氮化硅鐵多孔陶瓷滑板的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于無機非金屬材料領域，涉及煉鋼鋼包滑動水口機構用滑板的制備方法，具體涉及氮化硅鐵多孔陶瓷滑板的制備方法。
【背景技術】
[0002]滑板用于鋼包和中間包，主要起著調節鋼水流速的作用。1550°C或更高溫度鋼水的澆注要求在滑板有足夠的強度，以承受鋼液的靜壓力，其次要求上、下滑板的滑面平整度要高，確保接觸嚴密，保證在澆注過程中不漏鋼，而且還要有良好的熱穩定性和耐沖刷、耐侵蝕能力，以便能承受溫度的急劇變化、鋼水的沖刷和熔渣的侵蝕。傳統耐火材料的生產屬于高能耗、高污染的行業。隨著潔凈鋼技術的發展，不但要求所用的滑板材料安全高效運行，而且還要避免滑板材料對鋼水的污染，滑板材料已經向著無鉻化、低碳化、高性能、低能耗的綠色耐火材料方向發展。
[0003]目前國內廣泛使用的滑板材質主要有六大類，即高鋁質(剛玉-莫來石質)滑板、鋁碳質或鋁碳鋯質滑板、方鎂石質滑板或鎂尖晶石質滑板、氧化鋯質滑板、金屬鋁氮化鋁結合的剛玉滑板和金屬陶瓷材料復合剛玉滑板。其中高鋁質滑板在制備過程中需要瀝青浸漬，無論在制備、使用還是回收利用時都會對環境造成污染。鋁碳鋯質滑板是現代鋼鐵企業中應用最為普遍的滑板，由于含碳，容易對鋼水造成污染，難以滿足潔凈鋼連鑄生產的需要。方鎂石質滑板燒成成品率較低，能耗高；鎂尖晶石質滑板使用壽命較低。氧化鋯質滑板性能較好，但是原料價格較高，性價比沒有優勢。金屬鋁氮化鋁結合剛玉滑板存在氮化鋁常溫下易水化的問題。金屬陶瓷材料復合剛玉滑板尚處于研宄階段。
【發明內容】
[0004]針對現有技術不足，本發明提供了一種可用于鋼包的滑動水口的氮化硅鐵多孔陶瓷滑板的制備方法。
[0005]本發明的基本構思是采用合適的原料和工藝，將滑板的生產工藝最簡化、生產使用污染最小化。本發明將氮化硅鐵原始坯體作為滑板內芯，外圍采用不定型耐火材料澆注，制取復合滑板，對得到的坯體進行切割、打箍、磨平即可制取成品使用，打破滑板需要熱處理的傳統，極大地簡化了工藝，節約能源和成本。
[0006]一種可用于煉鋼鋼包用氮化硅鐵多孔陶瓷滑板，其特征在于:所述的滑板內部采用氮化硅鐵多孔陶瓷，外圍采用不定型耐火材料整體澆注，兩部分復合而制成氮化硅鐵滑板。
[0007]氮化硅鐵多孔陶瓷主要物相為Fe3Si和Si3N4, Fe3Si質量分數為20% -30%，氮化硅質量分數為70% -80%。
[0008]氮化硅鐵多孔陶瓷顯氣孔率為20% -40% ;體積密度為2.4-2.7g/cm3;常溫耐壓強度大于90MPa。
[0009]對氮化硅鐵原始坯體進行切割成內芯，外圍材料采用不定型耐火材料澆注，再對整體進行打箍、磨平，制得多孔陶瓷氮化硅鐵滑板。
[0010]本發明所采用氮化硅鐵坯體以FeSi75粉末為原料，在氮化爐中閃速燃燒氮化而成，由于氮化反應放出大量熱量，所產生的氮化硅鐵自動結合，形成塊狀坯體。此閃速燃燒法制備而成的氮化硅鐵主要物相為Fe3Si和Si3N4, Fe3Si質量分數為20% -30%，氮化硅質量分數為70% -80%。其顯氣孔率為20% -40% ;體積密度為2.4-2.7g/cm3;常溫耐壓強度大于90MPa，是一種高強度的多孔陶瓷。
[0011]本發明所述氮化硅鐵剛多孔陶瓷滑板，由內外兩部分組成，內芯采用氮化硅鐵新型材料，外圍用不定型耐火材料澆注。該滑板為無碳滑板，可避免滑板在使用過程中引起的鋼水增碳，滿足未來潔凈鋼的生產需求；可實現滑板的無鉻化，避免鉻對環境的污染；加工工藝簡單，無需燒結，僅需對氮化硅鐵原始坯體進行切割、打箍、磨平，極大程度地節約原料、能源、設備、人力、時間，成本低，適合大規模工業化推廣；將多孔陶瓷材料應用與滑板中，在保證滑板基本性能的同時，提高滑板的抗熱震性能。本發明首次將多孔陶瓷應用于滑板中，是滑板材料體系發展的新突破，為滑板材料的發展開創出新領域，將是極具前景的發展方向。
【具體實施方式】
[0012]I以鐵硅75合金粉末為原料，在閃速氮化爐中氮化燃燒，得到一種氮化硅鐵陶瓷原始坯體，其主要物相為Fe3Si和Si3N4, Fe3Si質量分數為20% -30%，氮化硅質量分數為70% -80%。其顯氣孔率為20% -40% ;體積密度為2.4-2.7g/cm3;常溫耐壓強度大于90MPao
[0013]2將氮化硅鐵原始坯體按照實際生產需求形狀進行切割出滑板內芯，即滑板中間鋼水流過的部分。
[0014]3以氮化硅鐵內芯為中心，在其外部采用不定型耐火材料澆注成型，按實際生產要求的滑板形狀尺寸，獲得氮化硅鐵多孔陶瓷滑板坯體。
[0015]4對于獲得的坯體進行打箍、磨平，即可獲得氮化硅鐵多孔陶瓷滑板成品，用于鋼包滑動水口生產。
【主權項】
1.一種可用于煉鋼鋼包用氮化硅鐵多孔陶瓷滑板，其特征在于:所述的滑板內部采用氮化硅鐵多孔陶瓷，外圍采用不定型耐火材料整體澆注，兩部分復合而制成氮化硅鐵滑板。
2.根據權利要求1所述的氮化硅鐵多孔陶瓷滑板，其特征在于:氮化硅鐵多孔陶瓷主要物相為Fe3Si和Si3N4, Fe3Si質量分數為20% -30%，氮化硅質量分數為70% -80%。
3.根據權利要求1所述的氮化硅鐵多孔陶瓷滑板，其特征在于:氮化硅鐵多孔陶瓷顯氣孔率為20% -40% ;體積密度為2.4-2.7g/cm3;常溫耐壓強度大于90MPa，是一種多孔陶bL.0
4.根據權利要求1所述的多孔陶瓷氮化硅鐵滑板的制備工藝，其特征在于:對氮化硅鐵原始坯體進行切割成內芯，外圍材料采用不定型耐火材料澆注，再對整體進行打箍、磨平，制得多孔陶瓷氮化硅鐵滑板。
【專利摘要】本發明屬于無機非金屬材料領域，涉及煉鋼鋼包滑動水口機構用滑板的制備方法，具體涉及氮化硅鐵多孔陶瓷滑板的制備方法。本發明所述氮化硅鐵多孔陶瓷滑板，采用氮化硅鐵原始坯體直接切割制備滑板內芯，外圍采用不定型耐火材料澆注成型。氮化硅鐵滑板為無碳滑板，可避免滑板在使用過程中引起的鋼水增碳，可滿足未來潔凈鋼的生產需求；實現滑板的無鉻化，避免鉻對環境的污染；加工工藝簡單，無需燒結熱處理，極大程度地節約原料、能源、設備、人力、時間，成本低，適合大規模工業化推廣；將多孔陶瓷材料應用與滑板中，在保證滑板基本性能的同時，提高滑板的抗熱震性能。本發明首次將多孔陶瓷應用于滑板中，為滑板材料的發展開創出新領域，將是極具前景的發展方向。
【IPC分類】C04B35-66
【公開號】CN104744057
【申請號】CN201510102458
【發明人】李勇, 秦海霞, 白立雄
【申請人】北京科技大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月9日