CN105541355B - 一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铸嘴材料的制备方法，公开一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备。公开的一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备，铸嘴材料以陶瓷纤维作为主要原料，并添加有填料、有机粘接剂和钡盐、无机结合剂；将上述陶瓷纤维、填料、钡盐、有机粘接剂、无机结合剂以一定的比例混合放入搅拌器内，并加溶剂搅拌，制备成混合均匀的水性分散体；通过多方位真空自吸式压力机排出多余的水分、压制成型；将压制成型的坯体干燥后进行烧结；将烧成后的铸嘴材料放置在的六方氮化硼溶液进行浸泡，取出、干燥后制成具有耐铝水侵蚀不挂铝的铸嘴材料。本发明使铸嘴材料从表面至内部均有抗铝水侵蚀特性。

Description

一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铸嘴材料的制备方法，尤其涉及一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备。
背景技术
铸嘴装置是铝合金连续式铸轧的关键耐火材料，位于金属铝液由前箱流入轧辊处的关键位置，直接影响铸轧板坯的质量和产量。目前铸嘴材料通常由陶瓷纤维为主要原料，加入一定量的粘结剂，经过真空吸滤成型方法成型，再通过高温烧结得到铸嘴材料。铸嘴材料应具备优良的保温性能，较好的使用强度，较低的容重，同时铸嘴材料应具备良好的抗热冲击特性，具有一定的韧性以免划伤铸轧辊。通常铸嘴材料的体积密度应控制在0.3~0.5g/cm3，热导率500~1000℃下不高于0.2w/(m∙k)，保证良好的加工性能，能够在后期加工过程中实现尺寸精确控制，铸嘴料的耐受温度应达到700~1300℃，常温抗折强度大于0.5Mpa。
文献《铝合金连续铸轧机铸嘴材料的研制与应用》中采用普通硅酸铝纤维、氧化铝粉为主要原料，通过抽吸方式成型，经过高温煅烧后得到铸嘴材料，并没有涉及对铸嘴材料进行抗铝水侵蚀等性能的处理。文献《铝板铸轧机陶瓷纤维铸嘴的研制》中提到采用陶瓷纤维为主要原料通过抽滤的方法制备铸嘴材料，采用潮毡模压法加入适量的硅溶胶进行铸嘴材料的制备，这些方法仅以陶瓷纤维替代原有的石棉，提高铸嘴材料的保温性能及低的导热性能，而在耐受铝水侵蚀性能方面及抗铝液粘连方面没有较明显的改进。
中国发明专利CN102389951A采用传统材料制备铸嘴，从结构上对铸嘴进行优化及改造，而对铸嘴材料性能方面没有明显的提高及改善；中国发明专利CN101323011B，CN202921882U只是对铸嘴的结构进行了调整剂改进。中国发明专利CN202845724U在铸嘴出口部位加入钛酸铝，增加铝水在铸嘴腔内的流动性，在铸嘴材料表面附着保温隔热层为了增加铸嘴的保温性能，对铸嘴材料的抗侵蚀特性及不沾铝特性并没有体现。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备，所述的铸嘴材料以陶瓷纤维作为主要原料，并添加有填料、有机粘接剂和用以形成以钡长石相为主的复相化学物质的钡盐、无机结合剂；将上述陶瓷纤维、填料、钡盐、有机粘接剂、无机结合剂以一定的比例混合放入搅拌器内，并加溶剂搅拌，制备成混合均匀的水性分散体；通过多方位真空自吸式压力机排出多余的水分、压制成型；将压制成型的坯体通过自然及高温干燥，通过控制干燥温度及升温速率使得铸嘴材料硬化；将干燥后的铸嘴材料放入高温烧结炉内，在850~1000℃下，保温3~10小时进行烧结；将烧成后的铸嘴材料放置在浓度为2～30%的六方氮化硼溶液进行浸泡，取出、干燥后制成具有耐铝水侵蚀不挂铝的铸嘴材料；所制得铸嘴材料的密度为0.3~0.5g/cm3，700~1000℃时热导率不高于0.2w/（m∙k），铸嘴材料的耐受温度为700~1300℃，常温抗折强度大于0.5Mpa。
所述陶瓷纤维的原料组成及质量百分比为：氧化铝40~70%、氧化硅30~60%。
所述钡盐的加入量为陶瓷纤维质量的1~2％。
所述的钡盐为氯化钡、硫酸钡、碳酸钡中的一种或几种。
所述无机结合剂的加入量为陶瓷纤维质量的10~15％；所述的无机结合剂为溶液。
所述的无机结合剂至少为硅溶胶、铝溶胶、莫来石溶胶中的一种。
所述填料加入量为陶瓷纤维质量的20~30%。
所述的填料包括有氧化铝粉、氮化硅晶须、莫来石晶须和气相氧化硅粉。
所述有机粘结剂的加入量为陶瓷纤维质量的1~1.5％。
所述的有机粘结剂至少为淀粉、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚阴离子型纤维素的一种。
所述水性分散体的固含量为15~20%。
六方氮化硼溶液的浓度为2～20%。
自吸式压力机真空度控制在-0.075~-0.08Mpa，压力控制在2~10Mpa；成型后的湿坯，通过一定的干燥制度进行烘干，常温干燥时间不低于5小时，高温干燥时间不低于6小时；高温干燥温度为110~150℃；干燥升温速率，0.5~5℃/min。
本发明所述的铸嘴材料，从表面至内部均有抗铝水侵蚀特性，在干燥的过程中，使溶胶中的氧化硅与硅溶胶中的钠离子、钡盐随着水分的蒸发逐渐聚集在铸嘴材料的表面，在烧结时使其在铸嘴材料表面形成致密的以钡长石相为主的复相化学物质，该层化学物质能够有效的抵抗铝水的侵蚀。
氮化硅晶须及莫来石晶须本身不仅能够提高铸嘴材料的强度，同时具备与铝水不润湿的特性，因此，通过加入莫来石晶须、氮化硅晶须及氧化铝粉，可以有效地增加铸嘴材料整体的抗侵蚀性能。
通过浸泡六方氮化硼溶液，在铸嘴材料表面附着一层难以被铝水润湿的氮化硼粉体，进一步提高了其抗铝水侵蚀与不挂铝的特性。
本发明提出的一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备，采用在原料中加入钡盐和溶胶，使铸嘴材料从表面至内部均有抗铝水侵蚀特性；将所制备的铸嘴材料放入六方氮化硼溶液浸泡，进一步提高了其抗铝水侵蚀与不挂铝的特性；本发明所制备的铸嘴材料耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性，密度为0.3~0.5g/cm3，700~1000℃时热导率不高于0.2w/(m∙k)，保证良好的加工性能，能够在后期加工过程中实现尺寸精确控制，铸嘴料的耐受温度达到700~1300℃，常温抗折强度大于0.5Mpa，可用于铝、铝合金、铜、镁及镁合金等双辊连铸连轧制备金属板及带材，提高了铸件质量，增加了铸嘴材料的使用寿命，提高了生产效率及连续作业时间。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步地说明，但本发明绝非局限于实施例。
实施例1
取含40%Al2O3、60%SiO2的陶瓷纤维100kg、氧化铝粉15kg、氮化硅晶须1kg、莫来石晶须3kg、气相氧化硅粉1kg、氯化钡2kg、硅溶胶15kg（含水12kg）、羧甲基纤维素0.2kg、淀粉1.3kg、水600kg，将物料放入分散机种充分搅拌分散，制备成均匀的水性分散体。
将上述混合均匀的水性分散体放入多方位自吸式压力机，将真空度设置为-0.075Mpa，压力2Mpa，进行成型。将成型好的铸嘴材料在常温下干燥5小时，放入干燥箱中，以0.5℃/min升温速率升温至150℃，干燥时间6小时。
将干燥好的铸嘴材料，送入烧成设备进行煅烧，升温速度控制在1℃/min，升温至850℃，保温10小时随炉冷却。最终制得成品铸嘴材料。
实施例2
取含55%Al2O3、45%SiO2的陶瓷纤维150kg、氧化铝粉25kg、氮化硅晶须4kg、莫来石晶须6kg、气相氧化硅粉0.8kg、氯化钡1kg、硝酸钡1kg、铝溶胶20kg（含水15kg）、羟丙级甲基纤维素0.1kg、淀粉2kg、水1000kg，将物料放入分散机中充分搅拌分散，制备成均匀的水性分散体。
将上述混合均匀的水性分散体放入多方位自吸式压力机，将真空度设置为-0.079Mpa，压力5Mpa，进行成型。将成型好的铸嘴材料在常温下干燥12小时，放入干燥箱中，以2℃/min升温速率升温至125℃，干燥时间16小时。
将干燥好的铸嘴材料，送入烧成设备进行煅烧，升温速度控制在2℃/min，升温至950℃，保温5小时随炉冷却。最终制得成品铸嘴材料。
实施例3
取含65%Al2O3、35%SiO2的陶瓷纤维120kg、氧化铝粉18kg、氮化硅晶须5kg、莫来石晶须3kg、气相氧化硅粉1kg、碳酸钡1.5kg、硅铝溶胶15kg(含有10kg水)、羧甲基纤维素0.8kg、淀粉0.5kg、水800kg，将物料放入分散机种充分搅拌分散，制备成均匀的水性分散体。
将上述混合均匀的水性分散体放入多方位自吸式压力机，将真空度设置为-0.082Mpa，压力7.2Mpa，进行成型。将成型好的铸嘴材料在常温下干燥16小时，放入干燥箱中，以1.5℃/min升温速率升温至120℃，干燥时间15小时。
将干燥好的铸嘴材料，送入烧成设备进行煅烧，升温速度控制在3℃/min，升温至850℃，保温8小时随炉冷却。最终制得成品铸嘴材料。
实施例4
取含70%Al2O3、30%SiO2的陶瓷纤维150kg、氧化铝粉25kg、氮化硅晶须10kg、莫来石晶须6kg、气相氧化硅粉2.5kg、硫酸钡1.5kg、硅溶胶10kg(含有7kg水)、铝溶胶5kg、聚阴离子型纤维素1.5kg、水1300kg，将物料放入分散机种充分搅拌分散，制备成均匀的水性分散体。
将上述混合均匀的水性分散体放入多方位自吸式压力机，将真空度设置为-0.085Mpa，压力10Mpa，进行成型。将成型好的铸嘴材料在常温下干燥10小时，放入干燥箱中，以5℃/min升温速率升温至110℃，干燥时间8小时。
将干燥好的铸嘴材料，送入烧成设备进行煅烧，升温速度控制在3℃/min，升温至1000℃，保温3小时随炉冷却。最终制得成品铸嘴材料。

Claims (7)

1.一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备方法，其特征在于：所述的铸嘴材料以陶瓷纤维作为主要原料，并添加有填料、有机粘接剂和用以形成以钡长石相为主的复相化学物质的钡盐、无机结合剂；将上述陶瓷纤维、填料、钡盐、有机粘接剂、无机结合剂以一定的比例混合放入搅拌器内，并加溶剂搅拌，制备成混合均匀的水性分散体；所述水性分散体的固含量为15~20%；所述钡盐的加入量为陶瓷纤维质量的1~2％；所述无机结合剂的加入量为陶瓷纤维质量的10~15％，所述填料加入量为陶瓷纤维质量的20~30%；通过多方位真空自吸式压力机排出多余的水分、压制成型；将压制成型的坯体通过自然及高温干燥，通过控制干燥温度及升温速率使得铸嘴材料硬化；将干燥后的铸嘴材料放入高温烧结炉内，在850~1000℃下，保温3~10小时进行烧结；将烧成后的铸嘴材料放置在浓度2~30%的六方氮化硼溶液进行浸泡，取出、干燥后制成具有耐铝水侵蚀不挂铝的铸嘴材料；所制得铸嘴材料的密度为0.3~0.5g/cm3，700~1000℃时热导率不高于0.2w/(m∙k)，铸嘴材料的耐受温度为700~1300℃，常温抗折强度大于0.5Mpa；自吸式压力机真空度控制在-0.075~-0.08Mpa，压力控制在2~10Mpa；成型后的湿坯，通过一定的干燥制度进行烘干，常温干燥时间不低于5小时，高温干燥时间不低于6小时；高温干燥温度为110~150℃；干燥升温速率，0.5~5℃/min。
2.如权利要求1所述的一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备方法，其特征在于：所述陶瓷纤维的原料组成及质量百分比为：氧化铝 40~70%、氧化硅30~60%。
3.如权利要求1所述的一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备方法，其特征在于：所述的钡盐为氯化钡、硫酸钡、碳酸钡中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备方法，其特征在于：所述的无机结合剂为溶液；所述的无机结合剂至少为硅溶胶、铝溶胶、莫来石溶胶中的一种。
5.如权利要求1所述的一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备方法，其特征在于：所述的填料包括有氧化铝粉、氮化硅晶须、莫来石晶须和气相氧化硅粉。
6.如权利要求1所述的一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备方法，其特征在于：所述有机粘结剂的加入量为陶瓷纤维质量的1~1.5％，所述的有机粘结剂至少为淀粉、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚阴离子型纤维素的一种。
7.如权利要求1所述的一种耐铝水侵蚀并具有不粘铝特性铸嘴材料的制备方法，其特征在于：六方氮化硼溶液的浓度为2~20%。
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