CN1727309A - 一种连铸用耐火材料及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐火材料，特别涉及一种在连铸生产用于制作防堵塞浸入式水口防堵塞内衬的耐火材料。解决了现有容易产生氧化铝堵塞、钢水侵蚀和抗热震性能差的缺陷。一种连铸用耐火材料，其组成成分的重量百分数如下：锆莫来石：30～80％，β－赛隆：5～40％，氧化铝、熔融石英、碳化硅、金属硅、碳化硼中的一种或数种0～30％；外加结合剂：酚醛树脂、磷酸二氢铝、硅溶胶的一种或数种4～8％。本发明用于连铸钢，特别是含铝量高的铝镇静钢，可有效地防止熔钢中铝附着造成的水口堵塞。

Description

一种连铸用耐火材料及其用途
技术领域：本发明涉及耐火材料，特别涉及一种在连铸生产用于制作防堵塞浸入式水口防堵塞内衬的耐火材料。
背景技术：现有的铝碳质浸入式水口除了机械损毁和蚀损外，连铸过程中也会产生堵塞现象。特别是在浇铸铝镇静钢时，常因钢液中Al2O3等夹杂物沉积在水口内壁而发生堵塞，而影响到连铸的连续作业。同时粘附在水口内表面的夹杂物，在浇铸过程中可能脱落掉入钢水中，造成连铸坯中的非金属夹杂，从而影响连铸钢坯的质量。水口中容易产生沉积附着的部位主要包括浸入式水口渣线以下内壁及吐出口周围的部位。
为了防止水口堵塞，现在主要采用以下几种方式，1、吹气型水口，氩气是通过水口的透气衬强制吹入的，在水口内孔壁上形成一个惰性气体层，阻止了氧化铝附着。在水口内吹氩气，虽可一定程度上减轻水口堵塞，但存在使钢坯质量恶化的问题，即在板坯凝固过程中，由于氩气的分解作用而使钢形成针眼的缺陷。
2、阶梯型水口和旋流子水口，阶梯型水口的内壁采用阶梯型后可改变水口内钢水的流动状态，从而改善氧化铝堵塞现象；旋流子水口也是通过改变水口内钢水的流动状态来减少氧化铝堵塞的。对于连浇次数高的情况下，这两种水口防堵效果还不能满足要求。其次，阶梯型水口存在制作难度大的问题。
3、防堵塞内壁水口，日本专利特开平4-224061提出了CaO-ZrO2-C内衬材料。中国专利CN 1062248C公开了一种防氧化铝堵塞的材料，即在锆碳材料或锆莫来石碳材料中加入氟化钙。这两种专利均是利用氧化铝易与内衬材料中的CaO或氟化钙反应形成低熔物，达到防止氧化铝沉积的目的。随着浇铸时间的延长，防堵塞效果不佳，其次CaO-ZrO2-C内衬材料存在易水化的问题。日本专利特开2003-145265提出一种无碳的Al2O3-MgO质防堵塞内衬材料。该专利采用低导热的内衬材料，可降低钢种氧化铝的析出和内衬表面的粗糙化，从而减少氧化铝堵塞。但该种材料仍存在抗热震差的问题，不能完全满足使用要求。
关于铝碳质浸入式水口中Al2O3的沉积附着机理，不同研究者的描述不尽相同，但在以下几点上的看法是一致的。(1)水口耐火材料的高导热性能会促使钢液中氧化物的析出及在水口内壁面的沉积；(2)水口中钢液偏流所造成的死角以及钢液对水口内衬的化学润湿性也会促进钢液中氧化物在水口内壁面的沉积；(3)水口的透气性及水口耐火材料中各组份的氧化还原反应为钢液提供了氧源，从而促进了钢液中金属铝的氧化，进而造成钢液中脱氧产物在水口内壁面的沉积；(4)耐火材料表面的脱碳粗糙化也有利于钢液中氧化物在水口内壁面的沉积。从水口中Al2O3的沉积附着机理可以知道，由于高石墨含量导致水口的高导热性以及容易脱碳是造成水口堵塞的主要原因之一。
发明内容：本发明的目的是提供一种连铸用耐火材料及其用途，解决浸入式水口容易产生氧化铝堵塞、钢水侵蚀和抗热震性能差的技术问题。它在用于连铸钢，特别是含铝量高的铝镇静钢，可有效地防止熔钢中铝附着造成的水口堵塞，而且寿命相当长。本发明的技术方案是：一种连铸用耐火材料，采用锆莫来石材料、β-赛隆材料为主要原料，还可以加入耐火材料常用的氧化铝、熔融石英、碳化硅、金属硅、碳化硼中的一种或数种。连铸用耐火材料组成成分的重量百分数如下：
锆莫来石：30～80％
β-赛隆： 5～40％
氧化铝、熔融石英、碳化硅、金属硅、碳化硼中的一种或数种0～30％
外加结合剂：酚醛树脂、磷酸二氢铝、硅溶胶的一种或数种4～8％。
制造方法为：采用锆莫来石、β-赛隆为主要原料，采用酚醛树脂、磷酸二氢铝、硅溶胶的一种或数种为结合剂。经常规的造粒、干燥后与铝碳本体、锆碳渣线复合，用等静压成型后烧结，即可制成所需的浸入式水口。
本发明中，采用锆莫来石、β-赛隆为主要原料，酚醛树脂等为结合剂所制备的防堵塞内衬浸入式水口，具有较高的抗氧化铝沉积和抗热震性能。锆莫来石材料和β-赛隆材料都具有优异的抗热震性能和极佳的抗钢水侵蚀性能。以锆莫来石、β-赛隆为主要原料的无碳内衬材料具有低的导热率和高的抗热震性能，它在浇铸铝镇静钢时可有效地防止熔钢中铝附着造成的水口堵塞，而且寿命相当长。
本发明的有益效果是：同吹气水口相比，吹气水口在板坯凝固过程中，由于氩气的分解作用而使钢形成针眼的缺陷，本发明的浸入式水口不会产生存在使钢坯质量恶化的问题。同阶梯式和旋流子水口相比，防堵塞效果更佳，制作难度不大。同CaO-ZrO2-C内衬材料或添加氟化钙的锆莫来石碳内衬材料相比，防堵塞效果更佳，寿命更长。同无碳的Al2O3-MgO质防堵塞内衬材料相比，抗热震性能更佳，水口事故率低。以该耐火材料作为防堵塞内衬的浸入式水口在抗氧化铝堵塞、抗热震性能是极佳的。它在用于连铸钢，特别是含铝量高的铝镇静钢，可有效地防止熔钢中铝附着造成的水口堵塞。
具体实施方式：
实施例1-6本发明防堵塞浸入式水口内衬材料成分的重量百分数及特性见表1，表2列出了比较例成分的重量百分数及特性。
        表1  本实施例的成分(重量百分数)和特性
            配方号   1   2   3   4   5   6
  原料组成(％)   锆莫来石   75   75   65   55   45   35
  β-赛隆   25   10   20   20   25   35
  熔融石英   9   5   10   6   -
  氧化铝   -   4   9   20   -
  碳化硅   3   2   2   1   2
  B4C   1   1   1   0.5   2
  Si   2   3   3   2.5   2
  磷酸二氢铝(外加)   2   2   2   3
  硅溶胶(外加)   6   2   2   2
  酚醛树脂(外加)   5   3   4   4
  性能   显气孔，％   17   18   17   18   18   16
  耐压强度，MPa   18   20   22   23   19   21
  抗折强度，MPa   4.7   5.3   5.2   5.6   4.8   5.1
  防堵塞效果   优   优   优   优   优   优
  抗热震性   优   优   优   优   优   优
  使用寿命   长   长   长   长   长   长
  储存期   长   长   长   长   长   长
表2  其它防堵塞内衬材料的成分(重量百分数)和特性
  ZrO2-CaO-C   ZrO2-CaF2-C   Al2O3-MgO
  ZrO2   40～50   68   -
  CaO   10～30   2   -
  石墨   15-20   18   -
  Al2O3   -   -   80～85
  MgO   -   -   5～10
  CaF2   -   17   -
  显气孔，％   19   16   16～18
  耐压强度，MPa   24.6   24.8   -
  抗折强度，MPa   6.5   6.0   -
  抗热震性能   优   优   中
  防堵塞效果   中   中   优
  使用寿命   中   中   长
  储存期   短   长   长
预计发明推广的可行性及前景：水口堵塞一直是困扰钢厂的一个问题。无碳防堵塞内衬是解决浸入式水口堵塞的有效方式。

Claims (2)

1、一种连铸用耐火材料，其组成成分的重量百分数如下：
锆莫来石：30～80％
β-赛隆：5～40％
氧化铝、熔融石英、碳化硅、金属硅、碳化硼中的一种或数种0～30％；
外加结合剂的重量百分数：酚醛树脂、磷酸二氢铝、硅溶胶的一种或数种4～8％。
2、权利要求1所述的连铸用耐火材料用于制造防堵塞浸入式水口防堵塞内衬的应用。
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