CN1470473A - 一种高温陶瓷耐火材料及其制造方法 - Google Patents

一种高温陶瓷耐火材料及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1470473A
CN1470473A CNA021361754A CN02136175A CN1470473A CN 1470473 A CN1470473 A CN 1470473A CN A021361754 A CNA021361754 A CN A021361754A CN 02136175 A CN02136175 A CN 02136175A CN 1470473 A CN1470473 A CN 1470473A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
boron nitride
ceramic refractory
corundum
temperature ceramic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA021361754A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1255354C (zh
Inventor
李永全
方园
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baoshan Iron and Steel Co Ltd filed Critical Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority to CN 02136175 priority Critical patent/CN1255354C/zh
Publication of CN1470473A publication Critical patent/CN1470473A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1255354C publication Critical patent/CN1255354C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

一种高温陶瓷耐火材料及其制造方法，其制造方法为先合成赛隆结合刚玉氮化硼复合砂，用结合剂，加入不同级配的刚玉氮化硼复合砂成型后，制成泥料，再压力成型，然后在通有N2和/或NH3的气氛中高温烧成。其最终化学成分为Al2O350－68％，BN5－18％，ZrO25－7％，SiO23－7％，Y2O31－5％，C5－10％；最终相组成为40－70％的刚玉相，5－20％的六方氮化硼，10－20％的赛隆和5－20％的无定形碳结合相。这样充分均化了材料的各项性能，将材料的耐磨指标最大限度地控制在与铜辊材料耐磨指标相接近点，并且保持高温力学性能不变，同时使侧封板的制造工艺简单、优化，成本降低。

Description

一种高温陶瓷耐火材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及无机非金属材料学科，特别涉及高温工程陶瓷领域。
背景技术
一火成材是冶金工作者梦寐以求的目标。双辊薄带连铸是一种近终近连铸工艺。薄带连铸机由两个相向旋转的水冷辊与一对侧挡板组成熔池，用浸入式水口向熔池内注钢水，钢水在二辊的表面凝固，凝固坯壳由两水冷辊压合直接形成带坯；侧封工艺和侧封板是薄带连铸的核心技术之一。薄带连铸工艺要求侧封板高温陶瓷耐火材料具有优良的综合性能，必须满足以下要求：
(1)具有良好热震稳定性，热变形量小；
(2)高温下良好的力学性能强度、韧性；
(3)耐熔钢侵蚀性强；
(4)良好的绝热性能，与钢水浸润性差；
(5)材料具有适宜的抗耐磨性能。
中国专利91107479.1的说明书中，提供了一种由两层复合材料构成的侧封板，其基层是导热系数低、又有一定强度的粘土质、熔融石英质及轻质高铝层耐火材料，面层是厚度为0.5-3mm的高致密的玻璃陶瓷或搪瓷。这种做法尽管从原理上解决了材料在钢水、双辊和侧封板三结合区域的熔钢冷块问题，但面层高致密的玻璃陶瓷或搪瓷硬度太高，极易使双辊端面的铜板磨损，从而影响双辊的使用寿命。中国专利98229485.9的实用新型专利中，提到所使用侧封板材料为氮化硼。但氮化硼材料强度低，耐磨性能差。尤其是在高温条件下氮化硼易于氧化，因此单一使用氮化硼效果并不理想。
中国专利95194684.6发明了一种薄带连铸机用侧面。该侧面包括一个金属架和一个非金属材料板。该非金属材料板由两部分组成，一部分为与双辊接触的磨擦区域，另一部分为与熔钢接触的中央区域。其磨擦区域由一种至少含有15％的氮化硼材料组成。且磨擦区域由好几个相拼接的元件组成。熔钢区域最好为碳结合的陶瓷。这一专利的缺点是，侧封板不同区域材料的热膨胀性能差异大，在结合面易产生裂纹，且侧封板制造工艺复杂。
中国专利CN1092053A公布了一种赛隆(SIALON)结合碳化硅耐火陶瓷材料。该材料以改善碳化硅材料的抗热冲击等高温性能为目的，在碳化硅耐火材料中引入赛隆结合相。其特征在于以高岭土等粘土矿物及炭源形成SIALON结合相。中国专利CN1091116A公布了一种锆刚玉莫来石氮化硼复合材料，其目的是通过锆刚玉莫来石材料和氮化硼材料的综合韧化和强化，得到一种分别以锆刚玉为基料与氮化硼复合和以氮化硼为基料与锆刚玉莫来石复合的两种复合材料。其特征为上述原料直接混均后进行高温烧结，这种直接以陶瓷为结合相的复合材料合成温度太高，难以制备。
可见，若侧封材料耐磨性能过高，在使用过程中侧封材料将会磨损铜辊，造成铜辊损坏，影响铜辊的使用寿命或造成漏钢。若侧封材料耐磨性能差，则在使用过程中铜辊将会磨损侧封材料，在侧封板上形成凹槽，造成漏钢并影响铸带边部质量，如铸带边部长出毛刺等，造成废品。
发明内容
本发明的目的在于寻求一种综合性能互补的、经济性适宜的高温陶瓷侧封板耐火材料以及制造此材料的方法，能够改善氮化硼材料的高温力学性能和抗氧化性能，提高刚玉材料的抗热震性及机加工性能，同时使侧封板的制造工艺和成本优化和简单，成本降低。
本发明是这样实现的：
材料化学成分为Al2O3 50-68％，BN 5-18％，ZrO2 5-7％，SiO2 3-7％Y2O3 1-5％C 5-10％；其相组成为40-70％的刚玉相，5-20％的六方氮化硼，10-20％的SIALON和5-20％的无定形碳结合相。
该材料的制造方法如下：
a)将刚玉、氮化硼按设计配比混合并加入烧结助剂以及分散介质，
  混磨后作为原料；
b)将原料在100-200Mpa的压力下成型，制成荒坯；
c)将荒坯置入通N2和/或NH3的气氛中，1450-1600℃的温度下烧
  成并保温8-24小时，得到复合砂；
d)将复合砂按不同的粒级需求破碎，并用粘结剂将其按配比搅拌混
  均，并制成泥料，在100-200Mpa的压力下成型；
e)在通N2和/或NH3的气氛中，1150℃-1600℃温度下经6-40小
  时烧成。
所述的烧结助剂为C，Si，α-Al2O3，SiO2，ZrO2和高岭土中的一种或数种组合。
结合原先两大类材料的优点，并对复合材料的结合相进行优选。选定赛隆结合的刚玉氮化硼材料作为侧封材料的主晶相。以碳和赛隆双相结合的方式在基质和主晶相材料中同时引入氮化硼，充分均化了材料的各项性能。
具体实施方式
实施例1：
按55％刚玉、15％氮化硼、10％氧化锆、10％高岭土、10％的其它烧结助剂(均为重量百分比)混料，以无水乙醇为分散介质，在氧化铝球磨机中混磨10小时，出料后在金属模具内以150Mpa的压力下用机压成型，制成荒坯。将压制好的荒坯置入通N2的气氛的高温炉中烧成。烧成温度为1500℃，保温20小时。将烧成好的复合砂按不同的粒级需求破碎、筛分待用。
将破碎、筛分好的复合砂按最大临界粒度3mm进行配料，其中复合砂75％，α-Al2O3 5％，氮化硼3％，金属硅粉2％，高岭土5％，结合酚醛树脂粘结剂10％，进行混料后，在模具内用150Mpa的压力成型。经120℃烘干后，在1450℃条件下烧成。自然冷却后得到一种赛隆和碳双相结合的刚玉氮化硼陶瓷材料和制品。
最终产品的主要化学成分的重量百分比如下：
Al2O3   BN   ZrO2   SiO2   Y2O3     C
65.8   7.0   6.1   5.4   3.5     5.0
实施例2：
按55％刚玉、15％氮化硼、10％氧化锆、10％高岭土、10％的其它烧结助剂(均为重量百分比)混料，以无水乙醇为分散介质，在氧化铝球磨机中混磨8小时，出料后在金属模具内以100Mpa的压力下用等静压成型，制成荒坯。将压制好的荒坯置入通N2和NH3的气氛的高温炉中烧成。烧成温度为1500℃，保温24小时。将烧成好的复合砂按不同的粒级需求破碎、筛分待用。
将破碎、筛分好的复合砂按最大临界粒度3mm进行配料，其中复合砂75％，α-Al2O3 5％，氮化硼3％，金属硅粉2％，高岭土5％，结合酚醛树脂粘结剂10％，进行混料后，在模具内用150Mpa的压力成型。经120℃烘干后，在1450℃条件下烧成。自然冷却后得到一种赛隆和碳双相结合的刚玉氮化硼陶瓷材料和制品。
最终产品的主要化学成分的重量百分比如下：
Al2O3 BN ZrO2 SiO2 Y2O3 C
68.0   5.0   5.0   7.0   1.0     8.4
实施例3：
按55％刚玉、15％氮化硼、10％氧化锆、10％高岭土、10％的其它烧结助剂(均为重量百分比)混料，以无水乙醇为分散介质，在氧化铝球磨机中混磨12小时，出料后在金属模具内以200Mpa的压力下用机压或等静压成型，制成荒坯。将压制好的荒坯置入通NH3的气氛的高温炉中烧成。烧成温度为1500℃，保温8小时。将烧成好的复合砂按不同的粒级需求破碎、筛分待用。
将破碎、筛分好的复合砂按最大临界粒度3mm进行配料，其中复合砂75％，α-Al2O3 5％，氮化硼3％，金属硅粉2％，高岭土5％，结合酚醛树脂粘结剂10％，进行混料后，在模具内用150Mpa的压力成型。经140℃烘干后，在1450℃条件下烧成。自然冷却后得到一种赛隆和碳双相结合的刚玉氮化硼陶瓷材料和制品。
最终产品的主要化学成分的重量百分比如下：
Al2O3   BN   ZrO2   SiO2   Y2O3   C
50.0   18.0   7.0   3.0   5.0   10.0
实施例4：
按55％刚玉、15％氮化硼、10％氧化锆、10％高岭土、10％的其它烧结助剂(均为重量百分比)混料，以无水乙醇为分散介质，在氧化铝球磨机中混磨11小时，出料后在金属模具内以140Mpa的压力下用机压成型，制成荒坯。将压制好的荒坯置入通N2和NH3的气氛的高温炉中烧成。烧成温度为1500℃，保温16小时。将烧成好的复合砂按不同的粒级需求破碎、筛分待用。
将破碎、筛分好的复合砂按最大临界粒度3mm进行配料，其中复合砂75％，α-Al2O3 5％，氮化硼3％，金属硅粉2％，高岭土5％，结合沥青粘结剂10％，进行混料后，在模具内用150Mpa的压力成型。经140℃烘干后，在1450℃条件下烧成。自然冷却后得到一种赛隆和碳双相结合的刚玉氮化硼陶瓷材料和制品。
最终产品的主要化学成分的重量百分比如下：
Al2O3   BN   ZrO2   SiO2   Y2O3   C
50.0   18.0   7.0   6.8   5.0   9.5
对上述实施例所得到的最终材料与原先材料进行比较试验发现，两者在热震稳定性，热变形量，高温条件下的力学性能强度以及耐熔钢侵蚀性方面都非常接近。而原先材料颗粒料的硬度较高，容易在使用过程中磨损铜辊，造成铜辊损坏，影响铜辊的使用寿命或造成漏钢。本发明实施例所制得的材料具有均衡的、适宜的抗耐磨性能，从而改善了氮化硼材料的高温力学性能和抗氧化性能，提高刚玉材料的抗热震性及机加工性能。

Claims (10)

1.一种高温陶瓷耐火材料，其特征在于，其化学成分为Al2O3 50-68％，BN 5-18％，ZrO2 5-7％，SiO2 3-7％，Y2O3 1-5％，C 5-10％；其相组成为40-70％的刚玉相，5-20％的六方氮化硼相，10-20％的赛隆相和5-20％的无定形碳结合相。
2.如权利要求1所述的一种高温陶瓷耐火材料，其进一步特征在于，所述氮化硼比例为15％。
3.一种高温陶瓷耐火材料的制造方法，其特征在于，制造步骤如下：
a)将刚玉、氮化硼按设计配比混合并加入烧结助剂以及分散介质，混
  磨后作为原料；
b)将原料在100-200Mpa的压力下成型，制成荒坯；
c)将荒坯置入通N2和/或NH3的气氛中，1450-1600℃的温度下烧成
  并保温8-24小时，得到复合砂；
d)将复合砂按不同的粒级需求破碎，并用粘结剂将其按配比搅拌混匀，
  制成泥料，在100-200Mpa的压力下成型；
e)在通N2和/或NH3的气氛中，1150℃-1600℃温度下经6-40小时
  烧成。
4.如权利要求3所述的高温陶瓷耐火材料的制造方法，其进一步特征在于，步骤a)所述的分散介质为无水乙醇。
5.如权利要求3所述的高温陶瓷耐火材料的制造方法，其进一步特征在于，步骤a)所述的烧结助剂为C，Si，α-Al2O3，SiO2，ZrO2和高岭土中的一种或数种组合。
6.如权利要求3所述的高温陶瓷耐火材料的制造方法，其进一步特征在于，步骤a)所述的混磨是在刚玉球磨机中，混磨时间为8-12小时。
7.如权利要求3所述的高温陶瓷耐火材料的制造方法，其进一步特征在于，步骤d)所述粘结剂为含碳粘结剂。
8.如权利要求7所述的高温陶瓷耐火材料的制造方法，其进一步特征在于，所述含碳粘结剂为酚醛树脂或沥青。
9.如权利要求3所述的高温陶瓷耐火材料的制造方法，其进一步特征在于，步骤b)和d)所述的压力成型采用机压或等静压。
10.如权利要求3所述的高温陶瓷耐火材料的制造方法，其进一步特征在于，在烧成过程中，粘结剂中的一部分碳形成碳结合网络，另一部分碳通过碳热还原反应： ，形成Z值为1-4的Si6-zAlzOzN8-z赛隆结合相。
CN 02136175 2002-07-24 2002-07-24 一种高温陶瓷耐火材料及其制造方法 Expired - Fee Related CN1255354C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 02136175 CN1255354C (zh) 2002-07-24 2002-07-24 一种高温陶瓷耐火材料及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 02136175 CN1255354C (zh) 2002-07-24 2002-07-24 一种高温陶瓷耐火材料及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1470473A true CN1470473A (zh) 2004-01-28
CN1255354C CN1255354C (zh) 2006-05-10

Family

ID=34146338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 02136175 Expired - Fee Related CN1255354C (zh) 2002-07-24 2002-07-24 一种高温陶瓷耐火材料及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1255354C (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1293015C (zh) * 2004-04-14 2007-01-03 哈尔滨工业大学 一种高温结构陶瓷材料SiBONC的制备方法
CN1300058C (zh) * 2004-08-25 2007-02-14 武汉科技大学 一种钢包透气塞用赛隆刚玉质耐火材料及制备方法
CN101798232A (zh) * 2009-12-22 2010-08-11 山东宇佳新材料有限公司 一种赛隆-碳化硅-刚玉复合耐火材料的制备方法
CN101381241B (zh) * 2008-10-16 2011-06-15 武汉科技大学 一种用于上水口的多孔透气耐火材料及其生产方法
CN102161082A (zh) * 2010-02-23 2011-08-24 上海柯瑞冶金炉料有限公司 薄带连铸用侧封板及制造方法
CN103803951A (zh) * 2013-12-23 2014-05-21 苏州宏泉高压电容器有限公司 一种陶瓷材料及其制备方法
CN104710181A (zh) * 2015-02-11 2015-06-17 安徽华通铸业有限公司 真空铸造铝合金铸件用隔热耐火材料
CN105113705A (zh) * 2015-08-06 2015-12-02 安徽铭源新型建材科技有限公司 一种保温耐磨内墙板

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102135131B (zh) * 2006-12-20 2013-03-13 Ntn株式会社 轮毂单元

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1293015C (zh) * 2004-04-14 2007-01-03 哈尔滨工业大学 一种高温结构陶瓷材料SiBONC的制备方法
CN1300058C (zh) * 2004-08-25 2007-02-14 武汉科技大学 一种钢包透气塞用赛隆刚玉质耐火材料及制备方法
CN101381241B (zh) * 2008-10-16 2011-06-15 武汉科技大学 一种用于上水口的多孔透气耐火材料及其生产方法
CN101798232A (zh) * 2009-12-22 2010-08-11 山东宇佳新材料有限公司 一种赛隆-碳化硅-刚玉复合耐火材料的制备方法
CN101798232B (zh) * 2009-12-22 2012-09-26 山东宇佳新材料有限公司 一种赛隆-碳化硅-刚玉复合耐火材料的制备方法
CN102161082A (zh) * 2010-02-23 2011-08-24 上海柯瑞冶金炉料有限公司 薄带连铸用侧封板及制造方法
CN102161082B (zh) * 2010-02-23 2013-10-30 上海柯瑞冶金炉料有限公司 薄带连铸用侧封板及制造方法
CN103803951A (zh) * 2013-12-23 2014-05-21 苏州宏泉高压电容器有限公司 一种陶瓷材料及其制备方法
CN103803951B (zh) * 2013-12-23 2016-08-17 苏州宏泉高压电容器有限公司 一种陶瓷材料及其制备方法
CN104710181A (zh) * 2015-02-11 2015-06-17 安徽华通铸业有限公司 真空铸造铝合金铸件用隔热耐火材料
CN105113705A (zh) * 2015-08-06 2015-12-02 安徽铭源新型建材科技有限公司 一种保温耐磨内墙板

Also Published As

Publication number Publication date
CN1255354C (zh) 2006-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102173792B (zh) 一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料及其制备方法
CN102227389A (zh) 制造耐火材料的材料成分及其使用和耐火成型件及其制造方法
CN101045636A (zh) 一种矾土基红柱石－SiC－C质砖、制作方法及其应用
CN106938923B (zh) 硅刚玉耐磨复合砖
CN111362676A (zh) 一种高耐磨快干耐火浇注料及其制备方法
CN107573079B (zh) 薄带连铸用氮化硼基陶瓷侧封板材料及其制备方法和应用
CN1470473A (zh) 一种高温陶瓷耐火材料及其制造方法
CN1950313A (zh) 陶瓷配料及适于耐火应用的相关产品
CN101439976A (zh) 用于制作浸入式水口的组合物
CN1332707A (zh) 复合材料
CN111875398A (zh) 氮化物-碳化硅-镁铝尖晶石复相耐火材料制品及制备方法
CN1176236A (zh) 一种浸入式水口耐火材料的制造方法
CN1424162A (zh) 薄板还连铸用浸入式水口及其制造方法
CN112679212A (zh) 一种渣浆泵用氮化物结合碳化硅耐磨陶瓷件的制备方法
CN113979761B (zh) 一种三元复合自修复免烧滑板砖及其制备方法
CN112624743B (zh) 一种浇注成型的转炉出钢口挡渣用滑板砖及生产方法
TWI408119B (zh) A molded film for glass hard disk substrates
CN1176766C (zh) 非预热铝碳锆质浸入式水口及其制造方法
DePoorter et al. Structural ceramics
CN1283394C (zh) 一种铝锆碳－氮化硼复合侧封板及其制造方法
CN107459355B (zh) 一种薄带铸轧用工业陶瓷材料及其制备方法
CN1176764C (zh) 连铸无碳水口的制作工艺
CN110937907A (zh) 一种用于水泥窑过渡带的节能型莫来石-刚玉-碳化硅耐火砖及其制备方法
CN109133958B (zh) 一种原位定向非氧化物增强碳化硅砖及其制备方法
EP2695868B1 (en) Refractory material

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060510

Termination date: 20130724