專利名稱：含無定形硼的不燒金屬結合鋁碳鋯質滑動水口耐火磚及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種煉鋼用滑動水口耐火材料，特別是涉及一種含無定形硼的不燒金屬結合鋁碳鋯質滑動水口耐火材料及其生產方法。
背景技術：
隨著煉鋼工藝的發展，滑動水口用耐火材料的使用條件要求日益苛刻。為了提高滑動水口耐火材料的使用壽命，當耐火材料與熔融材料相接觸時，要防止它與熔融材料例如液態鋼水和熔渣進行反應。滑動水口磚的損壞，一是由于液態金屬和熔渣的化學作用，再者是由于熔融金屬的快速熱沖擊引起的裂紋和剝落以及液態金屬的磨損等物理作用。因此，為了能穩定操作，必須采用具有抗熱沖擊和抗侵蝕性能較好的水口磚。目前的滑動水口磚主要有添加金屬硅粉末燒成的鋁鋯碳、鋁碳等碳結合的耐火材料以及添加聚甲基硅烷或有機硅樹脂的不燒鋁碳材料。以碳結合的燒成鋁碳和鋁碳鋯滑板基本可以滿足鋼廠的使用要求，但由于高溫強度不高，存在使用壽命短、滑動區拉毛及夾冷鋼等問題。此外，對于碳結合的燒成鋁碳滑板、鋁碳鋯滑板，存在燒成費用高、生產周期長的缺點，而且燒成后需油浸浙青，生產過程中會污染環境。對于不燒的鋁碳滑板基本可以滿足中小鋼包和中間包的使用要求，但由于抗熱震性能不夠理想，在大型鋼包上使用有放射狀裂紋產生，存在使用壽命短的問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于:克服現有技術中的缺陷，提出一種含無定形硼的不燒金屬結合鋁碳鋯質滑動水口磚及其生產方法，該產品具有強度高、抗鋼水侵蝕、抗沖刷、抗氧化和抗熱震好等優點。本發明的技術方 案: 一種含無定形硼的不燒金屬結合鋁碳鋯質滑動水口磚，該磚由下述重量百分比的原料組成，0.2-5%的無定形硼、55-78%的剛玉、5-15%的碳化硅、10-20%的鋯莫來石、2-5%的石墨、3-7%的鋁硅合金和1-3%的鋰基膨潤土，以上原料總重量為100%，外加上述原料總量4-6%的酚醛樹脂結合劑。所述剛玉包括剛玉粉和剛玉顆粒，剛玉粉和剛玉顆粒的重量比為1:1.2-2.5,剛玉粉的粒度< 400目，剛玉顆粒包括I謹 <粒度< 3謹、0.5謹 <粒度< I謹和粒度< 0.5謹的顆粒三種，三種剛玉顆粒的重量比為2-4:1-2.5:1。所述石墨為粒度< 200目的鱗片石墨粉；所述鋁硅合金為質量比1:1的鋁和單質硅的合金粉，粒度< 500目；所述無定形硼為粒度< 1000目的無定形硼粉，鋰基膨潤土為粒度彡325目的鋰基膨潤土粉；其中鋯莫來石的粒度彡1mm，碳化硅的粒度彡0.5mm。所述含無定形硼的不燒金屬結合鋁碳鋯質滑動水口磚的生產方法，包括以下步驟，(1)按配比稱量各原料，將其中的粉狀原料加入混練機中混勻，得到混合粉料；
(2)將其中的顆粒料加入濕碾機中，然后加入酚醛樹脂，酚醛樹脂分兩次加入，先加入2/3重量的酚醛樹脂，混合均勻，再加入所述混合粉料和余下的酚醛樹脂，進一步混合均勻得到泥料；將混合好的泥料經摩擦壓力機壓制成型，然后干燥、套箍、磨制、涂布，即得到所述的鋁碳鋯質滑動水口磚。其中干燥要求如下:由室溫經12_14h升溫至80°C，經10_12h由80°C升溫至1500C，經8-10h由150°C升溫至230± 10°C，然后在230± 10°C保溫6_12h，經自然冷卻至室溫。本發明的積極有益效果:
1、本發明采用剛玉、碳化硅、鋯莫來石、石墨、鋁硅合金、鋰基膨潤土為主要原料，添加抗氧化較好的無定形硼，采用酚醛樹脂結合劑制備成鋁碳鋯質滑動水口磚，該產品在400-1600°C的溫度范圍內具有優異的抗氧化性能和較高強度，抗鋼水侵蝕、抗沖刷、抗氧化和抗熱震等性能較好。具體性能見表I。2、本發明采用的原料鋁硅合金粉，是一種較好的抗氧化劑，它不僅可提高含碳耐火材料的抗氧化性，還可以提高材料的高溫抗折強度和抗沖刷性，并且其抗水化性能優于普通金屬鋁粉；其中鋰基膨潤土能對酚醛樹脂進行改性，提高產品的耐壓強度；引入石墨能提高材料的抗熱震性能，克服一般材料的易斷裂、韌性差的缺點，另外石墨與鋼液難以浸潤，能提高材料的抗侵蝕和抗氧化性能。3、本發明方法同傳統燒成的鋁碳鋯質滑動水口磚相比，本發明不需要燒成和油浸浙青，工藝簡化，生產周期短，不污染環境，綜合效益較好；產品同不燒的鋁碳滑動水口磚相t匕，該產品的抗熱震和抗侵蝕性能優異，能夠在大型鋼包上使用，并且使用壽命較長。4、本發明產品在使用過`程中能有效減輕在500-700°C下酚醛樹脂的氧化問題。這是由于無定形硼在空氣氣氛中300°C即開始氧化，700°C可以燃燒，其氧化產物和燃燒產物為低熔點(450°C)的三氧化二硼，大量低熔點的三氧化二硼填充了滑動水口磚的氣孔，阻塞了氧氣傳輸通道，從而起到防氧化作用。普通酚醛樹脂在500°C以上開始氧化，而無定形硼在500°C即開始起防氧化作用，二者結合保證了滑板在各個溫度段的性能穩定，這是其它硼化物所無法代替的。5、本發明產品可以在鋼鐵工業的大、中型鋼包上和中間包上使用，壽命較長，市場潛力較大，適宜于推廣應用。
具體實施例方式以下實施例僅為了進一步說明本發明，并不表示對本發明的任何限制。文中如沒有特別說明，其中的百分含量均為重量百分含量。實施例1:一種含無定形硼的不燒金屬結合鋁碳鋯質滑動水口磚及其生產方法
1、原料組成:用重量百分比表示，包括56.2%的剛玉、0.3%的無定形硼、15%的碳化硅、20%的鋯莫來石、3%的石墨、3.5%的鋁硅合金和2%的鋰基膨潤土，外加上述原料總量5%的酚醛樹脂結合劑。其中剛玉包括剛玉粉和剛玉顆粒，剛玉粉粒度彡400目，占24.2% ;剛玉顆粒包括1mm <粒度< 3mm占16%、0.5mm <粒度< Imm占10%、粒度< 0.5mm的顆粒占6%。
無定形硼為粒度< 1000目無定形硼粉；碳化娃的粒度< 0.5mm,錯莫來石的粒度(1mm，石墨為粒度彡200目的鱗片石墨粉；鋁硅合金為質量比1:1的鋁和單質硅的合金粉，粒度< 500目；鋰基膨潤土為粒度< 325目的鋰基膨潤土粉。2、生產方法:
按配比稱量各原料，將其中的粉料如剛玉粉、鋁硅合金粉、磷片石墨粉、無定形硼粉和鋰基膨潤土粉加入混練機中混勻，得到混合粉料；將其中的顆粒料如剛玉顆粒、鋯莫來石、碳化硅加入濕碾機中，然后加入酚醛樹脂，酚醛樹脂分兩次加入，先加入酚醛樹脂總量的2/3，混合均勻，再加入所述混合粉料和余下的酚醛樹脂，進一步混合均勻得到泥料。將上述混合好的泥料經摩擦壓力機壓制成型，然后干燥、套箍、磨制、涂布，即得到不燒金屬結合的鋁碳鋯質滑動水口磚。其中干燥時的溫度曲線要 求:由室溫經12_14h升溫至80°C，經10_12h由80°C升溫至150°C，經8-10h由150°C升溫至230±10°C，然后在230±10°C保溫6h以上，自然冷卻
至室溫。實施例2:同實施例1基本相同，不同之處在于:
原料組成:用重量百分比表示，包括69%的剛玉、1.5%的無定形硼、10%的碳化娃、10%的鋯莫來石、2%的石墨、4.5%的鋁硅合金和3%的鋰基膨潤土，外加上述原料總量5.5%的酚醛樹脂結合劑。其中剛玉包括剛玉粉和剛玉顆粒，剛玉粉粒度< 400目，占22% ;剛玉顆粒包括Imm<粒度< 3mm占25%、0.5mm <粒度< Imm占15%、粒度< 0.5mm的顆粒占7%。其他原料要求與生產方法同實施例1。實施例3:同實施例1基本相同，不同之處在于:
原料組成:用重量百分比表示，包括66%的剛玉、3%的無定形硼、5%的碳化硅、15%的鋯莫來石、4%的石墨、6%的鋁硅合金和1%的鋰基膨潤土，外加上述原料總量6%的酚醛樹脂結合劑。其中剛玉包括剛玉粉和剛玉顆粒，剛玉粉粒度彡400目，占19%，剛玉顆粒包括Imm<粒度< 3mm占24%、0.5mm <粒度< Imm占13%、粒度< 0.5mm的顆粒占10%。其他原料要求與生產方法同實施例1。實施例4:同實施例1基本相同，不同之處在于:
原料組成:用重量百分比表示，包括75%的剛玉、0.5%的無定形硼、6.5%的碳化硅、12%的鋯莫來石、2%的石墨、3%的鋁硅合金和1%的鋰基膨潤土，外加上述原料總量5%的酚醛樹脂結合劑。其中剛玉包括剛玉粉和剛玉顆粒，剛玉粉粒度< 400目，占25%，剛玉顆粒包括Imm<粒度< 3mm占30%、0.5mm <粒度< Imm占10%、粒度< 0.5mm的顆粒占10%。其他原料要求與生產方法同實施例1。實施例5:同實施例1基本相同，不同之處在于:
原料組成:用重量百分比表示，包括60%的剛玉、2%的無定形硼、12%的碳化娃、17%的鋯莫來石、3%的石墨、4%的鋁硅合金和2%的鋰基膨潤土，外加上述原料總量5%的酚醛樹脂結合劑。其中剛玉包括剛玉粉和剛玉顆粒，剛玉粉粒度< 400目，占25%，剛玉顆粒包括Imm<粒度≤ 3mm占18%、.0.5mm <粒度<≤1mm占12%、粒度<≤.0.5mm的顆粒占5%。表I實施例得到的不燒金屬結合鋁碳鋯質滑動水口磚的性能指標
產
權利要求
1.一種含無定形硼的不燒金屬結合鋁碳鋯質滑動水口磚，其特征在于:該磚由下述重量百分比的原料組成，0.2-5%的無定形硼、55-78%的剛玉、5-15%的碳化硅、10-20%的鋯莫來石、2-5%的石墨、3-7%的鋁硅合金和1-3%的鋰基膨潤土，以上原料總重量為100%，外加上述原料總量4-6%的酚醛樹脂結合劑。
2.根據權利要求1所述的鋁碳鋯質滑動水口磚，其特征在于:所述剛玉包括剛玉粉和剛玉顆粒，剛玉粉和剛玉顆粒的重量比為1:1.2-2.5，剛玉粉的粒度彡400目，剛玉顆粒包括Imm <粒度< 3mm、0.5mm <粒度< Imm和粒度< 0.5mm的顆粒三種，三種剛玉顆粒的重量比為 2-4:1-2.5:1。
3.根據權利要求1所述的鋁碳鋯質滑動水口磚，其特征在于:所述石墨為粒度<200目的鱗片石墨粉；所述鋁硅合金為質量比1:1的鋁和單質硅的合金粉，粒度< 500目；所述無定形硼為粒度< 1000目的無定形硼粉，鋰基膨潤土為粒度< 325目的鋰基膨潤土粉。
4.根據權利要求1所述的鋁碳鋯質滑動水口磚，其特征在于:其中鋯莫來石的粒度 Imm,碳化娃的粒度< 0.5_。
5.權利要求1所述含無定形硼的不燒金屬結合鋁碳鋯質滑動水口磚的生產方法，其特征 在于:該方法包括以下步驟， (1)按配比稱量各原料，將其中的粉狀原料加入混練機中混勻，得到混合粉料； (2)將其中的顆粒料加入濕碾機中，然后加入酚醛樹脂，酚醛樹脂分兩次加入，先加入2/3重量的酚醛樹脂，混合均勻，再加入所述混合粉料和余下的酚醛樹脂，進一步混合均勻得到泥料；將混合好的泥料經摩擦壓力機壓制成型，然后干燥、套箍、磨制、涂布，即得到所述的鋁碳鋯質滑動水 口磚。
6.根據權利要求5所述的生產方法，其特征在于:其中干燥要求如下:由室溫經12-14h 升溫至 80°C，經 10-12h 由 80°C升溫至 150°C，經 8_10h 由 150°C升溫至 230± 10°C，然后在230± 10°C保溫6-12h，經自然冷卻至室溫。
7.根據權利要求5所述的生產方法，其特征在于:所述剛玉包括剛玉粉和剛玉顆粒，剛玉粉和剛玉顆粒的重量比為1:1.2-2.5，剛玉粉的粒度彡400目，顆粒包括Imm <粒度 3mm、0.5mm <粒度< Imm和粒度< 0.5mm的顆粒三種，三種剛玉顆粒的重量比為2-4:1-2.5:1。
8.根據權利要求5所述的生產方法，其特征在于:所述石墨為粒度<200目的鱗片石墨粉；鋁硅合金為質量比1:1的鋁和單質硅的合金粉，粒度< 500目；無定形硼為粒度(1000目的無定形硼粉，鋰基膨潤土為粒度< 325目的鋰基膨潤土粉。
9.根據權利要求5所述的生產方法，其特征在于:所述鋯莫來石的粒度<1_，碳化硅的粒度< 0.5_。
全文摘要
本發明涉及一種含無定形硼的不燒金屬結合鋁碳鋯質滑動水口磚及其生產方法，該滑動水口磚的原料為0.2-5%的無定形硼、55-78%的剛玉、5-15%的碳化硅、10-20%的鋯莫來石、2-5%的石墨、3-7%的鋁硅合金和1-3%的鋰基膨潤土，外加上述原料總量4-6%的酚醛樹脂。生產時將粉料和顆粒料分別混合，加入酚醛樹脂，混合均勻得到泥料，經成型、干燥，得到所述的滑動水口磚。本發明產品具有優異的抗氧化性能和較高的強度，該磚抗鋼水侵蝕、抗沖刷性、抗氧化和抗熱震等方面性能較好，同不燒的鋁碳滑動水口磚相比，產品的抗熱震和抗侵蝕性能優異，能夠在大型鋼包上使用，壽命較長。本發明工藝簡化，生產周期短，不污染環境，綜合效益較好。
文檔編號C04B35/103GK103121099SQ20121022941
公開日2013年5月29日 申請日期2012年7月4日 優先權日2012年7月4日
發明者徐林富, 徐躍慶, 宋桂蘭, 李宏宇, 梁保青, 徐光雷 申請人:衛輝熔金高溫材料有限責任公司