CN1070465C - 一种连铸用水口材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连铸用水口材料的工艺配方及制作，属钢铁冶金用功能耐火材料的技术领域。本发明材料组份包括有(重量百分比)：ZrO₂·CaO:60-70%，石墨：15-30%，SiO₂:2-10%，SiC:2-6%，Si:0-2%，酚醛树脂：4-8%，将其磨细，一同加入搅拌机搅拌均匀，__料24小时，根据水口形状尺寸，模具成型，复合在现用水口料内壁；本发明工艺简单、抗氧化、耐冲刷、耐腐蚀效果好，采用本发明制作和复合在现有水口料内壁，可有效地防止Al₂O₃在水口内壁的堵塞。

Description

一种连铸用水口材料及其制备方法

本发明涉及连铸用水口材料的工艺配方及制作，属钢铁冶金用功能耐火材料的技术领域。

水口是连铸生产中最关键的功能耐火材料之一，其使用效果直接影响着连铸效率和铸坯质量。现用的铝碳质水口在使用中出现的Al₂O₃在其内壁的附着与堵塞，已成为影响连铸生产和水口寿命的关键因素，近年来对附着机理进行了较多研究，一致认为改变水口材质以防止Al₂O₃堵塞已成为主要发展趋势，日本专利JPN0.57-71860介绍了添加CaO后，水口在高温使用过程中CaO迅速与非金属夹杂(α-Al₂O₃)发生反应生成低熔点物(CaO·Al₂O₃和3CaO·Al₂O₃)，从而防止Al₂O₃在水口内壁附着和聚集，但单质CaO易吸收空气中的水份而消化，造成水口结构破坏，存放问题不易解决，另外，CaO的热膨涨系数较高，使得水口内部产生很大的热应力而使水口的热震性差。为克服上述技术的不足，JPNO.64-40154采用以CaZrO₃为主要原料，但CaZrO₃中CaO不能充分扩散至水口内壁表面防止堵塞效果不佳。JPNO·3-221249则为了促进CaZrO₃中CaO扩散，采用了添加CaSiO₃的含量方法，虽然能解决促使CaO扩散的部分问题，但CaSiO₃的含量低，在钢水温度低或钢水量少时，CaO扩散速度减慢，或不连续进行，效果不明显。EPNO.0664,174A则进一步加大了CaSiO₃的含量，以求解决CaO扩散的技术问题，但是CaSiO₃本身就是低熔点物，加入量增大，虽然可以解决Al₂O₃堵塞问题，但水口的耐冲刷性会大大降低，导致水口寿命缩短。中国专利CN.1112909A则是稳定ZrO₂和锆莫来石为主要原料，添加少量氟化物，利用稳定ZrO₂和锆莫来石及氟化物与钢水中的Al₂O₃反应生成低熔共聚物。由于稳定ZrO₂和锆莫来石不含CaO或氟化物，添加氟化物量少时，效果不明显，量多时，使材料的耐腐蚀、耐冲刷性下降，不能达到统一的良好效果。

本发明的目的是克服已有技术的不足，提供一种工艺简单、抗Al₂O₃堵塞效果好、耐腐蚀、耐冲刷的一种新型连铸用水口材料及其制备方法。

本发明目的是通过以下技术措施完成的：

本发明提供的新型连铸用水口材料，是以合成ZrO₂·CaO砂为主要原料，为了提高材料的抗氧化性、抗剥落性及冲刷性，本发明在化学成分组成中添加SiC,SiC在材料中以单独形式存在，不与钢渣发生反应，对抗渣侵蚀具有良好作用。本发明的材料有如下成份：

二氧化锆·氧化钙、石墨、二氧化硅、碳化硅、硅、酚醛树脂。

其组份按重量百分比为：

ZrO₂·CaO：  60-70％，

石墨：        15-22％,

SiO₂：       2-10％,

SiC：        2-6％,

Si：         0-2％，

酚醛树脂：    4-8％。

其中ZrO₂·CaO中含有：

CaO：        10-35％,

CaF₂：       1-5％,

Fe₂O₃：     1-5％,

CeO：         1-5％,

ZrO₂：        余量。

本发明的材料是用以下原料合成：

二氧化锆·氧化钙粉、石墨粉、二氧化硅粉、碳化硅粉、硅粉、酚醛树脂粉。

所有原料均采用工业纯。

本发明制备方法包括如下步骤：

(1)、现将ZrO₂·CaO砂用球磨机磨细，180目筛分、备料。

(2)、将ZrO₂·CaO粉、C粉、SiO₂粉、SiC粉、Si粉按一定比例加入搅拌机拌匀，再加入酚醛树脂粉，搅拌至料均匀，装入袋内封存，困料24小时。

将制得的材料，根据水口形状及尺寸，模具成型，可复合在现有水口料内壁，在等静压设备中压制成型后，用1000～1200℃的温度还原气氛焙烧。

本发明所用粉碎、搅拌、成型设备均为本领域常用设备。

下面为附图说明：

图1为本发明材料复合在现有水口料内壁状态示意图。

图2为本发明材料复合在现有水口料内壁另一种状态示意图。

其中：1．内孔，2．本发明材料，3．本体。

本发明材料抗氧化性、抗剥落性效果好，耐腐蚀、耐冲刷且制备方法简单，采用本发明材料制作水口，工艺与现有Al-C质水口工艺相同，抗Al₂O₃明显优于现有Al-C水口，且成本上升幅度小，由于使用寿命延长，吨钢消耗下降，铸坯质量提高，有着广阔的应用前景。

实施例1：

本发明提供的连铸用水口材料组份如下：(重量百分比)

ZrO₂·CaO：64％，石墨：22％,SiO₂:2％,SiC:4％,Si:2％，酚醛树脂：6％，所有原料均采用工业纯。其中ZrO₂·CaO中含有(重量百分比)：33％CaO,5％CaF₂,5％Fe₂O₃,4.5％CeO和余量的ZrO₂。

所得的连铸用水口材料技术指标为：

常温耐压：       25MPa；

显气孔率：       10；

高温抗折：       7.6MPa；

Al₂O₃附着：    无；

耐腐蚀：         好；

热震稳定性(次)： ＞5。

实施例2：

本发明提供的连铸用水口材料组份如下：(重量百分比)

ZrO₂·CaO：61％，石墨：21％,SiO₂:4％,SiC:6％,Si:1.8％，酚醛树脂：6.2％，所有原料均采用工业纯。其中ZrO₂·CaO中含有(重量百分比)：30％CaO,4％CaF₂，4％Fe₂O₃,4％CeO和余量的ZrO₂。

所得的连铸用水口材料技术指标为：

常温耐压：        28MPa；

显气孔率：        8％；

高温抗折：        7.5MPa；

Al₂O₃附着：     无；

耐腐蚀：          好；

热震稳定性(次)：  ＞5。

实施例3：

本发明提供的连铸用水口材料组份如下：(重量百分比)

ZrO₂·CaO:70％，石墨：21.5％,SiO₂:2％,SiC:2％,Si:0.5％，酚醛树脂：4％，所有原料均采用工业纯。其中ZrO₂·CaO中含有(重量百分比)：35％CaO,5％CaF₂,5％Fe₂O₃,5％CeO和余量的ZrO₂。

所得的连铸用水口材料技术指标为：常温耐压：         26MPa；显气孔率：         9％；高温抗折：          7.5MPa；Al₂O₃附着：      无；耐腐蚀：           好；热震稳定性(次)：   ＞5。

实施例4：

①现将实施例1所述组份的ZrO₂·CaO砂用球磨机磨细，180目筛分、备料。

②将ZrO₂·CaO粉64％、石墨粉22％、SiO₂粉2％、SiC粉4％、Si粉2％按一定比例加入搅拌机拌匀，再加入酚醛树脂粉6％，搅拌至料均匀，装入袋内，困料24小时。

将制得的材料，根据水口形状及尺寸，模具成型，可复合在现有水口料内壁如图1和图2所示在等静压设备中压制成型后，在1000℃的温度下还原气氛中焙烧，可得成品。本发明所用粉碎、搅拌、成型设备均为本领域常用设备：。

Claims (3)

1．一种连铸用水口材料，其特征在于，其组份为：合成二氧化锆·氧化钙砂、石墨、二氧化硅、碳化硅、硅、酚醛树脂；组份按重量百分比：

合成ZrO₂·CaO砂：60-70％，

石墨：            15-22％，

SiO₂：            2-10％，

SiC：             2-6％，

Si：              0-2％，

酚醛树脂：        4-8％。

2．根据权利要求1所述的一种连铸用水口材料，其特征在于，其中合成ZrO₂·CaO砂中含有(按重量百分比)：

CaO：    10-35％,

CaF₂：   1-5％,

Fe₂O₃： 1-5％,

CeO：    1-5％，

ZrO₂：   余量。

3．根据权利要求1所述的连铸用水口材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、现将合成ZrO₂·CaO砂用球磨机磨细，180目筛分、备料。

(2)、将合成ZrO₂·CaO粉、石墨粉、SiO₂粉、SiC粉、Si粉按比例加入搅拌机拌匀，再加入酚醛树脂粉，搅拌至料均匀，装入袋内封存，睏料24小时。

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