寿命能与中间包其它耐火材料同步。目前，钢的薄板制品要求高的深冲性，轮胎钢帘线要求高的深拉性，高碳钢要求高的抗疲劳性，影响这些产品性能的主要原因是钢中的Al2O3夹杂，制作陶瓷过滤器的最佳材质是CaO。但是CaO易水化，给制作和使用此种过滤器带来困难。
发明内容
本发明旨在克服已有技术缺陷，目的是提供一种除杂粒径范围广、效率高、使用方便、不易堵塞、强度高、耐冲刷和使用寿命长的连铸中间包用陶瓷过滤器及其制备方法。
为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：以50～70wt%的碳酸钙颗粒、2~15wt%的刚玉颗粒和2~10wt%的镁铝尖晶石颗粒为骨料，以1~5wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒、10~15wt%的铝酸一钙细粉、4~10wt%的二铝酸钙细粉和4~6wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与所述基质之和2~7wt%的有机硅树脂为结合剂。按上述含量将所述结合剂和所述骨料混碾均匀，再加入基质混碾3~7分钟，得到混合料。然后振动加压成型，脱模，在180~320℃条件下保温6~36小时，制得连铸中间包用陶瓷过滤器。
所述碳酸钙颗粒的CaCO3含量>99wt%，粒径为5～0.088mm。
所述刚玉颗粒的Al2O3含量>99wt%，粒径为3～0.088mm。
所述镁铝尖晶石颗粒的Al2O3含量为90~95wt%，粒径为1～0.088mm。
所述预熔七铝酸十二钙颗粒的粒径为1～0.088mm。
所述铝酸一钙细粉的CaAl2O4含量>94wt%，其粒径D50 <25μm。
所述二铝酸钙细粉的粒径D50 <10μm。
所述预熔七铝酸十二钙细粉的粒径<0.088mm。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
（1）本发明在使用过程中，刚玉颗粒向熔融的七铝酸十二钙中扩散，随后达到过饱和而析出六铝酸钙，形成具有高强度的高温陶瓷结合结构，同时少部分刚玉颗粒被包裹在六铝酸钙内部，不会因钢液冲刷而轻易进入钢液，抗侵蚀性能和抗热震性能优异。
（2）本发明在使用过程中，熔融的七铝酸十二钙会和镁铝尖晶石反应形成铝酸钙-尖晶石复合材料，进一步增强了该陶瓷过滤器的高温性能，能在高温流动钢水中长时间服役而不坍塌，使用寿命长。
（3）本发明将具有较高活性的铝酸一钙和二铝酸钙适度搭配组成基质材料，首先能大量物理吸附钢液中的Al2O3夹杂，而后在液相存在的条件下，通过快速扩散和化学反应大量吸收上述Al2O3夹杂，直至最终均形成六铝酸钙，除杂容量大、粒径范围宽。
本发明所制备的连铸中间包用陶瓷过滤器在连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了31~46%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>12炉次。
因此，本发明所制备的连铸中间包用陶瓷过滤器具有除杂粒径范围广、效率高、使用方便、不易堵塞、强度高、耐冲刷和使用寿命长的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料和外加剂的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述碳酸钙颗粒的CaCO3含量>99wt%，粒径为5～0.088mm。
所述刚玉颗粒的Al2O3含量>99wt%，粒径为3～0.088mm。
所述镁铝尖晶石颗粒的Al2O3含量为90~95wt%，粒径为1～0.088mm。
所述预熔七铝酸十二钙颗粒的粒径为1～0.088mm。
所述铝酸一钙细粉的CaAl2O4含量>94wt%，其粒径D50 <25μm。
所述二铝酸钙细粉的粒径D50 <10μm。
所述预熔七铝酸十二钙细粉的粒径<0.088mm。
实施例1
一种连铸中间包用陶瓷过滤器及其制备方法。以50～55wt%的碳酸钙颗粒、12~15wt%的刚玉颗粒和5~10wt%的镁铝尖晶石颗粒为骨料，以1~3wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒、10~13wt%的铝酸一钙细粉、6~10wt%的二铝酸钙细粉和4~5wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与所述基质之和4~7wt%的有机硅树脂为结合剂。按上述含量将所述结合剂和所述骨料混碾均匀，再加入基质混碾3~7分钟，得到混合料。然后振动加压成型，脱模，在180~320℃条件下保温6~36小时，制得连铸中间包用陶瓷过滤器。
本实施例所制备的连铸中间包用陶瓷过滤器在钢液温度为1540℃的两流板坯连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了35~38%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>18炉次。
实施例2
一种连铸中间包用陶瓷过滤器及其制备方法。以55～60wt%的碳酸钙颗粒、9~13wt%的刚玉颗粒和5~10wt%的镁铝尖晶石颗粒为骨料，以1~3wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒、10~13wt%的铝酸一钙细粉、6~10wt%的二铝酸钙细粉和4~5wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与所述基质之和4~7wt%的有机硅树脂为结合剂。按上述含量将所述结合剂和所述骨料混碾均匀，再加入基质混碾3~7分钟，得到混合料。然后振动加压成型，脱模，在180~320℃条件下保温6~36小时，制得连铸中间包用陶瓷过滤器。
本实施例所制备的连铸中间包用陶瓷过滤器在钢液温度为1555℃的四流小方坯连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了42~45%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>30炉次。
实施例3
一种连铸中间包用陶瓷过滤器及其制备方法。以60～65wt%的碳酸钙颗粒、6~10wt%的刚玉颗粒和2~6wt%的镁铝尖晶石颗粒为骨料，以3~5wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒、12~15wt%的铝酸一钙细粉、4~8wt%的二铝酸钙细粉和5~6wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与所述基质之和2~4wt%的有机硅树脂为结合剂。按上述含量将所述结合剂和所述骨料混碾均匀，再加入基质混碾3~7分钟，得到混合料。然后振动加压成型，脱模，在180~320℃条件下保温6~36小时，制得连铸中间包用陶瓷过滤器。
本实施例所制备的连铸中间包用陶瓷过滤器在钢液温度为1550℃的两流异形坯连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了31~35%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>12炉次。
实施例4
一种连铸中间包用陶瓷过滤器及其制备方法。以65～70wt%的碳酸钙颗粒、2~6wt%的刚玉颗粒和2~6wt%的镁铝尖晶石颗粒为骨料，以3~5wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒、12~15wt%的铝酸一钙细粉、4~8wt%的二铝酸钙细粉和5~6wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与所述基质之和2~4wt%的有机硅树脂为结合剂。按上述含量将所述结合剂和所述骨料混碾均匀，再加入基质混碾3~7分钟，得到混合料。然后振动加压成型，脱模，在180~320℃条件下保温6~36小时，制得连铸中间包用陶瓷过滤器。
本实施例所制备的连铸中间包用陶瓷过滤器在钢液温度为1545℃的两流薄板坯连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了43~46%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>20炉次。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
（1）本具体实施方式在使用过程中，刚玉颗粒向熔融的七铝酸十二钙中扩散，随后达到过饱和而析出六铝酸钙，形成具有高强度的高温陶瓷结合结构，同时少部分刚玉颗粒被包裹在六铝酸钙内部，不会因钢液冲刷而轻易进入钢液，抗侵蚀性能和抗热震性能优异。
（2）本具体实施方式在使用过程中，熔融的七铝酸十二钙会和镁铝尖晶石反应形成铝酸钙-尖晶石复合材料，进一步增强了该陶瓷过滤器的高温性能，能在高温流动钢水中长时间服役而不坍塌，使用寿命长。
（3）本具体实施方式将具有较高活性的铝酸一钙和二铝酸钙适度搭配组成基质材料，首先能大量物理吸附钢液中的Al2O3夹杂，而后在液相存在的条件下，通过快速扩散和化学反应大量吸收上述Al2O3夹杂，直至最终均形成六铝酸钙，除杂容量大、粒径范围宽。
本具体实施方式所制备的连铸中间包用陶瓷过滤器在连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了31~46%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>12炉次。
因此，本具体实施方式所制备的连铸中间包用陶瓷过滤器具有除杂粒径范围广、效率高、使用方便、不易堵塞、强度高、耐冲刷和使用寿命长的特点。
Claims (9)
1.一种连铸中间包用陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于以50～70wt%的碳酸钙颗粒、2~15wt%的刚玉颗粒和2~10wt%的镁铝尖晶石颗粒为骨料，以1~5wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒、10~15wt%的铝酸一钙细粉、4~10wt%的二铝酸钙细粉和4~6wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与所述基质之和2~7wt%的有机硅树脂为结合剂；按上述含量将所述结合剂和所述骨料混碾均匀，再加入基质混碾3~7分钟，得到混合料；然后振动加压成型，脱模，在180~320℃条件下保温6~36小时，制得连铸中间包用陶瓷过滤器。
2.根据权利要求1所述的连铸中间包用陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述碳酸钙颗粒的CaCO3含量>99wt%，粒径为5～0.088mm。
3.根据权利要求1所述的连铸中间包用陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述刚玉颗粒的Al2O3含量>99wt%，粒径为3～0.088mm。
4.根据权利要求1所述的连铸中间包用陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述镁铝尖晶石颗粒的Al2O3含量为90~95wt%，粒径为1～0.088mm。
5.根据权利要求1所述的连铸中间包用陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述预熔七铝酸十二钙颗粒的粒径为1～0.088mm。
6.根据权利要求l所述的连铸中间包用陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述铝酸一钙细粉的CaAl2O4含量>94wt%，其粒径D50 <25μm。
7.根据权利要求l所述的连铸中间包用陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述二铝酸钙细粉的粒径D50 <10μm。
8.根据权利要求l所述的连铸中间包用陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述预熔七铝酸十二钙细粉的粒径<0.088mm。
9.一种连铸中间包用陶瓷过滤器，其特征在于所述连铸中间包用陶瓷过滤器是根据权利要求1～8项中任一项所述的连铸中间包用陶瓷过滤器的制备方法所制备的连铸中间包用陶瓷过滤器。
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