CN107999737A - 一种用于连铸耐火件的复合结合剂、连铸耐火件及制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种用于连铸耐火件的复合结合剂、连铸耐火件及制备工艺，其中复合结合剂包括酚醛树脂和糠醛树脂，酚醛树脂和糠醛树脂的重量比为2∶1；其中连铸耐火件包括40～66wt％矾土和/或焦宝石、8～20wt％鳞片石墨、5～25wt％熔融石英、2～8wt％轻烧氧化铝、3～7wt％碳化硅和/或金属硅、1‑5wt％长石粉以及8‑11.5wt％权利要求1所述的复合结合剂；其制备工艺在于，按照上述组分在25MPa≤Y＜60MPa下静压得到半成品，而后依次进行车床加工和烧结处理，而后在所获产品表面涂覆防氧化涂层，最终获得目标产品。本发明一方面实现了连铸三大件低压成型，降低了工艺难度和生产成本，另一方面实现了制品的低温快速烧制，显著提高了生产效率；特别适用于异型产品的成型。

Description

一种用于连铸耐火件的复合结合剂、连铸耐火件及制备工艺

技术领域

本发明涉及连铸耐火件制备技术，尤其涉及一种用于连铸耐火件的复合结合剂、连铸耐火件及制备工艺。

背景技术

本发明是针对中国专利ZL 201310219694.3公开的连铸用功能耐火件及其制备方法记载的技术方案进行的改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于连铸耐火件的复合结合剂、连铸耐火件及制备工艺，它具有加工简单、成品率高和制品性能好的特点。

本发明是这样来实现的，一种用于连铸耐火件的复合结合剂，其特征在于，它包括酚醛树脂和糠醛树脂，酚醛树脂和糠醛树脂的重量比为2∶1；所述酚醛树脂包括固体酚醛树脂和液体酚醛树脂，其中固体酚醛树脂为0.5-2wt％。。

本发明还记载了一种快速烧制的低压成型连铸耐火件，其特征在于，它包括40～66wt％矾土和/或焦宝石、8～20wt％鳞片石墨、5～25wt％熔融石英、2～8wt％轻烧氧化铝、3～7wt％碳化硅和/或金属硅、1-5wt％长石粉以及8-11.5wt％权利要求1所述的复合结合剂。

所述连铸耐火件包括铝或锆炭质长水口，该铝或锆炭质长水口本体包含55wt％矾土、 10wt％鳞片石墨、11.5wt％熔融石英、5wt％轻烧氧化铝、2wt％碳化硅、2wt％金属硅、3wt％长石粉以及11.5wt％的复合结合剂。

所述连铸耐火件包括铝或锆炭质浸入式水口，该铝或锆炭质浸入式水口本体包含40wt％矾土、16wt％棕刚玉粉、12.5wt％鳞片石墨、8wt％熔融石英、4wt％轻烧氧化铝、3wt％碳化硅、2.5wt％金属硅、2.5wt％钾长石粉以及11.5wt％的复合结合剂。

所述连铸耐火件包括铝或锆炭质浸入式水口，该铝或锆炭质浸入式水口本体包含30wt％白刚玉、18wt％板状刚玉、9wt％电熔锆莫来石、11wt％鳞片石墨、5wt％熔融石英、6wt％轻烧氧化铝、4wt％碳化硅、3wt％金属硅、2.5wt％钾长石粉以及11.5wt％的复合结合剂。

所述连铸耐火件包括铝(锆)炭质整体塞棒本体，该铝(锆)炭质整体塞棒本体包含56wt％矾土、18wt％鳞片石墨、5wt％熔融石英、2wt％轻烧氧化铝、4wt％碳化硅、3wt％金属硅、4wt％钾长石粉以及8wt％的复合结合剂。

优选的是：所述铝或锆炭质长水口本体中包含20wt％的高铝矾土，且该高铝矾土的粒径为1-1.5mm。

本发明还记载了一种连铸耐火件的制备工艺，其特征在于，该制备工艺包括如下步骤： (1)按照上述的连铸耐火件组分，将该组分均匀混合，造粒；(2)在设定压力Y下进行冷等静压成型，而后干燥处理获得半成品；其中25MPa≤Y＜60MPa；(3)对步骤(2) 获得的半成品依次进行车床加工和烧结处理，而后在所获产品表面涂覆防氧化涂层，最终获得目标产品；其中烧结温度为700-900℃，并保温2小时。

本发明的有益效果为：本发明一方面实现了连铸三大件低压成型，降低了工艺难度和生产成本，另一方面实现了制品的低温快速烧制，显著提高了生产效率；特别适用于异型产品的成型，成型合格率该，通过调整制品耐低压成型数据，使得制品始终具有良好的抗折强度，制品成型和使用中不炸裂，保证了制品的安全性和可靠性。

具体实施方式

本发明是针对现有连铸耐火件组分以及加工工艺的系统改进，其中关键点在于结合剂的改进，它是一种能够显著改善连铸耐火件各项性能的复合结合剂，该复合结合剂包括酚醛树脂和糠醛树脂，酚醛树脂和糠醛树脂的重量比为2∶1；所述酚醛树脂包括固体酚醛树脂和液体酚醛树脂，其中固体酚醛树脂为0.5-2wt％，采用固体酚醛树脂主要可解决泥料在混料中的均匀性及改善造粒状态，便于使泥料的各种原料均一，进而利于使材料热膨胀均匀，温和，更好的提高制品的热震稳定性，使得制品在使用中更加稳定可靠。

本发明还公开了一种快速烧制的低压成型连铸耐火件，它包括40～66wt％矾土和/或焦宝石、8～20wt％鳞片石墨、5～25wt％熔融石英、2～8wt％轻烧氧化铝、3～7wt％碳化硅和/或金属硅、1-5wt％长石粉以及8-11.5wt％上述的复合结合剂；该连铸耐火件在采用上述组分，并混合长石粉以及改进后的复合结合剂后，可显著提高了连铸耐火件的成品质量，尤其制品的显气孔率，在实施时，该连铸耐火件按照上述配比一个生产实际案例的对比如下：制品的成型压力与制品的显气孔率的比较，制品的显气孔率是在20℃时标准煤油完成的测定；

(1)在仅采用酚醛树脂时

(2)在仅采用糠醛树脂时

(3)在采用复合结合剂时

通过上述实验附表可以看出，传统的连铸三大件的成型压力为125±5MPa，保压7分钟，实际成型时，一机下来需要45分钟(包括升压、保压及御压)，不仅工况压力大，工艺要求高，耗时也较长；而改进后的最佳成型压力只需要25-60MPa，实际加工时用低压成型则需要一半的时间，工艺简单，而且对设备维护及使用寿命也有很大好处；因此，采用复合结合剂后既能实现低压成型，制品的相对密度降低，热震稳定性好，提高制品的合格率，降低了制品的事故率，利于提高制品在生产中的安全性。

连铸耐火件包括铝或锆炭质长水口、铝或锆炭质浸入式水口以及铝(锆)炭质整体塞棒本体，本发明对组分的改进使得这连铸三大件的性能得到显著提升，其中性能较为突出的实施例如下：

实施例1

当连铸耐火件为铝或锆炭质长水口，该铝或锆炭质长水口本体组分包含55wt％矾土、 10wt％鳞片石墨、11.5wt％熔融石英、5wt％轻烧氧化铝、2wt％碳化硅、2wt％金属硅、3wt％长石粉以及11.5wt％的复合结合剂；所述铝或锆炭质长水口本体中包含20wt％的高铝矾土，且该高铝矾土的粒径为1-1.5mm；其具体实施的规格与参数要求如下附表

在上述实施例中，粒径为1-1.5mm的高铝矾土增加了临界颗粒尺寸，有力于制品热震稳定性的提高，还能降低制品密度，对制品提高烧成速度，起到一定作用；此外长石粉在配比中起到了增加制品强度，对降低烧成时间起到了关键作用，并且复合结合剂，使得获得连铸耐火件性能得到显著提升；对上述实施例得到的制品与采用背景技术提及的工艺获得的制品进行性能测试，得到如下附表

耐压强度和与抗折强度的比较，对于测试制品，常温耐压强度采用24x24x24mm的规格，常温抗折强度采用20x20x180mm的规格；

(1)在仅采用糠醛树脂时

(2)在仅采用酚醛树脂时

(3)在采用复合结合剂时

现有连铸三大件制品，能满足实际市场需要的，在理化指标上一般满足国标——常温耐压强度必须满足20～35兆帕(24*24*24豪米)，常温抗折强度大于4.5兆帕，显气孔率在 12～19％；显然改进后的连铸耐火件上述性能均得到显著提升，另外，在实际生产中，由于连铸耐火制品的异型产品难于成型，脱模，尤其是象“鸭嘴”水口，成型合格率极低。而依照该组分获得的连铸耐火件，其处于耐低压成型中具有良好的抗折强度，制品成型中不炸裂，不断、抗侵蚀。

实施例2

所述连铸耐火件包括铝或锆炭质浸入式水口，该铝或锆炭质浸入式水口本体包含40wt％矾土、16wt％棕刚玉粉、12.5wt％鳞片石墨、8wt％熔融石英、4wt％轻烧氧化铝、3wt％碳化硅、2.5wt％金属硅、2.5wt％钾长石粉以及11.5wt％的复合结合剂，所述酚醛树脂中的固体酚醛树脂为1.5wt％；其具体实施的规格与参数要求如下附表

实施例3

所述连铸耐火件包括铝或锆炭质浸入式水口，该铝或锆炭质浸入式水口本体包含30wt％白刚玉、18wt％板状刚玉、9wt％电熔锆莫来石、11wt％鳞片石墨、5wt％熔融石英、6wt％轻烧氧化铝、4wt％碳化硅、3wt％金属硅、2.5wt％钾长石粉以及11.5wt％的复合结合剂，所述酚醛树脂中的固体酚醛树脂为0.5wt％；

实施例4

所述连铸耐火件包括铝(锆)炭质整体塞棒本体，该铝(锆)炭质整体塞棒本体包含56wt％矾土、18wt％鳞片石墨、5wt％熔融石英、2wt％轻烧氧化铝、4wt％碳化硅、3wt％金属硅、4wt％钾长石粉以及8wt％的复合结合剂，所述酚醛树脂中的固体酚醛树脂为 2.0wt％；

本发明还公开了一种连铸耐火件的制备工艺，该制备工艺包括如下步骤：(1)按照上述述的连铸耐火件组分，将该组分均匀混合，造粒；(2)在设定压力Y下进行冷等静压成型，而后干燥处理获得半成品；其中25MPa≤Y＜60MPa；(3)对步骤(2)获得的半成品依次进行车床加工和烧结处理，而后在所获产品表面涂覆防氧化涂层，最终获得目标产品；其中烧结温度为700-900℃，并保温2小时；该连铸耐火件生产工艺在具体实施时，其烧制过程需要严格的控制，温度以及对应的时间控制如下：常温～300℃，3小时；300～600℃，6 小时；600～800℃，6小时；800～900℃，3小时；900℃保温2小时；而传统则需要1050℃ (日本标准)，且烧制时长需要40～50小时；这样通过组分改进，不仅降低了烧成温度，节约了时间，又加上合理降低成型压力，配料“临界”颗粒增大，使得烧成“尾气”快速排出，成品率得到显著提高，产品使用更安全，很好地解决连铸三大件在使用过程中“断”的现象。

Claims (9)

1.一种用于连铸耐火件的复合结合剂，其特征在于，它包括酚醛树脂和糠醛树脂，酚醛树脂和糠醛树脂的重量比为2∶1。

2.如权利要求1所述的用于连铸耐火件的复合结合剂，其特征在于，所述酚醛树脂包括固体酚醛树脂和液体酚醛树脂，其中固体酚醛树脂为0.5-2wt％。

3.一种快速烧制的低压成型连铸耐火件，其特征在于，它包括40～66wt％矾土和/或焦宝石、8～20wt％鳞片石墨、5～25wt％熔融石英、2～8wt％轻烧氧化铝、3～7wt％碳化硅和/或金属硅、1-5wt％长石粉以及8-11.5wt％权利要求1所述的复合结合剂。

4.如权利要求3所述的快速烧制的低压成型连铸耐火件，其特征在于，所述连铸耐火件包括铝或锆炭质长水口，该铝或锆炭质长水口本体包含55wt％矾土、10wt％鳞片石墨、11.5wt％熔融石英、5wt％轻烧氧化铝、2wt％碳化硅、2wt％金属硅、3wt％长石粉以及11.5wt％的复合结合剂。

5.如权利要求3所述的快速烧制的低压成型连铸耐火件，其特征在于，所述连铸耐火件包括铝或锆炭质浸入式水口，该铝或锆炭质浸入式水口本体包含40wt％矾土、16wt％棕刚玉粉、12.5wt％鳞片石墨、8wt％熔融石英、4wt％轻烧氧化铝、3wt％碳化硅、2.5wt％金属硅、2.5wt％钾长石粉以及11.5wt％的复合结合剂。

6.如权利要求3所述的快速烧制的低压成型连铸耐火件，其特征在于，所述连铸耐火件包括铝或锆炭质浸入式水口，该铝或锆炭质浸入式水口本体包含30wt％白刚玉、18wt％板状刚玉、9wt％电熔锆莫来石、11wt％鳞片石墨、5wt％熔融石英、6wt％轻烧氧化铝、4wt％碳化硅、3wt％金属硅、2.5wt％钾长石粉以及11.5wt％的复合结合剂。

7.如权利要求3所述的快速烧制的低压成型连铸耐火件，其特征在于，所述连铸耐火件包括铝(锆)炭质整体塞棒本体，该铝(锆)炭质整体塞棒本体包含56wt％矾土、18wt％鳞片石墨、5wt％熔融石英、2wt％轻烧氧化铝、4wt％碳化硅、3wt％金属硅、4wt％钾长石粉以及8wt％的复合结合剂。

8.如权利要求4所述的快速烧制的低压成型连铸耐火件，其特征在于，所述铝或锆炭质长水口本体中包含20wt％的高铝矾土，且该高铝矾土的粒径为1-1.5mm。

9.一种连铸耐火件的制备工艺，其特征在于，该制备工艺包括如下步骤：

(1)按照权利要求3-7中任意一项所述的连铸耐火件组分，将该组分均匀混合，造粒；

(2)在设定压力Y下进行冷等静压成型，而后干燥处理获得半成品；其中25MPa≤Y＜60MPa；

(3)对步骤(2)获得的半成品依次进行车床加工和烧结处理，而后在所获产品表面涂覆防氧化涂层，最终获得目标产品；其中烧结温度为700-900℃，并保温2小时。