CN110066164A - 一种石墨烯高性能上水口砖及其制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种石墨烯高性能上水口砖及其制作工艺，它按白刚玉3‑1：27～30％、白刚玉1‑0：22～28％、白刚玉0.5‑0：10～25％、白刚玉325：19～27％、石墨烯：0.5～1％、铝粉：1～5％和CL370：3～5％进行混料，再经过1000T压力机高压成型，自然干燥24小时，再放入干燥窑内经250℃烘烤干燥24小时，自然冷却至60～80℃，再放入高温窑进行烧成，出窑后，将原胚冷却至室温，到精密机床进行加工、组装，最后包装完成。本发明采用白刚玉作为设备骨料并添加有石墨烯，制成的上水口砖有高荷重软化温度和高温体积稳定性，强度高、性能好、更耐高温、耐冲刷。

Description

一种石墨烯高性能上水口砖及其制作工艺
技术领域
本发明涉及上水口砖改进技术领域，具体为一种添加有石墨烯的高性能上水口砖及其制作工艺。
背景技术
上水口是用于连续浇铸过程中的一次性耐火材料部件，安装于钢包或中间包底部，下面与浸入式水口相连接。上水口在使用过程中直接与钢水接触，因此提高中间包上水口的使用寿命，一方面，要求其材质要能够承受钢液中的Al、Fe、Mn或其氧化物等成分与材料中的SiO2反应所生成低熔物的侵蚀和冲刷，另一方面，要求其具有良好的抗热震性、抗剥落性、抗侵蚀性、耐磨性以及较高的机械强度。现有技术生产的上水口采用烧结刚玉、电熔刚玉、电熔莫来石等为主要原材料，再结合新型树脂，经高压成型、高温氮化烧成，免浸油。这种材料和技术生产出来的上水口偶尔会出现裂纹、断裂、掉边等现象，成品质量良莠不齐，且制作出来的上水口往往不耐冲刷，强度相对较低、抗腐蚀性差，使用寿命短。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种成品质量高、性能好、使用寿命长的上水口砖及其制作工艺。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种石墨烯高性能上水口砖，其特征在于，包含的成分及重量百分比为：
白刚玉3-1：27～30％、
白刚玉1-0：22～28％、
白刚玉0.5-0：10～25％、
白刚玉325：19～27％、
石墨烯：0.5～1％、
铝粉：1～5％、
CL370：3～5％。
优选地，白刚玉3-1为粒径1～3mm的白刚玉颗粒。
优选地，白刚玉1-0为粒径0～1mm的白刚玉颗粒。
优选地，白刚玉0.5-0为粒径0.5μm的白刚玉细颗粒。
优选地，白刚玉325为粒径325目的白刚玉微粉。
优选地，石墨烯呈黑色粉末状，其粒度＜10μm。
优选地，CL370为活性氧化铝。
优选地，一种石墨烯高性能上水口砖的制作工艺，包括以下步骤：
(1)按重量比例称取各原料，经由混料机将原材料混合均匀后，再放入1000T压力机中高压成型；
(2)将高压成型的原胚自然干燥24小时，再放入干燥窑烘烤干燥，干燥温度为250℃，时间为24小时；
(3)取出干燥后的原胚，自然冷却至60～80℃，再放入高温窑进行烧成，烧成温度为1100～1250℃，时间为5～7天；
(4)出窑后，将原胚冷却至室温，到精密机床进行加工、组装，最后包装完成。
本发明的有益效果是：(1)采用白刚玉作为设备骨料，由于白刚玉具有体积密度大、气孔率低、体积稳定性、抗热震性好等特点，制成的上水口砖有高荷重软化温度和高温体积稳定性，能够保证产品的使用寿命、保障生产的持续性、并降低生产成本；(2)石墨烯的材料强度是普通钢材的100倍，添加石墨烯后，能够提升产品强度，在生产的产品有预设强度时，能够更快达成要求、缩短生产周期；(3)石墨烯结构稳定，更耐高温，添加石墨烯后，能够保护上水口和钢水的接触面和孔口不受高温钢水侵蚀。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
白刚玉是一种耐火原材料，具有体积密度大、气孔率低、体积稳定性和抗热震性好等特点，一般用作骨料和细粉。它的优点是耐火度高、耐磨、耐冲刷、耐侵蚀、体积密度大、氧化铝含量高，做制品时还有高荷重软化温度和高温体积稳定性。白刚玉不仅可以保障生产的持续性，也可以降低生产成本。而石墨烯材料有很好的强度，其强度是普通钢材的100倍，所以添加石墨烯生产的产品也有很好的强度，在产品强度需要达到一定值的情况下，使用石墨烯材料能够缩短生产周期，因为更容易达到其强度要求。同时，石墨烯的结构非常稳定，即使在高温环境下，周围碳原子发生挤撞，石墨烯内部电子受到的干扰也非常小，从而保持石墨烯原有的性质。
本发明涉及的一种石墨烯高性能上水口砖，基于上述情况进行研究设计，其包含的成分及重量百分比为：白刚玉3-1：27～30％、白刚玉1-0：22～28％、白刚玉0.5-0：10～25％、白刚玉325：19～27％、石墨烯：0.5～1％、铝粉：1～5％和CL370：3～5％。
其中，白刚玉3-1为粒径1～3mm的白刚玉颗粒；白刚玉1-0为粒径0～1mm的白刚玉颗粒；白刚玉0-0.5为粒径0.5mm的白刚玉颗粒；白刚玉325为粒径325目的白刚玉微粉；石墨烯呈黑色粉末状，其粒度＜10μm；CL370为活性氧化铝。
该技术的实现步骤如下：
(1)按重量比例称取各原料：白刚玉3-1：27～30％、白刚玉1-0：22～28％、白刚玉0.5-0：10～25％、白刚玉325：19～27％、石墨烯：0.5～1％、铝粉：1～5％和CL370：3～5％，经由混料机将原材料混合均匀后，再放入1000T压力机中高压成型；
(2)将高压成型的原胚自然干燥24小时，再放入干燥窑内烘烤干燥，干燥温度为250℃，时间为24小时；
(3)取出干燥后的原胚，自然冷却至80℃，再放入高温窑进行烧成，烧成温度为1100～1250℃，时间为5～7天；
(4)出窑后，将原胚冷却至室温，到精密机床进行加工、组装，最后包装完成。
实施例1
(1)按重量比例称取各原料：白刚玉3-1：30％、白刚玉1-0：22％、白刚玉0-0.5：13％、白刚玉325：25％、石墨烯：0.5％、铝粉：4.5％和CL370：5％，通过混料机将原材料混合均匀，再放入1000吨压力机中高压成型；
(2)将高压成型的原胚自然干燥24小时，再放入干燥窑内烘烤干燥，干燥温度为250℃，时间为24小时；
(3)取出干燥后的原胚，自然冷却至80℃，再放入高温窑进行烧成，烧成温度为1100℃，时间为7天；
(4)出窑后，将原胚冷却至室温，到精密机床进行加工、组装，最后包装完成。
实施例2
(1)按重量比例称取各原料：白刚玉3-1：30％、白刚玉1-0：22％、白刚玉0-0.5：13％、白刚玉325：25％、石墨烯：1％、铝粉：4％和CL370：5％，通过混料机将原材料混合均匀，再放入1000吨压力机中高压成型；
(2)将高压成型的原胚自然干燥24小时，再放入干燥窑内烘烤干燥，干燥温度为250℃，时间为24小时；
(3)取出干燥后的原胚，自然冷却至70℃，再放入高温窑进行烧成，烧成温度为1250℃，时间为5天；
(4)出窑后，将原胚冷却至室温，到精密机床进行加工、组装，最后包装完成。
实施例3
(1)按重量比例称取各原料：白刚玉3-1：28％、白刚玉1-0：23％、白刚玉0-0.5：13％、白刚玉325：25％、石墨烯：1％、铝粉：5％和CL370：5％，通过混料机将原材料混合均匀，再放入1000吨压力机中高压成型；
(2)将高压成型的原胚自然干燥24小时，再放入干燥窑内烘烤干燥，干燥温度为250℃，时间为24小时；
(3)取出干燥后的原胚，自然冷却至60℃，再放入高温窑进行烧成，烧成温度为1200℃，时间为6天；
(4)出窑后，将原胚冷却至室温，到精密机床进行加工、组装，最后包装完成。
本发明生产的上水口砖，性能高，能够提升单块上水口的使用次数，减少其更换次数，从而降低使用者的劳动强度，同时，由于上水口的使用次数得到提升，也降低了原材料的消耗，从而降低生产的成本；强度高，上水口不容易破损，更耐钢水冲刷，使用寿命更长；更耐高温，保护上水口和钢水的接触面和孔口不受高温钢水侵蚀。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (3)

1.一种石墨烯高性能上水口砖，其特征在于，包含的成分及重量百分比为：
白刚玉3-1：27～30％、
白刚玉1-0：22～28％、
白刚玉0.5-0：10～25％、
白刚玉325：19～27％、
石墨烯：0.5～1％、
铝粉：1～5％、
CL370：3～5％。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯高性能下水口砖，其特征在于：所述石墨烯呈黑色粉末状，其粒度＜10μm。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯高性能上水口砖的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量比例称取各原料，经由混料机将原材料混合均匀后，再放入1000T压力机中高压成型；
(2)将高压成型的原胚自然干燥24小时，再放入干燥窑烘烤干燥，干燥温度为250℃，时间为24小时；
(3)取出干燥后的原胚，自然冷却至60～80℃，再放入高温窑进行烧成，烧成温度为1100～1250℃，时间为5～7天；
(4)出窑后，将原胚冷却至室温，到精密机床进行加工、组装，最后包装完成。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102295464A (zh) * 2011-06-13 2011-12-28 武汉科技大学 一种碳复合耐火材料及其制备方法
CN104909773A (zh) * 2015-06-03 2015-09-16 武汉科技大学 含复合添加剂的铝酸钙水泥结合铝镁质浇注料及其制备方法

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