專利名稱：一種鎂鋯碳質滑動水口的制備方法
技術領域：
本發明涉及鋼包冶金控流耐火材料領域，尤其是一種鎂鋯碳質滑動水口的制備方法。
背景技術：
目前鋼包冶金控流普遍采用的鋁碳、鋁鋯碳質滑動水口，可以滿足普通鋼種的使用壽命要求，且使用狀態穩定。但在澆注高氧鋼、鈣處理鋼等特殊鋼種時，鋁碳、鋁鋯碳質滑動水口存在抗氧化性差、不耐化學侵蝕、抗渣性差等問題，大大限制了滑動水口使用壽命及使用穩定性。采用普通鎂質滑動水口雖可大大改善滑動水口的抗化學侵蝕、抗渣性等性能，但由于鎂砂原料的熱膨脹系數大、熱震穩定性能差等原因，在使用過程中會因熱應力產生裂紋，反復使用裂紋會急劇擴大，鋼水易滲透進入裂縫，使滑動水口板間夾鋼，嚴重時會導致漏鋼事故的發生。中國專利公開(公告)號CN101786889A，名稱為“氧化鋯尖晶石質水口磚”，公開內容中介紹了一種由純度大于94%的氧化鋯；鋁鎂尖晶石；剛玉、鋯剛玉、鋯莫來石、鋯英砂中的一種或多種組合成分而組成的，生產加工的一種氧化鋯尖晶石質滑動水口磚。能滿足澆注高氧鋼、鈣處理鋼的使用要求，具有抗鋼水侵蝕、耐沖刷、熱震穩定性好、使用壽命長的特點。采用氧化鋯尖晶石質滑動水口雖可滿足高氧鋼、鈣處理鋼澆注壽命要求且使用穩定,但由于原料成本相對過高,大大增加了滑動水口的生產成本,產品經濟效益并不理想。以上問題的存在很大程度上制約了用于澆注高氧鋼、鈣處理鋼等特殊鋼種的滑動水口材質選擇，從生產成本和使用壽命及使用穩定性綜合考慮很難達到一個平衡。
發明內容
本發明提供了一種鎂鋯碳質滑動水口的制備方法，解決用于高氧鋼、鈣處理鋼的鋁碳、鋁鋯碳質、鎂質滑動水口各材質存在的抗氧化性差、熱震穩定性差、不耐化學侵蝕、抗渣性差等綜合問題，通過對鎂鋯碳滑動水口的材質優化，提高滑動水口的高溫強度、結構致密性、熱震穩定性、耐熱熔損性和抗熱剝落性，大大延長滑動水口使用壽命。同時實現滑動水口生產成本的合理降低和控制。本發明提供的一種鎂鋯碳質滑動水口的制備方法，包括以下內容一 .組成鎂鋯碳質滑動水口的質量百分比配方電熔鎂砂50-65% ;電熔鎂鋯砂15-25% ;電熔鎂鋁尖晶石10-15% ;金屬Al粉 3-5% ;金屬Si粉3-5% ;炭素材料2-5% ;防氧化劑1.0-3. 0%，外加酚醛樹脂2. 0-3. 0%o上述配方中，電熔鎂砂的有效成分質量百分比為MgO > 98%，，電熔鎂砂粒度分別為;< O. 075mm，加入量質量百分比分別為:25-30% ；10-15% ； 15-20上述配方中電熔鎂鋯砂質量百分比化學組成如下MgO彡90% ;Zr02 4_6%，電熔鎂鋯砂粒度分別為l-0mm;< 0. 075_，加入量分別為10-15%;5-10%。引入電熔鎂鋯砂，由于原料體積密度大、抗侵蝕性能好且氧化鋯具有相變增韌的作用，可以明顯改善制品的致密性，降低熱膨脹率，提高抗熱震性能及抗侵蝕性能。上述配方中電熔鎂鋁尖晶石質量百分比化學組成如下MgO ^ 30 % ；A1203 60-72% ；Mg0+Al203彡97%,電熔鎂鋁尖晶石粒度為3_lmm，加入量為10-15%。引入電熔鎂鋁尖晶石，可使制品的熱震穩定性改善，抗熱剝落性提高，減少和抑制熱裂紋的產生和擴大。上述配方中金屬Al粉粒度為O. 045-0. 075mm，添加質量百分比3-5%。引入金屬 Al粉既可實現抗氧化的作用，又能夠形成中溫(600-900°C)金屬結合，提高滑動水口的中溫強度，并有效抑制裂紋的發生和擴大。上述配方中金屬Si粉粒度為< O. 075mm，添加質量百分比3_5%。引入金屬Si粉既可實現抗氧化的作用，又能夠形成高溫(1400°C以上)金屬結合，提高滑動水口的高溫強度，并有效抑制裂紋的發生和擴大。上述配方中炭素材料為炭黑和活性浙青中的一種或兩種組合，炭黑粒度小于 IOOnm,活性浙青粒度小于O. 075mm。合理控制炭素材料加入量即可改善材質熱震穩定性、又可改善由于碳含量過高引起的抗氧化性能惡化。所述防氧化劑選用碳化硅SiC、碳化硼B4C中的一種或兩種組合，粒度小于 O. 045mm。外加酚醛樹脂作為結合劑，可保證制品良好的結合力，穩定的結構致密性，良好的機械強度。以上配方可用于100-300噸鋼包控流滑動水口生產。二 .鎂鋯碳質滑動水口的制備過程為按上述配方組成比例，稱量原料，將粒度< O. 075mm的電熔鎂砂、電熔鎂鋯砂、 金屬鋁、金屬硅、碳素材料、及抗氧化劑的細粉料，在預混機中預先混合1-2小時；將電熔鎂砂、電熔鎂鋯砂、電熔鎂鋁尖晶石的大中顆粒料，大顆粒粒度> Imm,中顆粒粒度為 I-Omm,在泥碾機中混合3-5分鐘后，加入酚醛樹脂混合5_10分鐘，再與預混機中的料混合30-50分鐘，即得成型泥料，采用摩擦壓磚機成型，成型壓力180-250MPa，成型后產品經 110-150°C干燥，干燥時間12-24小時，于700 850°C還原氣氛下燒成；再經浸油、焙燒、打箍、鉆孔、研磨、貼面、涂層后即得滑動水口產品。 與現有技術相比，本發明的有益效果是在配方中引入鎂砂和鎂鋯砂、鎂鋁尖晶石原料，提高了滑動水口的抗侵蝕性能及抗渣性能；合理控制炭源選擇和加入量，能保持合理的熱震穩定性，并改善制品的抗氧化性能；產品使用過程中通過金屬Al和金屬Si在中、高溫階段分別熔融燒結形成階段性結構增強，使滑動水口的結合強度大大提高，減少了滑動水口因熱震引起的裂紋，能顯著提高滑動水口的高溫綜合性能，延長滑動水口使用壽命，為澆注高氧鋼、鈣處理鋼等特殊鋼種的滑動水口材質選擇提供可靠保障，并實現滑動水口生產成本的合理降低和控制。
具體實施例方式表I是一種鎂鋯碳質滑動水口的制備方法的四個實施例具體配方及其產品指標， 其制備過程與發明內容描述相同。
表2是各種材質鎂鋯碳質滑動水口主要性能指標對比。表I
組分粒度(mm)質量百分比，％實施例一一二四電熔鎂砂質量百分比，MgO彡98%。3-125-30252830301-010-1512101015<0.07515-2018151515電熔鎂鋯砂質量百分比，MgO 290%; ZrO2 4-6%。1-010-1510151510<0.0755-10881010電熔鎂鋁尖晶石質量百分比，MgO 230%; Al2O3 60-72%； MgO+Al2O 侖 97%。3-110-1515121010金屬Al微粉0.045-0.0753-53333金屬Si微粉<0.0753-53333C素材料活性浙青<0. 075mm2-54422炭黑< I OOnm防氧化劑(SiC或B4C粉)<0.0451.0-3.02222酚醛樹脂(外加)-2.0-3.02.52.52.52.5性能指標(浸油焙燒后)顯氣孔率，％3-106.75.24.56.5體積密度，g/cm33.10-3.183.103.143.163.11耐壓強度，Kg/cm21500-23001850197021001900表權利要求
1. 一種鎂鋯碳質滑動水口的制備方法，其特征在于該方法包括以下內容一.鎂鋯碳質滑動水口的質量百分比配方電熔鎂砂50-65%、電熔鎂鋯砂15-25%、電熔鎂鋁尖晶石10-15%、金屬Al粉3_5%、 金屬Si粉3-5 %、炭素材料2-5 %、防氧化劑I. 0-3. O %、外加酚醛樹脂2. 0-3. O %，其中，電熔鎂砂的有效成分質量百分比為MgO ^ 98%,電熔鎂砂粒度分別為3-lmm、l-0mm、 < O. 075mm,加入量質量百分比分別為25-30%、10-15%、15-20%;其中電熔鎂鋯砂質量百分比化學組成如下=MgO ^ 90%, ZrO2 4-6%，電熔鎂鋯砂粒度分別為I-Omm,< O. 075mm, 加入量分別為10-15%、5-10%;中電熔鎂鋁尖晶石質量百分比化學組成如下MgO彡30%; Al2O3 60-72%；Mg0+Al203彡97%，電熔鎂鋁尖晶石粒度為3-1_，加入量為10-15%;其中金屬Al粉粒度為O. 045-0. 075mm，添加質量百分比3-5% ;其中金屬Si粉粒度為< O. 075mm, 添加質量百分比3-5% ;其中炭素材料為炭黑和活性浙青中的一種或兩種組合，炭黑粒度小于IOOnm,活性浙青粒度小于O. 075mm ;其中防氧化劑選用碳化娃SiC、碳化硼B4C中的一種或兩種組合，粒度小于O. 045mm ；二.鎂鋯碳質滑動水口的制備過程為按上述配方組成比例，稱量原料，將粒度< O. 075mm的鎂砂、鎂鋯砂、金屬鋁、金屬硅、 活性浙青、炭黑、及抗氧化劑細粉料，在預混機中預先混合1-2小時；將鎂砂、鎂鋯砂、鎂鋁尖晶石的大中顆粒料，大顆粒粒度> Imm,中顆粒粒度為1-Omm，在泥碾機中混合3-5分鐘后，加入酚醛樹脂混合5-10分鐘，再與預混機中的料混合30-50分鐘，即得成型泥料，采用摩擦壓磚機成型，成型壓力180-250MPa，成型后產品經110_150°C干燥，干燥時間12-24小時，于700 850°C還原氣氛下燒成；再經浸油、焙燒、打箍、鉆孔、研磨、貼面、涂層后即得滑動水口產品。
全文摘要
本發明公開了一種鎂鋯碳質滑動水口的制備方法，解決滑動水口各材質存在的抗氧化性差、熱震穩定性差、不耐化學侵蝕、抗渣性差等綜合問題。組成鎂鋯碳質滑動水口的質量百分比配方為電熔鎂砂50-65％；電熔鎂鋯砂15-25％；電熔鎂鋁尖晶石10-15％；金屬Al粉3-5％；金屬Si粉3-5％；炭素材料2-5％；防氧化劑1.0-3.0％，外加酚醛樹脂2.0-3.0％；鎂鋯碳質滑動水口的制備過程為按上述配方組成比例，稱量原料，放入泥碾混練，即得成型泥料，采用摩擦壓磚機成型，成型后產品經干燥，燒成，再經浸油、焙燒、打箍、鉆孔、研磨、貼面、涂層后即得滑動水口產品。本發明能顯著提高滑動水口的高溫綜合性能，延長滑動水口使用壽命，并實現滑動水口生產成本的合理降低和控制。
文檔編號C04B35/66GK102584293SQ20121004495
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者李國華, 田琳, 陳樹江 申請人:遼寧科技大學