CN110066165A - 一种石墨烯高性能滑板砖及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石墨烯高性能滑板砖及其制作工艺，它按板状刚玉30～50％、矾土30～50％、碳黑2～5％、石墨烯5％和铝粉8～15％进行混料，再放入压力机中高压成型，自然干燥24小时，再放入干燥窑内烘烤干燥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。本发明采用板状刚玉作为设备的骨料并添加有石墨烯，制成的滑板砖有热震稳定性和耐磨性，强度高、性能好、更耐高温。

Description

一种石墨烯高性能滑板砖及其制作工艺

技术领域

本发明涉及滑板砖改进技术领域，具体为一种添加有石墨烯的高性能滑板砖及其制作工艺。

背景技术

滑板砖是连铸用功能耐火材料，广泛用于电炉、转炉、炉外精炼等钢包和连铸中间包滑动水口系统中。它作为控制钢水流量和流速的开关，安装在钢包和中间包底部，须长时间承受1600℃左右高温钢液的化学侵蚀，以及几十吨乃至上百吨钢液的压力。因此，要求滑板砖具有较高的耐高温强度，优良的耐侵蚀性、抗冲刷性和抗热震性。现有技术生产出的滑板砖大多是普通铝碳、铝锆碳质滑板砖，以板状刚玉、电熔刚玉、锆刚玉、锆莫来石为主要原料，添加金属微、细粉提高滑板的高温性能，以残碳高，固含量高的酚醛树脂和硅质改性树脂等为结合剂，采取不烧、轻烧、烧成的多种不同工艺制成。还有镁碳、铝镁晶石碳质滑板砖，采用烧结刚玉、高纯镁砂、镁铝尖晶石等原料，添加金属微、细粉提高滑板的高温性能，采用新型树脂结合，经高压成型，低温干燥制成。这种滑板砖性能低、强度低、使用次数较少、热稳定性低。当滑板温度达到一定高度时，容易被钢水冲刷，增加滑板砖之间的相互摩擦，造成不必要的摩擦损耗。

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、使用寿命长的滑板砖及其制作工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种石墨烯高性能滑板砖，其包含的成分及重量百分比为：板状刚玉30～50％、矾土30～50％、碳黑2～5％、石墨烯5％和铝粉8～15％。

优选地，板状刚玉的粒径≤0.5mm。

优选地，碳黑为N220、N550和N660中的一种或多种。

优选地，石墨烯为黑色粉末状，其粒度＜10μm。

优选地，铝粉牌号为FLG1、FLG2、FLG3中的一种或多种。

优选地，一种石墨烯高性能滑板砖的制作工艺，包括以下步骤：

(1)按重量比例称取各原料：板状刚玉30～50％、矾土30～50％、碳黑2～5％、石墨烯5％和铝粉8～15％，混合均匀后，置于压力机中高压成型；

(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500℃，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)采用板状刚玉作为设备骨料，具有高纯、低碱、高致密度、高强度、高导热性、高抗震性、耐腐蚀性和高绝缘性，是高级耐火材料，其耐火度≥1800℃，熔点高达2050℃，制成的滑板砖有热震稳定性和耐磨性，能够保证产品的使用寿命、保障生产的持续性，也可以降低生产成本；(2)石墨烯的材料强度是普通钢材的100倍，添加石墨烯后，能够提升产品的强度，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，能够保护滑板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。

板状刚玉是一种以高纯氧化铝为原料，纯净的、不添加任何外加剂而烧成收缩彻底的烧结刚玉。其耐火度≥1800℃，熔点高达2050℃。同时，由于其具有结晶粗大、发育良好的a-Al₂O₃晶体结构，大大改善了整体结构的抗蠕变性能；而板片状晶体结构，开口气孔小、显气孔率低、吸水率低、内部封闭气孔较多，提升了抗热震和抗剥落性能。也就是说，板状刚玉具有很高的耐火度、优异的抗热震性、抗蠕变性和抗剥落性。它原料来源稳定、生产过程节能环保、产品性价比高，做制品时还有耐磨性。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滑板砖，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：板状刚玉30～50％、矾土30～50％、碳黑2～5％、石墨烯5％和铝粉8～15％。

其中，板状刚玉的粒径≤0.5mm；碳黑为N220、N550和N660中的一种或多种；石墨烯为黑色粉末状，其粒度＜10μm；铝粉牌号为FLG1、FLG2、FLG3中的一种或多种。

该技术的实现步骤如下：

(1)按重量比例称取各原料：板状刚玉30～50％、矾土30～50％、碳黑2～5％、石墨烯5％和铝粉8～15％，通过混料机将原材料混合均匀，再放入压力机中高压成型；

(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500℃，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

一种石墨烯高性能滑板砖，其包含的成分及重量百分比为：板状刚玉30～50％、矾土30～50％、碳黑2～5％、石墨烯5％和铝粉8～15％。

(1)按重量比例称取各原料：板状刚玉40％、矾土40％、石墨烯5％、铝粉10％和碳黑5％，通过混料机将原材料混合均匀，再放入压力机中高压成型；

(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500℃，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：板状刚玉50％、矾土35％、石墨烯5％、铝粉5％和碳黑5％，通过混料机将原材料混合均匀，再放入压力机中高压成型；

(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500℃，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：板状刚玉35％、矾土35％、石墨烯5％、铝粉15％和碳黑10％，通过混料机将原材料混合均匀，再放入压力机中高压成型；

(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500℃，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。

本发明生产的滑板砖，性能高，能够提升单块滑板的使用次数，减少更换次数，从而降低使用者的劳动强度，同时，由于滑板的使用次数得到提升，降低了原材料的消耗，也降低了生产的成本；强度高，滑板不容易破损，更耐钢水冲刷，使用寿命更长；更耐高温，保护滑板不受高温钢水侵蚀。

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 (5)

1.一种石墨烯高性能滑板砖，其特征在于，包含的成分及重量百分比为：板状刚玉30～50％、矾土30～50％、碳黑2～5％、石墨烯5％和铝粉8～15％。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯高性能滑板砖，其特征在于：所述碳黑为N220、N550和N660中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯高性能滑板砖，其特征在于：所述石墨烯呈黑色粉末状，其粒度＜10μm。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯高性能滑板砖，其特征在于：所述铝粉牌号为FLG1、FLG2、FLG3中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯高性能滑板砖的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按重量比例称取各原料：板状刚玉30～50％、矾土30～50％、碳黑2～5％、石墨烯5％和铝粉8～15％，混合均匀后，置于压力机中高压成型；

(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500℃，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。