CN113336560B - 一种用于长水口的耐火材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于长水口的耐火材料及其制备方法，涉及耐火材料技术领域。该长水口包括水口本体以及位于水口本体内孔部位的抗渣侵蚀复合层，所述抗渣侵蚀复合层包括以下重量份的原料：氧化锆35‑45份、硅酸锆粉15‑25份、二氧化硅10‑20份、板状刚玉6‑8份、氮化钛4‑6份、金属添加剂2‑3份、酚醛树脂4‑6份。本发明，通过在水口本体内孔复合抗渣侵蚀复合层，由于合理的使用抗渣侵蚀复合层制备材料，从而提高了长水口的耐压强度、抗折强度、抗渣侵蚀性能、抗热震性能以及抗冲刷性能，从而提高长水口使用寿命，连铸过程中钢水夹杂物减少，从而确保了连铸坯质量。

Description

一种用于长水口的耐火材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，具体为一种用于长水口的耐火材料及其制备方法。
背景技术
钢包长水口是连接钢包和中间包的一种装置，起到保护铸流的作用，主要表现在三个方面，一是防止钢液温度损失；二是控制钢液飞溅；三是避免注流二次氧化、飞溅以及敞开浇注带来的卷渣问题。前两种直接通过水口就能达到效果，后一种要通过吹入氩气才能实现。
目前钢包通常用的是直通形长水口，主要由碗部和直段组成。采用普通直通形长水口时，一方面，由于钢包长水口上部的滑板经常处于半开状态，钢液流进入长水口后会首先冲击到长水口内壁的一侧，然后分散到整个长水口内形成紊流和涡流，造成水口局部被严重冲刷和腐蚀；另一方面直通形长水口出钢口附近的紊流和涡流，导致附近钢水波动造成钢液二次氧化和卷渣，导致现有用于长水口的耐火材料抗渣侵蚀性较差、钢水夹杂物增加，给连铸带来了不利影响。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于长水口的耐火材料及其制备方法，解决了现有技术中存在的缺陷与不足。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于长水口的耐火材料，所述长水口包括水口本体以及复合于水口本体内孔部位的抗渣侵蚀复合层，所述抗渣侵蚀复合层包括以下重量份的原料：氧化锆35-45份、硅酸锆粉15-25份、二氧化硅10-20份、板状刚玉6-8份、氮化钛4-6份、金属添加剂2-3份、酚醛树脂4-6份。
优选的，所述抗渣侵蚀复合层包括以下重量份的原料：氧化锆35份、硅酸锆粉15份、二氧化硅10份、板状刚玉6份、氮化钛4份、氧化钙8份、铝酸钙水泥7份、金属添加剂2份、酚醛树脂4份。
优选的，所述抗渣侵蚀复合层包括以下重量份的原料：氧化锆40份、硅酸锆粉20份、二氧化硅15份、板状刚玉7份、氮化钛5份、金属添加剂2.5份、酚醛树脂5份。
优选的，所述抗渣侵蚀复合层包括以下重量份的原料：氧化锆45份、硅酸锆粉25份、二氧化硅20份、板状刚玉8份、氮化钛6份、金属添加剂3份、酚醛树脂6份。
优选的，所述金属添加剂为锰粉添加剂，所述锰粉添加剂的粒度为100-200目。
一种用于长水口耐火材料的制备方法，所述长水口的制备方法包括以下步骤：
S1、按照重量份称取氧化锆、硅酸锆粉、二氧化硅、板状刚玉、氮化钛、金属添加剂与酚醛树脂，将所有物料粒度控制为100-200目；
S2、将上述所有物料混匀后等静压成型，然后对混合物料进行烧结处理；
S3、将上述烧结物料破碎至粒度为100-200目，然后将破碎后的烧结物料混匀后碾压成泥；
S4、将上述成泥物料复合在水口本体内壁，然后进行烧结处理，即制得长水口。
优选的，所述步骤2中烧结处理温度为900-1050℃，烧结处理时间为30-40min。
优选的，所述步骤4中烧结处理温度为1100-1200℃，烧结处理时间为30-50min。
(三)有益效果
本发明提供了一种用于长水口的耐火材料及其制备方法。具备以下有益效果：
1、本发明通过在水口本体内孔部位复合抗渣侵蚀复合层，由于合理的使用抗渣侵蚀复合层制备长水口，从而提高了长水口的耐压强度、抗折强度、抗渣侵蚀性能、抗热震性能以及抗冲刷性能，连铸过程中钢水夹杂物减少，从而确保了连铸坯质量。
2、本发明，耐火材料可改善注流在中间包内的流动状态和热流分布，有利于中间包钢水中的气体和夹杂物的上浮、去除，对提高铸坯质量、改善劳动条件、稳定连铸操作、防止铸坯表面缺陷等方面，都有显著成效。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例提供一种用于长水口的耐火材料，该长水口包括水口本体以及复合于水口本体内孔部位的抗渣侵蚀复合层，抗渣侵蚀复合层包括以下重量份的原料：氧化锆35份、硅酸锆粉15份、二氧化硅10份、板状刚玉6份、氮化钛4份、金属添加剂2份、酚醛树脂4份，其中，金属添加剂为锰粉添加剂，锰粉添加剂的粒度为100-200目。
氧化锆在1500℃以上超高温氧化气氛下长期使用，最高使用温度高达2200℃，甚至到2500℃仍可保持完整的纤维形状，并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不挥发、无污染，用在耐火材料大大提升其性能；
硅酸锆是在高温炉中于1100℃左右进行焙烧，硅酸锆本身具有良好的耐高温性能，在浸入式水口中添加可以提高耐火性；
板状刚玉为板片状晶体结构，气孔小且闭气孔较多而气孔率与电熔刚玉大体相当，纯度高，体积稳定性好，极小的重烧收缩，用以生产的耐材或浇注料高温处理后具有良好的热震稳定性和抗弯强度；
氮化钛的熔点为2950℃，密度为5.43-5.44g/cm3，莫氏硬度8-9，抗热冲击性好，TiN熔点比大多数过渡金属氮化物的熔点高，而密度却比大多数金属氮化物低，是一种很有特色的耐热材料；
金属添加剂为锰，通过在耐火材料中加入锰，从而大大提高了耐火材料的韧性；
一种用于长水口耐火材料的制备方法，该长水口的制备方法包括以下步骤：
S1、按照重量份称取氧化锆、硅酸锆粉、二氧化硅、板状刚玉、氮化钛、金属添加剂与酚醛树脂，将所有物料粒度控制为100-200目；
S2、将上述所有物料混匀后等静压成型，然后对混合物料进行烧结处理，步骤2中烧结处理温度为900-1050℃，烧结处理时间为30-40min；
S3、将上述烧结物料破碎至粒度为100-200目，然后将破碎后的烧结物料混匀后碾压成泥；
S4、将上述成泥物料复合在水口本体内壁，然后进行烧结处理，烧结处理温度为1100-1200℃，烧结处理时间为30-50min，即制得长水口。
实施例二：
本发明实施例提供一种用于长水口的耐火材料，该长水口包括水口本体以及位于水口本体内部的抗渣侵蚀复合层，抗渣侵蚀复合层包括以下重量份的原料：氧化锆40份、硅酸锆粉20份、二氧化硅15份、板状刚玉7份、氮化钛5份、金属添加剂2.5份、酚醛树脂5份，其中，金属添加剂为锰粉添加剂，锰粉添加剂的粒度为100-200目。
一种用于长水口耐火材料的制备方法，该长水口的制备方法包括以下步骤：
S1、按照重量份称取氧化锆、硅酸锆粉、二氧化硅、板状刚玉、氮化钛、金属添加剂与酚醛树脂，将所有物料粒度控制为100-200目；
S2、将上述所有物料混匀后等静压成型，然后对混合物料进行烧结处理，步骤2中烧结处理温度为900-1050℃，烧结处理时间为30-40min；
S3、将上述烧结物料破碎至粒度为100-200目，然后将破碎后的烧结物料混匀后碾压成泥；
S4、将上述成泥物料复合在水口本体内壁，然后进行烧结处理，烧结处理温度为1100-1200℃，烧结处理时间为30-50min，即制得长水口。
实施例三：
本发明实施例提供一种用于长水口的耐火材料，该长水口包括水口本体以及位于水口本体内部的抗渣侵蚀复合层，抗渣侵蚀复合层包括以下重量份的原料：氧化锆45份、硅酸锆粉25份、二氧化硅20份、板状刚玉8份、氮化钛6份、金属添加剂3份、酚醛树脂6份，其中，金属添加剂为锰粉添加剂，锰粉添加剂的粒度为100-200目。
一种用于长水口耐火材料的制备方法，该长水口的制备方法包括以下步骤：
S1、按照重量份称取氧化锆、硅酸锆粉、二氧化硅、板状刚玉、氮化钛、金属添加剂与酚醛树脂，将所有物料粒度控制为100-200目；
S2、将上述所有物料混匀后等静压成型，然后对混合物料进行烧结处理，步骤2中烧结处理温度为900-1050℃，烧结处理时间为30-40min；
S3、将上述烧结物料破碎至粒度为100-200目，然后将破碎后的烧结物料混匀后碾压成泥；
S4、将上述成泥物料复合在水口本体内壁，然后进行烧结处理，烧结处理温度为1100-1200℃，烧结处理时间为30-50min，即制得长水口。
本发明中，对制备的耐火材料进行测试，测试耐火材料的耐压强度、抗折强度、抗渣侵蚀性能、抗热震性能以及抗冲刷性能，与现有技术中的耐火材料进行对比(对比例)，其结果如下表1所示：
Figure BDA0003070262520000061
表1
本发明，通过在水口本体内部复合抗渣侵蚀复合层，由于合理的使用抗渣侵蚀复合层制备材料，从而提高了长水口的耐压强度、抗折强度、抗渣侵蚀性能、抗热震性能以及抗冲刷性能，连铸过程中不易产生杂质(大幅度降低钢水中夹杂物含量)，从而确保(提高)了连铸质量。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于长水口的耐火材料，其特征在于：所述长水口包括水口本体以及复合于水口本体内孔内壁部位的抗渣侵蚀复合层，所述抗渣侵蚀复合层包括以下重量份的原料：氧化锆35-45份、硅酸锆粉15-25份、二氧化硅10-20份、板状刚玉6-8份、氮化钛4-6份、金属添加剂2-3份、酚醛树脂4-6份；
所述金属添加剂为锰粉添加剂，所述锰粉添加剂的粒度为100-200目；
所述长水口的制备方法包括以下步骤：
S1、按照重量份称取氧化锆、硅酸锆粉、二氧化硅、板状刚玉、氮化钛、金属添加剂与酚醛树脂，将所有物料粒度控制为100-200目；
S2、将上述所有物料混匀后等静压成型，然后对混合物料进行烧结处理；
S3、将上述烧结物料破碎至粒度为100-200目，然后将破碎后的烧结物料混匀后碾压成泥；
S4、将上述成泥物料复合在水口本体内孔内壁部位，然后进行烧结处理，即制得长水口；
所述步骤S2中烧结处理温度为900-1050℃，烧结处理时间为30-40min；
所述步骤S4中烧结处理温度为1100-1200℃，烧结处理时间为30-50min。
2.根据权利要求1所述的一种用于长水口的耐火材料，其特征在于：所述抗渣侵蚀复合层包括以下重量份的原料：氧化锆35份、硅酸锆粉15份、二氧化硅10份、板状刚玉6份、氮化钛4份、金属添加剂2份、酚醛树脂4份。
3.根据权利要求1所述的一种用于长水口的耐火材料，其特征在于：所述抗渣侵蚀复合层包括以下重量份的原料：氧化锆40份、硅酸锆粉20份、二氧化硅15份、板状刚玉7份、氮化钛5份、金属添加剂2.5份、酚醛树脂5份。
4.根据权利要求1所述的一种用于长水口的耐火材料，其特征在于：所述抗渣侵蚀复合层包括以下重量份的原料：氧化锆45份、硅酸锆粉25份、二氧化硅20份、板状刚玉8份、氮化钛6份、金属添加剂3份、酚醛树脂6份。
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