CN109422537A - 连铸用免烘烤耐火材料及其制备方法 - Google Patents

连铸用免烘烤耐火材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种连铸用免烘烤耐火材料及其制备方法，包括渣线锆碳材料和铝碳本体材料，其中，所述渣线碳材料包括如下组分：氧化镁部分稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、石墨、碳化硅和/或金属硅以及结合剂。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的浸入式水口不需预热就可投入使用，降低了烘烤成本和使用成本，并且提高了连铸作业效率。

Description

连铸用免烘烤耐火材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种连铸用免烘烤耐火材料及其制备方法，属于浸入式水口材料技术领域
背景技术
通常浸入式水口在使用前必须均匀加热到800℃以上才能正常使用，如果预热不当，浸入式水口在使用过程中就会出现纵裂，影响正常连续生产；另外预热保温时间过长，也会缩短浸入式水口的使用寿命，影响连铸生产效率。
浸入式水口本体材料通常采用铝碳材质(CN 02135497)，以刚玉、熔融石英和石墨为主要原料，具有良好的热震稳定性和耐钢水冲刷侵蚀性。浸入式水口渣线材料通常采用锆碳材质，以稳定氧化锆和石墨为主要原料，具有较好的热震稳定性和耐保护渣侵蚀性。
刊登于《国外耐火材料》1998年第8期第27-30页，名称为“浸入式水口渣线用高耐蚀性材质的开发”的公开出版文献涉及了一种炼钢连铸用浸入式水口渣线所使用的锆碳材料，其中该材料中氧化钙稳定的氧化锆材料(稳定度大于70％)含量大于80％，碳含量为10～17％，其余为碳化硅和单质硅等。该种类型的渣线材料虽然有抗保护渣侵蚀性好的优点，但由于大量采用热膨胀系数大的氧化钙稳定的氧化锆材料(稳定度大于
70％)，存在热震性能差的问题，使用时要求预热温度高，不能满足免烘烤的使用要求。
中国专利(CN201020062459.1)公开了一种不需要进行预热烘烤的铝锆碳质浸入式水口，它包括本体(1)和渣线(2)，在本体(1)和渣线(2)的内壁上覆盖一层无碳内衬(3)，无碳内衬(3)的材质可以是锆质、刚玉质、尖晶石质、石英质中的任何一种。无碳内衬材料的导热率较低，从而延长了水口壁厚温度传递的时间，进而避免在浇铸钢水过程中温度急剧变化而使水口出现开裂。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供连铸用免烘烤耐火材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种连铸用免烘烤耐火材料，包括渣线锆碳材料和铝碳本体材料，其中，所述渣线碳材料包括按重量百分数计的如下组分：
以及结合剂，所述结合剂的用量为氧化镁部分稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、石墨、碳化硅和/或金属硅总重量的6～8％；
其中，所述氧化镁部分稳定氧化锆的稳定度不超过30％，所述氧化钙稳定氧化锆的稳定度不低于70％；
所述铝碳本体材料为常规的铝碳耐火材料，任何一种市售产品均可。
作为优选方案，所述渣线锆碳材料和铝碳本体材料的重量比为1:(8～10)。
本发明中，渣线锆碳材料采用稳定度低于30％的氧化镁部分稳定氧化锆、稳定度高于70％的氧化钙稳定氧化锆和石墨为主要原料，酚醛树脂为结合剂所制备的免烘烤浸入式水口，具有优良抗热震性能和抗钢水冲刷性能。稳定度低于30％的氧化镁部分稳定氧化锆材料热膨胀系数比氧化钙稳定氧化锆材料要低，因而具有更好的抗热震性能；稳定度低于30％的氧化镁部分稳定氧化锆材料和稳定度高于70％的钙稳定氧化锆都具有优异的抗保护渣侵蚀性能；石墨材料具有导热系数高、热膨胀系数小的特点，具有优异的抗热震性能和极佳的抗钢水和保护渣侵蚀性能；以稳定度低于30％的氧化镁部分稳定氧化锆、稳定度高于70％的钙稳定氧化锆和石墨为主原料组成的锆碳渣线材料，具有优异的抗热震性能和抗保护渣性能，满足不需预热就可以投入使用的特点而且寿命相当长。
其中，氧化镁部分稳定氧化锆，是以氧化镁为稳定剂，氧化镁含量小于2.4％(重量百分比)；相组成以单斜氧化锆为主，立方相氧化锆为辅。制备方法：电熔法生产的氧化镁部分稳定氧化锆，以单斜氧化锆和轻烧氧化镁为原料经高温熔融而制得，其中含氧化锆>96％(重量百分比)，氧化镁0.8～1.2％(重量百分比)，稳定度低于30％。
氧化钙稳定氧化锆，是以氧化钙为稳定剂，氧化钙含量在3.6％左右；相组成以立方相氧化锆为主，单斜氧化锆为辅。制备方法：电熔法生产的氧化钙稳定氧化锆，以单斜氧化锆和碳酸钙/消石灰为原料经高温熔融而制得，其中含氧化锆>94％(重量百分比)，氧化钙3.6～4.0％(重量百分比)，稳定度高于于70％。
作为优选方案，所述结合剂为酚醛树脂。
作为优选方案，所述渣线锆碳材料的制备方法为：
将氧化镁部分稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、石墨、碳化硅和/或金属硅混匀后，加入酚醛树脂，进行造粒，在60～80℃下干燥，得到所述渣线锆碳材料。
一种如前述的连铸用免烘烤耐火材料的制备方法，其包括如下步骤：
将渣线锆碳材料和铝碳本体材料混匀，在80～120MPa下冷等静压成型，在150～180℃下干燥不少于12h，得到坯体；
将所述坯体在非氧化气氛中，于1100～1200℃下烧结不低于8h，得到所述连铸用免烘烤耐火材料。
作为优选方案，所述渣线锆碳材料与铝碳本体材料的重量比为1:(8～10)。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的浸入式水口不需预热就可投入使用，降低了烘烤成本和使用成本，并且提高了连铸作业效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的工艺流程简图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种渣线锆碳材料的制备方法，包括如下步骤：
一、分别称取稳定度低于30％的氧化镁部分稳定氧化锆重量百分数60％、稳定度高于70％的氧化钙稳定氧化锆重量百分数60％、石墨重量百分数16％、碳化硅2％、金属硅2％，外加上述原料总重量百分数6％的酚醛树脂；
二、将氧化镁部分稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、石墨、碳化硅和金属硅混匀后，加入酚醛树脂，进行造粒，在60～80℃下干燥，得到所述渣线锆碳材料。
实施例2
本实施例涉及一种渣线锆碳材料的制备方法，包括如下步骤：
一、分别称取稳定度低于30％的氧化镁部分稳定氧化锆重量百分数56％、稳定度高于70％的氧化钙稳定氧化锆重量百分数23％、石墨重量百分数17％、碳化硅2％、金属硅2％，外加上述原料总重量百分数6％的酚醛树脂；
二、将氧化镁部分稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、石墨、碳化硅和金属硅混匀后，加入酚醛树脂，进行造粒，在60～80℃下干燥，得到所述渣线锆碳材料。
实施例3
本实施例涉及一种渣线锆碳材料的制备方法，包括如下步骤：
一、分别称取稳定度低于30％的氧化镁部分稳定氧化锆重量百分数54％、稳定度高于70％的氧化钙稳定氧化锆重量百分数26％、石墨重量百分数15％、碳化硅3％、金属硅2％，外加上述原料总重量百分数7％的酚醛树脂；
二、将氧化镁部分稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、石墨、碳化硅和金属硅混匀后，加入酚醛树脂，进行造粒，在60～80℃下干燥，得到所述渣线锆碳材料。
实施例4
本实施例涉及一种渣线锆碳材料的制备方法，包括如下步骤：
一、分被称取稳定度低于30％的氧化镁部分稳定氧化锆重量百分数50％、稳定度高于70％的氧化钙稳定氧化锆重量百分数30％、石墨重量百分数17％、碳化硅1％、金属硅2％，外加上述原料总重量百分数8％的酚醛树脂；
二、将氧化镁部分稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、石墨、碳化硅和金属硅混匀后，加入酚醛树脂，进行造粒，在60～80℃下干燥，得到所述渣线锆碳材料。
实施例5
本实施例涉及一种渣线锆碳材料的制备方法，包括如下步骤：
分别称取稳定度低于30％的氧化镁部分稳定氧化锆重量百分数45％、稳定度高于70％的氧化钙稳定氧化锆重量百分数35％、石墨重量百分数18％、碳化硅1％、金属硅1％，外加上述原料总重量百分数7％的酚醛树脂；
二、将氧化镁部分稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、石墨、碳化硅和金属硅混匀后，加入酚醛树脂，进行造粒，在60～80℃下干燥，得到所述渣线锆碳材料。
实施例6
本实施例涉及一种连铸用免烘烤耐火材料的制备方法，具体包括如下步骤：
如图1所示：分别将实施例1～5制备的渣线锆碳材料与铝碳本体材料按照1:(8～10)的重量比按照水口本体设计位置和高度分别加料，使用冷等静压机在80～120MPa下成型，成型产品在150～180℃干燥窑内干燥不少于12小时，干燥后的产品再放入非氧化气氛下高温窑中烧成，烧成温度1100～1200℃，烧成温度下保温时间不小于8小时，得到连铸用免烘烤耐火材料
本发明中各实施例制备的渣线锆碳材料的成分(重量百分数)和特性如表1所示。
表1本发明中各实施例制备的渣线锆碳材料的成分(重量百分数)和特性
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种连铸用免烘烤耐火材料，包括渣线锆碳材料和铝碳本体材料，其特征在于，所述渣线锆碳材料包括按重量百分数计的如下组分：
以及结合剂，所述结合剂的用量为氧化镁部分稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、石墨、碳化硅和/或金属硅总重量的6～8％；
其中，所述氧化镁部分稳定氧化锆的稳定度不超过30％，所述氧化钙稳定氧化锆的稳定度不低于70％。
2.如权利要求1所述的连铸用免烘烤耐火材料，其特征在于，所述结合剂为酚醛树脂。
3.如权利要求1所述的连铸用免烘烤耐火材料，其特征在于，所述渣线锆碳材料的制备方法为：
将氧化镁部分稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、石墨、碳化硅和/或金属硅混匀后，加入酚醛树脂，进行造粒，在60～80℃下干燥，得到所述渣线锆碳材料。
4.一种如权利要求1所述的连铸用免烘烤耐火材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将渣线锆碳材料和铝碳水口本体材料按照设计位置和高度分别加料，在80～120MPa下冷等静压成型，在150～180℃下干燥不少于12h，得到坯体；
将所述坯体在非氧化气氛中，于1100～1200℃下烧结不低于8h，得到所述连铸用免烘烤耐火材料。
5.如权利要求4所述的连铸用免烘烤耐火材料的制备方法，其特征在于，所述渣线锆碳材料与铝碳本体材料的重量比为1:(8～10)。
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