CN106699142B - 一种浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板及其生产方法 - Google Patents

一种浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板，包括主料和外加剂，所述的主料包括以下重量百分比的原料：39‑50％的致密电熔刚玉、6‑10％的a‑氧化铝微粉、25‑35％的锆刚玉、4‑8％的碳化硅、4‑6％的金属铝粉、2‑6％的氧化锆粉、1‑3％的炭黑和0.5‑1％的碳化硼；所述的外加剂为酚醛树脂，外加剂重量为主料总重量的4‑6％。所述的生产方法为，按重量称取各原料，混合均匀，得到泥料；再加压成型，在190‑210℃下干燥8‑10h，加箍，磨制，烘干即得。本发明的产品不需要烧成和浸油，工艺简化，生产周期短，不会对环境造成污染，产品的抗氧化、抗侵蚀性能优异，经研发试验能够满足连滑3‑4次的使用要求，综合效益明显。

Description

一种浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板及其生产 方法
技术领域
本发明涉及铝锆碳滑板，特别涉及一种浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板及其生产方法。
背景技术
随着钢铁工业调整品种结构的深化，特种钢产量快速增加，高锰钢作为常见的特钢，其占比不断提高，高锰钢浇注有两个特点：一是钢水中MnO含量高，氧化性强，引起滑板中碳氧化，造成结构疏松；同时MnO含量高对滑板的侵蚀性较强。二是浇注温度相对较高，使氧化、冲刷和侵蚀进一步加剧。目前浇注高锰钢使用Al2O3-C、Al2O3-ZrO2-C滑板，其中C含量一般为6-10％。因C含量较高，氧化后气孔增多，结构疏松。MnO与滑板中的SiO2、Al2O3反应形成低熔物，侵蚀严重。因此，浇注高锰钢时，滑板常常出现不耐侵蚀、扩孔、拉毛严重等现象，不能满足连滑使用要求，开发高锰钢用新材质滑板很有必要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是针对高锰钢浇注的使用要求，提供一种浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板及其生产方法，该滑板具有优越的抗特殊钢种侵蚀性，强度高，热震稳定性好、抗冲刷和抗氧化性能好。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板，包括主料和外加剂，
所述的主料包括以下重量百分比的原料：39-50％的致密电熔刚玉、6-10％的a-氧化铝微粉、25-35％的锆刚玉、4-8％的碳化硅、4-6％的金属铝粉、2-6％的氧化锆粉、1-3％的炭黑和0.5-1％的碳化硼；
所述的外加剂为酚醛树脂，外加剂重量为主料总重量的4-6％。
所述的致密电熔刚玉为颗粒状，包括三种不同的粒径：2mm≤粒径1≤3mm、1mm≤粒径2＜2mm和粒径3＜1mm，粒径1、粒径2和粒径3的致密电熔刚玉之间的重量比为1-5∶1-7：1.95-10。
所述的a-氧化铝微粉粒度D50为0.26μm。
所述的锆刚玉包括粉状和颗粒状，粉状锆刚玉的粒度为325目，颗粒状锆刚玉包括两种不同的粒径：0.5mm≤粒径1≤1mm和0.1mm≤粒径2＜0.5mm，粉状、粒径1和粒径2的锆刚玉之间的重量比为7-8：8-15∶10-12。
所述的碳化硅为325目的细粉。
所述的金属铝粉的粒度包括325目和500目两种，其重量比为2-3∶1-2。
所述的氧化锆粉的粒度为1000目；所述的炭黑为纳米级微粉；所述的碳化硼为-325目的细粉。
一种浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板的生产方法，按重量称取各原料，混合均匀，得到泥料；再加压成型，在190-210℃下干燥8-10h，加箍，磨制，烘干即得。
所述的混合分两步进行，第一步，先将粉料投入混炼机中混炼均匀，得到混合粉料，备用；第二步，将骨料混合，搅拌均匀，倒入湿碾机中，向其中加入酚醛树脂总重量2/3的酚醛树脂，混碾均匀，再加入混合粉料和余下的酚醛树脂，进一步混合均匀，得到泥料。
所述的粉料包括a-氧化铝微粉、粉状锆刚玉、碳化硅、金属铝粉、氧化锆粉、炭黑和碳化硼，所述的骨料包括致密电熔刚玉和颗粒状锆刚玉。
本发明的有益效果：
本发明针对高锰钢的使用要求，降低滑板中的C含量，由原来的6-10％降到2-5％，而降低C含量，产品的耐侵蚀性、热震稳定性会减弱，因此为了保证产品的质量，本发明采取以下三种措施：
(1)加入金属铝原料，除了有防氧化作用，在高温时金属铝与碳反应转变为Al4C3、AlN等非氧化物增强相(参见图1)，可提高滑板的抗热震性、抗氧化性；
(2)采取用氧化锆、锆刚玉代替正常铝锆碳滑板中的锆莫来石，大幅度降低滑板中SiO2含量，提高滑板抗侵蚀性，特别是加入氧化锆细粉，它具有良好的化学稳定性，不但增强滑板的抗侵蚀性，同时能降低材料的热膨胀系数，提高滑板的热震稳定性；
(3)添加微量碳化硼，在不烧滑板中能提高滑板的抗氧化性，且能减少滑板裂纹，增加滑板热震稳定性，增加滑板中温强度。
本发明同传统的铝锆碳质滑板相比，不需要烧成和浸油，工艺简化，生产周期短，不会对环境造成污染，产品的抗氧化、抗侵蚀性能优异，经研发试验能够满足连滑3-4次的使用要求，综合效益明显。
附图说明
图1为本发明滑板砖试样在1200℃时的显微结构图。
从图1可以明显看到有纤维状Al4C3、AlN非氧化物生成。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
实施例中原料要求如下：a-氧化铝微粉粒度D50为0.26μm；碳化硅为325目的细粉；氧化锆粉的粒度为1000目；炭黑为纳米级微粉；碳化硼为-325目的细粉。
实施例1
本发明的浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板，包括主料和外加剂，所述的主料包括以下重量百分比的原料：49.5％的致密电熔刚玉、6％的a-氧化铝微粉、25％的锆刚玉、4％的碳化硅、6％的金属铝粉、6％的氧化锆粉、3％的炭黑，0.5％的碳化硼，以上原料总量为100％。
所述的外加剂为酚醛树脂，外加剂重量为主料总重量的5.5％。
所述的致密电熔刚玉为颗粒状，包括三种不同的粒径：2mm≤粒径1≤3mm、1mm≤粒径2＜2mm和粒径3＜1mm，粒径1、粒径2和粒径3的致密电熔刚玉之间的重量比为1：2：1.95。
所述的锆刚玉包括粉状和颗粒状，粉状锆刚玉的粒度为325目，颗粒状锆刚玉的粒径包括两种不同的粒径：0.5mm≤粒径1≤1mm和0.1mm≤粒径2＜0.5mm，粉状、粒径1和粒径2的锆刚玉之间的重量比为7：8：10。
所述的金属铝粉的粒度包括325目和500目两种，其重量比为2：1。
本发明浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板的生产方法是，按重量称取各原料，混合均匀，得到泥料；再加压成型，在190℃下干燥10h，加箍，磨制，烘干即得。
所述的混合分两步进行，第一步，先将粉料投入混炼机中混炼均匀，得到混合粉料，备用；第二步，将骨料混合，搅拌均匀，倒入湿碾机中，向其中加入酚醛树脂总重量2/3的酚醛树脂，混碾均匀，再加入混合粉料和余下的酚醛树脂，进一步混合均匀，得到泥料。
所述的粉料包括a-氧化铝微粉、粉状锆刚玉、碳化硅、金属铝粉、氧化锆粉、炭黑、碳化硼，骨料包括致密电熔刚玉和颗粒状锆刚玉。
实施例2
本发明的浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板，包括主料和外加剂，所述的主料包括以下重量百分比的原料：44％的致密电熔刚玉、8％的a-氧化铝微粉、30％的锆刚玉、6％的碳化硅、5％的金属铝粉、4％的氧化锆粉、2％的炭黑，1％的碳化硼，以上原料总量为100％。
所述的外加剂为酚醛树脂，外加剂重量为主料总重量的4.5％。
所述的致密电熔刚玉为颗粒状，包括三种不同的粒径：2mm≤粒径1≤3mm、1mm≤粒径2＜2mm和粒径3＜1mm，粒径1、粒径2和粒径3的致密电熔刚玉之间的重量比为5：7：10。
所述的锆刚玉包括粉状和颗粒状，粉状锆刚玉的粒度为325目，颗粒状锆刚玉的粒径包括两种不同的粒径：0.5mm≤粒径1≤1mm和0.1mm≤粒径2＜0.5mm，粉状、粒径1和粒径2的锆刚玉之间的重量比为8：11：11。
所述的金属铝粉的粒度包括325目和500目两种，其重量比为3：2。
本发明浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板的生产方法基本同实施例1，不同之处在于，在200℃下干燥9h。
实施例3
本发明的浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板，包括主料和外加剂，所述的主料包括以下重量百分比的原料：39.5％的致密电熔刚玉、10％的a-氧化铝微粉、35％的锆刚玉、8％的碳化硅、4％的金属铝粉、2％的氧化锆粉、1％的炭黑，0.5％的碳化硼，以上原料总量为100％。
所述的外加剂为酚醛树脂，外加剂重量为主料总重量的4.5％。
所述的致密电熔刚玉为颗粒状，包括三种不同的粒径：2mm≤粒径1≤3mm、1mm≤粒径2＜2mm和粒径3＜1mm，粒径1、粒径2和粒径3的致密电熔刚玉之间的重量比为1：1：1.95。
所述的锆刚玉包括粉状和颗粒状，粉状锆刚玉的粒度为325目，颗粒状锆刚玉的粒径包括两种不同的粒径：0.5mm≤粒径1≤1mm和0.1mm≤粒径2＜0.5mm，粉状、粒径1和粒径2的锆刚玉之间的重量比为8：15：12。
所述的金属铝粉的粒度包括325目和500目两种，其重量比为3：1。
本发明浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板的生产方法基本同实施例1，不同之处在于，在210℃下干燥8h。
本发明的铝锆碳滑板和常规铝锆碳滑板的性能比较，见下表：
性能指标 常规铝锆碳滑板 实施例1 实施例2 实施例3
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(％) 68-70 71 70 72
ZrO<sub>2</sub>(％) 3-5 11 10 9
SiO<sub>2</sub>(％) 2-4 0.3 0.2 0.3
C(％) 7-9 5 4 3
显气孔率(％) 5-7 3.50 3.10 3.20
体积密度(g/cm<sup>3</sup>) 3.05-3.15 3.20 3.25 3.30
常温耐压强度(MPa) 120-160 136 145 165
高温抗折强度(MPa) 12-18 35 30 28
以上所述仅为本发明最佳的实施例，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板的生产方法，包括主料和外加剂，其特征在于，
所述的主料包括以下重量百分比的原料：39-50%的致密电熔刚玉、6-10%的a-氧化铝微粉、25-35%的锆刚玉、4-8%的碳化硅、4-6%的金属铝粉、2-6%的氧化锆粉、1-3%的炭黑和0.5-1%的碳化硼；
所述的外加剂为酚醛树脂，外加剂重量为主料总重量的4-6%；
所述的锆刚玉包括粉状和颗粒状，粉状锆刚玉的粒度为325目，颗粒状锆刚玉包括两种不同的粒径：0.5mm≤粒径1≤1mm 和0.1mm≤粒径2＜0.5mm，粉状、粒径1和粒径2的锆刚玉之间的重量比为7-8：8-15：10-12；
所述的致密电熔刚玉为颗粒状，包括三种不同的粒径：2mm≤粒径1≤3mm、1mm≤粒径2＜2mm和粒径3＜1mm，粒径1、粒径2和粒径3的致密电熔刚玉之间的重量比为1-5：1-7：1.95-10；
所述的金属铝粉的粒度包括325目和500目两种，其重量比为2-3：1-2；
所述的浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板的生产方法为按重量称取各原料，混合均匀，得到泥料；再加压成型，在190-210℃下干燥8-10h，加箍，磨制，烘干即得。
2.根据权利要求1所述的浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板的生产方法，其特征在于，所述的a-氧化铝微粉粒度D50为0.26µm。
3.根据权利要求1所述的浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板的生产方法，其特征在于， 所述的碳化硅为325目的细粉。
4.根据权利要求1所述的浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板的生产方法，其特征在于，所述的氧化锆粉的粒度为1000目；所述的炭黑为纳米级微粉；所述的碳化硼为-325目的细粉。
5.根据权利要求1所述的浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板的生产方法，其 特征在于，所述的混合分两步进行，第一步，先将粉料投入混炼机中混炼均匀，得到混合粉料，备用；第二步，将骨料混合，搅拌均匀，倒入湿碾机中，向其中加入酚醛树脂总重量2/3的酚醛树脂，混碾均匀，再加入混合粉料和余下的酚醛树脂，进一步混合均匀，得到泥料。
6.根据权利要求5所述的浇注高锰钢用金属铝结合无硅低碳铝锆碳滑板的生产方法，其 特征在于，所述的粉料包括a-氧化铝微粉、粉状锆刚玉、碳化硅、金属铝粉、氧化锆粉、炭黑和碳化硼，所述的骨料包括致密电熔刚玉和颗粒状锆刚玉。
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