CN115947610B

CN115947610B - 一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板及其制备方法

Info

Publication number: CN115947610B
Application number: CN202310063719.9A
Authority: CN
Inventors: 刘国齐; 李红霞; 贺远航; 钱凡; 杨文刚; 于建宾; 马渭奎; 顾强
Original assignee: Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Current assignee: Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Priority date: 2023-02-06
Filing date: 2023-02-06
Publication date: 2023-09-01
Anticipated expiration: 2043-02-06
Also published as: CN115947610A

Abstract

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种多层复合侧封板及其制备方法，涉及的多层复合侧封板包括工作层、本体、保温层和层间过渡层；工作层由以下原料制成：BN、ZrO₂、Al₂O₃、SiC和烧结助剂，本体由以下原料制成：BN、ZrO₂和SiC，所述保温层由以下原料制成：BN、空心球、Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄，工作层和本体之间的过渡层由工作层原料和本体原料混合组成，本体和保温层之间的过渡层由本体原料和保温层粉末原料混合组成。本发明工作层具有良好的耐磨性和抗钢液侵蚀性，本体具有良好的抗热震性，保温层具有低的热导率，工作层、本体和保温层三者进行热压烧结，并且层间设置过渡层使三者结合更好，所得多层复合侧封板的整体性能更好，使用寿命更长。

Description

一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种多层复合侧封板及其制备方法。

背景技术

双辊薄带连铸连轧技术具有流程短、工序少、产品薄、能耗低和碳排放低等优势，是顺应时代的近终形钢铁制造技术，符合当前冶金行业低碳的发展趋势；侧封板作为双辊薄带连铸技术的关键部件之一，其主要功能是与铸辊配合形成熔池，防止钢水侧漏，要求其具有良好的抗热震性、抗钢液侵蚀性和耐磨性。

当前侧封板材质以热压烧结BN复合材料为主，纯相BN烧结性差、硬度、强度、抗侵蚀性均不能满足要求，一般需要添加氧化物增强相来改善；专利CN102173792A公开了一种含有BN、ZrO₂和添加剂的侧封板材料，该材料的致密度为94%~99%，室温抗弯强度为260~420MPa，抗钢液侵蚀性和耐磨性均较好，但抗热震性不足；此外，BN质侧封板热导率高，在连铸过程中侧封板靠近钢水侧表面易发生过冷现象而产生冷块，影响薄带边缘质量，严重时会导致断带，中断生产过程；专利CN103951436A公开了一种含有BN、Si₃N₄、锆莫来石、TiN和添加剂的侧封板材料，专利CN103964859A公开了一种含有BN、锆英石、硅酸锆、碳化硅和硼化镁等的侧封板材料，专利CN104876598A公开了一种含有BN、Max相、AlN、AlB₂和Al₂O₃的侧封板材质，三者均通过开发新型侧封板材料配方并调整制备方法使侧封板兼具耐高温、强度高、抗热震好以及热导率低的优势，但热导率仍然在10~20W/(m·K)之间；可见，单纯的通过配方设计很难使材料兼具好的综合性能和低的热导率；专利CN101648260B公开了一种由含氮化硼材料的面板和铝硅系保温隔热材料的基板组成的侧封板，两者之间通过改性硅树脂粘结剂结合，整个侧封板的导热系数为0.45-0.56 W/(m·K)，但是抗热震性较差；专利CN113683411A公开了一种由基板和加强板组成的侧封板，两者之间通过烧结助剂结合，材料具有较好的综合性能，但制备过程涉及多次热压烧结，制备工艺复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板及其制备方法，以解决侧封板磨损过快以及侧封板表面发生过冷现象而产生冷块的问题。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板，多层复合侧封板包括工作层、本体、保温层和过渡层；所述的工作层由以下重量份数的原料制成：30-45份的BN、35-50份的ZrO₂和20份的由Al₂O₃、SiC和烧结助剂组成的混合物；所述本体由以下重量份数的原料制成：60-70份的BN、10-20份的ZrO₂和20份的SiC；所述保温层由以下重量份数的原料制成：20-30份的BN、60-70份的空心球和10份的由Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄组成的混合物；所述的过渡层为两层，其中一层过渡层位于工作层和本体之间；另一层过渡层位于本体和保温层之间；位于工作层和本体之间的所述过渡层由以下重量份数的原料制成：50份的工作层半成品粉末和50份的本体半成品粉末；位于本体和保温层之间的所述过渡层由以下重量份数的原料制成：50份的本体原料粉末和50份的由BN、Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄组成的混合物。

所述空心球为氧化锆或氧化铝空心球或者二者的混合物，所述空心球的粒度小于0.2mm。

所述本体厚度为多层复合侧封板总厚度的38-58%，保温层厚度为多层复合侧封板总厚度的19%-29%，工作层厚度为多层复合侧封板总厚度的19%-29%，两侧过渡层的总厚度为多层复合侧封板总厚度的4%。

一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按照重量份数称取BN、ZrO₂和由Al₂O₃、SiC和烧结助剂组成的混合物，并将上述原料混合后向内加入去离子水和分散剂，并球磨9小时后得到混合均匀的浆料，通过喷雾干燥得到工作层半成品粉末；

步骤2：按照重量份数称取BN、ZrO₂和SiC，并将上述原料混合后向内加入去离子水和分散剂，并球磨9小时后得到混合均匀的浆料，通过喷雾干燥得到本体半成品粉末；

步骤3：按照重量份数称取工作层半成品粉末和本体半成品粉末，并将上述粉末混合后向内加入去离子水和分散剂，并球磨9小时后得到混合均匀的浆料，通过喷雾干燥得到工作层和本体之间的过渡层混合粉末；

步骤4：按照重量份数称取BN、空心球和由Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄组成的混合物，并将BN和混合物混合后向内加入去离子水和分散剂，并球磨9小时后得到混合均匀的浆料，通过喷雾干燥得到混合粉末；

步骤5：按照重量份数称取本体原料粉末和由BN、Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄组成的混合物，并将上述原料混合后向内加入去离子水和分散剂，并球磨9小时后得到混合均匀的浆料，通过喷雾干燥得到本体和保温层之间的过渡层混合粉末；

步骤6：将步骤4中称取的空心球、步骤4中得到的混合粉末、步骤5中得到的本体和保温层之间的过渡层混合粉末、步骤2中得到的本体半成品混合粉末、步骤3中得到的工作层和本体之间的过渡层混合粉末和和步骤1中得到的工作层半成品混合粉末按照由下到上的顺序依次平铺装入热压模具中，在真空气氛保护下，在10MPa的压力下，在1800℃的温度下热压烧结90min，缓慢冷却至室温，并同时卸载压力，即得双辊薄带连铸用多层复合侧封板。

本发明提出的一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板及其制备方法，采用上述技术方案，具有如下有益效果：本发明工作层具有良好的抗腐蚀性能与耐磨性，保温层具有低的热导率，本体具有良好的抗热震性，层间设置过渡层，三者能够更好的结合，三者进行热压烧结，得到多层复合侧封板，使得侧封板的整体性能更好，使用寿命更长。

实施方式

结合具体实施例对本发明加以详细说明：

实施例

一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板，包括工作层、本体、保温层和层间过渡层，所述工作层由以下重量份数的原料制成：30份的BN、50份的ZrO₂和20份的由Al₂O₃、SiC和烧结助剂组成的混合物，所述本体由以下重量份数的原料制成：60份的BN、20份的ZrO₂和20份的SiC，所述保温层由以下重量份数的原料制成：20份的BN、70份的空心球和10份的由Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄组成的混合物，所述工作层和本体之间的过渡层由以下重量份数的原料制成：50份的工作层原料粉末和50份的本体原料粉末，所述本体和保温层之间的过渡层由以下重量份数的原料制成：50份的本体原料粉末和50份的由BN、Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄组成的混合物。所述本体厚度为总厚度的57%，保温层厚度为总厚度的20%，工作层厚度为总厚度的19%，过渡层厚度为总厚度的4%，按照上述制备方法制备多层复合侧封板，材料的综合热导率（1200℃）为8.7W/(m·K)。

实施例

一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板，包括工作层、本体、保温层和层间过渡层，所述工作层由以下重量份数的原料制成：37份的BN、43份的ZrO₂和20份的由Al₂O₃、SiC和烧结助剂组成的混合物，所述本体由以下重量份数的原料制成：65份的BN、15份的ZrO₂和20份的SiC，所述保温层由以下重量份数的原料制成：30份的BN、60份的空心球和10份的由Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄组成的混合物，所述工作层和本体之间的过渡层由以下重量份数的原料制成：50份的工作层原料粉末和50份的本体原料粉末，所述本体和保温层之间的过渡层由以下重量份数的原料制成：50份的本体原料粉末和50份的由BN、Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄组成的混合物。所述本体厚度为总厚度的58%，保温层厚度为总厚度的15%，工作层厚度为总厚度的23%,过渡层厚度为总厚度的4%，按照上述制备方法制备多层复合侧封板，材料的综合热导率（1200℃）为9.1W/(m·K)。

实施例

一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板，包括工作层、本体、保温层和层间过渡层，所述工作层由以下重量份数的原料制成：45份的BN、35份的ZrO₂和20份的由Al₂O₃、SiC和烧结助剂组成的混合物，所述本体由以下重量份数的原料制成：70份的BN、10份的ZrO₂和20份的SiC，所述保温层由以下重量份数的原料制成：25份的BN、65份的空心球和10份的由Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄组成的混合物，所述工作层和本体之间的过渡层由以下重量份数的原料制成：50份的工作层原料粉末和50份的本体原料粉末，所述本体和保温层之间的过渡层由以下重量份数的原料制成：50份的本体原料粉末和50份的由BN、Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄组成的混合物。所述本体厚度为总厚度的48%，保温层厚度为总厚度的24%，工作层厚度为总厚度的24%,过渡层厚度为总厚度的4%，按照上述制备方法制备多层复合侧封板，材料的综合热导率（1200℃）为8.2W/(m·K)。

实施例

一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板，包括工作层、本体、保温层和层间过渡层，所述工作层由以下重量份数的原料制成：35份的BN、45份的ZrO₂

和20份的由Al₂O₃、SiC和烧结助剂组成的混合物，所述本体由以下重量份数的原料制成：60份的BN、20份的ZrO₂和20份的SiC，所述保温层由以下重量份数的原料制成：30份的BN、60份的空心球和10份的由Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄组成的混合物，所述工作层和本体之间的过渡层由以下重量份数的原料制成：50份的工作层原料粉末和50份的本体原料粉末，所述本体和保温层之间的过渡层由以下重量份数的原料制成：50份的本体原料粉末和50份的由BN、Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄

组成的混合物。所述本体厚度为总厚度的44%，保温层厚度为总厚度的23%，工作层厚度为总厚度的29%,过渡层厚度为总厚度的4%，按照上述制备方法制备多层复合侧封板，材料的综合热导率（1200℃）为7.8W/(m·K)。

Claims

1.一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板，其特征在于：多层复合侧封板包括工作层、本体、保温层和过渡层；所述的工作层由以下重量份数的原料制成：30-45份的BN、35-50份的ZrO₂和20份的由Al₂O₃、SiC和烧结助剂组成的混合物；所述本体由以下重量份数的原料制成：60-70份的BN、10-20份的ZrO₂和20份的SiC；所述保温层由以下重量份数的原料制成：20-30份的BN、60-70份的空心球和10份的由Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄组成的混合物；所述的过渡层为两层，其中一层过渡层位于工作层和本体之间；另一层过渡层位于本体和保温层之间；位于工作层和本体之间的所述过渡层由以下重量份数的原料制成：50份的工作层半成品粉末和50份的本体半成品粉末；位于本体和保温层之间的所述过渡层由以下重量份数的原料制成：50份的本体原料粉末和50份的由BN、Al₂O₃、SiC、MgO和Si₃N₄组成的混合物；

制备一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板，其特征在于：所述空心球为氧化锆或氧化铝空心球或者二者的混合物，所述空心球的粒度小于0.2mm。

3.如权利要求1所述的一种双辊薄带连铸用多层复合侧封板，其特征在于：所述本体厚度为多层复合侧封板总厚度的38-58%，保温层厚度为多层复合侧封板总厚度的19%-29%，工作层厚度为多层复合侧封板总厚度的19%-29%，两侧过渡层的总厚度为多层复合侧封板总厚度的4%。