一種滑板磚的制備方法
【專利摘要】一種滑板磚的制備方法。提供了一種在生產制造、使用時無污染，保護環(huán)境，提高使用壽命的滑板磚的制備方法。按照以下步驟加工：1）、調配主料，所述滑板磚的主料按質量百分比由剛玉70~90%、金屬硅0~15%、金屬鋁5~15%和稀土0~2%組成；將上述主料均勻配合，待用；2）、配置臨時結合劑；按質量百分比將所述臨時結合劑按3%~6%的比例加入主料中，均勻攪拌，得成型料；3）、成型，燒結；將所述成型料利用模具成型，然后在1400~1600℃下，在氮氣氣氛中燒結10~16h，制得。本發(fā)明的主料、輔料中不含碳，并且在燒結反應過程中避免碳元素的介入，處于無碳環(huán)境中，在無碳的情況下，形成了板面結構致密的滑板磚本體，提高了滑板磚的強度，提高了使用壽命。
【專利說明】一種滑板磚的制備方法
[0001]【技術領域】
本發(fā)明涉及環(huán)保滑板磚的制備方法，尤其涉及一種結合體系采用化學反應結合的環(huán)保滑板。
[0002]【背景技術】
隨著我國裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，煉鋼工藝也不斷進步，因而對滑板磚要求日益苛刻，尤其需要抗熱沖擊、抗高溫鋼水和熔渣的侵蝕、壽命長的滑板磚。此外，在環(huán)境友好的理念支撐下人們還要求滑板磚在生產制造、使用過程中不污染環(huán)境、不污染大氣。
[0003]目前使用的滑板磚主要有A1203_C、Al2O3-ZrO2-C和MgO-C等碳結合耐火材料。對于普通鋼種而言，以碳結合鋁碳和鋁鋯碳滑板基本可以滿足使用要求，但由于其結合方式以碳結合為基本理論支撐，在配方設計時圍繞碳結合的理念配料組分上多選擇兩種以上不同的碳原料，例多為碳黑和鱗片石墨、結合劑采用酚醛樹脂，有的在1300-1450 1:氮化或埋碳燒成、有的低溫碳化、有的還在此基礎上輔以真空浸潰浙青繼續(xù)增碳。由于高溫強度不夠高，使用時仍然存在滑動區(qū)拉毛及夾鋼的問題，對于高氧鋼(鋼中的總氧高、FeO高)更不能勝任，滑板中的碳被氧化產生CO或CO2導致板面結構疏松從而降低滑板磚壽命；且其制造(干燥、燒成、浸潰)過程中還伴隨大量廢氣的排放，進而污染工廠周圍的大氣。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明針對以上問題，提供了一種在生產制造、使用時無污染，保護環(huán)境，提高使用壽命的滑板磚的制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術方案為:按照以下步驟加工:
1)、調配主料，所述滑板磚的主料按質量百分比由剛玉70、0%、金屬硅0-15%、金屬鋁5~15%和稀土 0-2%組成；將上述主料均勻配合，待用；
2)、配置臨時結合劑；按質量百分比將所述臨時結合劑按3%飛％的比例加入主料中，均勻攪拌，得成型料；
3)、成型，燒結；將所述成型料利用模具成型，然后在140(Tl60(rC下，在氮氣氣氛中燒結l(Tl6h，制得。
[0006]所述稀土為鑭、鈰中的一種或兩種的復配。
[0007] 在主料中還包括Mg、Zn、Se、Pb中的一種或一種以上的復配合金，所述復配合金的添加比例按質量百分比為廣2%。
[0008]所述臨時結合劑為亞硫酸鹽紙漿廢液、硅酸鈉中的一種。
[0009]所述剛玉中Al2O3的含量大于98%,所述金屬招中活性招的含量大于95%,金屬娃中娃的含量大于98.5%。
[0010]所述主料中的剛玉包括2~lmm和f 0.033mm兩種顆粒狀剛玉料,其總和占剛玉總量的60~70% ;以及小于0.033mm以下的細粉狀剛玉料，其占剛玉總量的30~40% ；
所述金屬娃為小于180目的細粉；
所述金屬鋁包括1~0.5mm的顆粒狀金屬鋁料，其占金屬鋁總量的10~25% ;小于0.5mm的細粉狀金屬鋁料，其占金屬鋁總量的75、0%。
步驟3)中所述氮氣的純度大于99.999%，氮氣壓力為0.02~0.2Mpa。
[0011]本發(fā)明米用剛玉和金屬招、金屬娃為主要原料,其余可以是Mg、Zn、Se、Pb 一種或一種以上或他們的合金，尤其添加少量稀土如鑭La、鈰Ce等，剛玉為耐火骨料，起骨架和填充作用，耐火骨料的顆粒級配按公知安德烈森(Anreasen)緊密堆積理論設計。臨時結合劑采用亞硫酸鹽紙漿廢液、硅酸鈉(即水玻璃)中的一種，在氮氣氣氛下，溫度為140(Tl60(rC，燒結而成。本發(fā)明的主料、輔料中不含碳，并且在燒結反應過程中避免碳元素的介入，處于無碳環(huán)境中，在無碳的情況下，形成了板面結構致密的滑板磚本體，提高了滑板磚的強度，提高了使用壽命。
[0012]反應結合主要由配料組份中的金屬和稀土及氮氣參與。金屬鋁、金屬硅在燒結時的氮氣氣氛下大量生成板狀賽隆SiAlON，稀土穿插固溶其中，作為結合相將剛玉骨料緊緊地拉起來(呈板狀的賽隆相 的原位生成過程中和有可能與剛玉顆粒界面發(fā)生反應使一部分主晶相與結合相緊密結合，使材料的非氧化物結合程度提高)，這種反應結合方式使得結構致密、牢固，阻礙了晶界滑移，從而增強了材料的高溫力學性能。由于賽隆SiAlON本身具有熱導率高，熱膨脹系數較低的特點，作為剛玉金屬滑板的增強相存在，有利于提高試樣的抗熱震性及強度，此外，作為主要金屬添加的鋁除了大量生成賽隆外，氧化生成的氧化鋁還可以起到堵塞氣孔的作用。
【具體實施方式】
[0013]實施例一:按照以下步驟加工:
1)、調配主料，所述滑板磚的主料按質量百分比包括剛玉70%，金屬硅10%，金屬鋁13%，稀土 2% ;將上述主料均勻配合，待用；
2)、配置臨時結合劑；按質量百分比將所述臨時結合劑按5%的比例加入主料中，均勻攪拌，得成型料；
3)、成型，燒結；將所述成型料利用模具成型，然后在1400°C下，在氮氣氣氛中燒結12h，制得；其中，氮氣的純度大于99.999%，露點_60°C，氮氣壓力為0.1Mpa。
所述稀土為鑭、鈰中的一種或兩種的復配；如:鑭2% ;鈰2% ;鑭、鈰各1%等。
[0014]在主料中還包括Mg、Zn、Se、Pb中的一種或一種以上的復配合金，所述復配合金的添加比例按質量百分比為廣2%。
[0015]所述臨時結合劑為亞硫酸鹽紙漿廢液、硅酸鈉(即水玻璃)中的一種。
[0016]所述剛玉中Al2O3的含量大于98%,所述金屬招中活性招的含量大于95%,金屬娃中娃的含量大于98.5%。
[0017]所述主料中的剛玉包括2~Imm和1~0.033mm兩種顆粒,其(即2~Imm和1~0.033mm兩種顆粒)總和占剛玉總量的60-70%，小于0.033mm以下的細粉,其占剛玉總量的30-40% ；
所述金屬娃為小于180目的細粉；
所述金屬鋁包括1~0.5mm的顆粒，其占金屬鋁總量的10~25%，小于0.5mm (如小于40目、180目和200目)的細粉，其占金屬鋁總量的75~90%。
實施例二:按照以下步驟加工:
I)、調配主料，所述滑板磚的主料按質量百分比包括剛玉90%，金屬硅3%，金屬鋁3%，稀土 1% ;將上述主料均勻配合，待用；
2)、配置臨時結合劑；按質量百分比將所述臨時結合劑按3%的比例加入主料中，均勻攪拌，得成型料；
3)、成型，燒結；將所述成型料利用模具成型，然后在1600°C下，在氮氣氣氛中燒結16h，制得；其中，氮氣的純度大于99.999%，露點_60°C，氮氣壓力為0.2Mpa。
所述稀土為鑭、鈰中的一種或兩種的復配。如:鑭1% ;鋪1% ;鑭、鈰各0.5%等。
[0018]在主料中還包括Mg、Zn、Se、Pb中的一種或一種以上的復配合金，所述復配合金的添加比例按質量百分比為廣2%。
[0019]所述臨時結合劑為亞硫酸鹽紙漿廢液、硅酸鈉(即水玻璃)中的一種。
[0020]所述剛玉中Al2O3的含量大于98%，所述金屬鋁中活性鋁的含量大于95%，金屬硅中娃的含量大于98.5%。
[0021 ] 所述主料中的剛玉包括2~Imm和1~0.033mm兩種顆粒，其總和占剛玉總量的60~70%，小于0.033mm以下的細粉，其占剛玉總量的30~40% ；
所述金屬娃為小于180目的細粉；
所述金屬鋁包括1~0.5mm的顆粒，其占金屬鋁總量的10~25%，小于0.5mm (如小于40目、180目和200目)的細粉，其占金屬鋁總量的75~90%。
實施例三:按照以下步驟加工:
1)、調配主料，所述滑板磚的主料按質量百分比包括剛玉80%，金屬硅6%，金屬鋁6.5%，稀土 1.5% ;將上述主料均勻配合，待用；
2)、配置臨時結合劑；按質量百分比將所述臨時結合劑按6%的比例加入主料中，均勻攪拌，得成型料；
3)、成型，燒結；將所述成型料利用模具成型，然后在1500°C下，在氮氣氣氛中燒結13h，制得；其中，氮氣的純度大于99.999%，露點_60°C，氮氣壓力為0.15Mpa。
所述稀土為鑭、鈰中的一種或兩種的復配。如:鑭1.5% ;鈰1.5% ;鑭、鈰各0.75%等。
[0022]在主料中還包括Mg、Zn、Se、Pb中的一種或一種以上的復配合金，所述復配合金的添加比例按質量百分比為廣2%。
[0023]所述臨時結合劑為亞硫酸鹽紙漿廢液、硅酸鈉(即水玻璃)中的一種。
[0024]所述剛玉中Al2O3的含量大于98%，所述金屬鋁中活性鋁的含量大于95%，金屬硅中娃的含量大于98.5%。
[0025]所述主料中的剛玉包括2~Imm和I~0.033mm兩種顆粒，其總和占剛玉總量的60~70%，小于0.033mm以下的細粉，其占剛玉總量的30~40% ；
所述金屬娃為小于180目的細粉；
所述金屬鋁包 括1~0.5mm的顆粒，其占金屬鋁總量的10~25%，小于0.5mm (如小于40目、180目和200目)的細粉，其占金屬鋁總量的75~90%。
工作中，主料由顆粒狀和細粉狀兩種狀態(tài)組成，顆粒狀為骨料，細粉狀為填料；燒結過程中，填料完全反應，骨料(如金屬鋁顆粒)則延遲其反應過程，將其在使用過程中繼續(xù)反應，因為滑板磚在使用過程中局部也承受鋼水的溫度，金屬鋁繼續(xù)反應生成新的組分(如氧化鋁)，進一步改善局部的組織結構，延長使用壽命。
[0026]金屬鋁的氧化主要發(fā)生在燒結時的冷卻過程、及使用時與鋼液中的活性氧及空氣中的氧，氧化生成的氧化鋁還可以起到堵塞氣孔，提高滑板磚的強度。氣孔是在壓制過程中形成的，是由于顆粒、細粉堆積之間存在間隙，衡量氣孔的多少用顯氣孔率和體積密度來檢測，顯氣孔率越高，體積密度越低，制品越疏松。反之制品越致密，使用性能越好。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、配料中不添加碳組份，不擔心使用時因碳氧化而導致的(如滑動區(qū)拉毛)性能惡化；
2、不選用碳產率(固定碳大于30%)非常高的酚醛樹脂系做成型結合劑(臨時結合劑)；
3、成型采用雙面振動半干法成型；
4、燒結過程是在純度不低于99.999%的氮氣保護下的電阻爐內完成的，燒結過程中不僅不產生SO2、CO等廢氣，還增加了環(huán)境周圍的大氣中的氧氣；
5、材料燒結后不需浸潰增加強度，不擔心使用時釋放廢煙氣污染周圍環(huán)境。
[0028]本發(fā)明的優(yōu)點還在于組分中的稀土鑭La和鈰Ce不僅具有較高的促反應活性，能夠較好地促進賽隆SiAlON板狀晶須的生成和長大，而且還具有良好的韌性能夠提高制品的抗疲勞強度，進而提高制品的使用壽命。
【權利要求】
1.一種滑板磚的制備方法，其特征在于，按照以下步驟加工: 1)、調配主料，所述滑板磚的主料按質量百分比由剛玉70、0%、金屬硅0-15%、金屬鋁5~15%和稀土 0-2%組成；將上述主料均勻配合，待用； 2)、配置臨時結合劑；按質量百分比將所述臨時結合劑按3%飛％的比例加入主料中，均勻攪拌，得成型料； 3)、成型，燒結；將所述成型料利用模具成型，然后在140(Tl60(rC下，在氮氣氣氛中燒結l(Tl6h，制得。
2.根據權利要求1所述的一種滑板磚的制備方法，其特征在于，所述稀土為鑭、鈰中的一種或兩種的復配。
3.根據權利要求1所述的一種滑板磚的制備方法，其特征在于，在主料中還包括Mg、Zn、Se、Pb中的一種或一種以上的復配合金，所述復配合金的添加比例按質量百分比為I ~2%。
4.根據權利要求1所述的一種滑板磚的制備方法，其特征在于，所述臨時結合劑為亞硫酸鹽紙漿廢液、硅酸鈉中的一種。
5.根據權 利要求1所述的一種滑板磚的制備方法，其特征在于，所述剛玉中Al2O3的含量大于98%,所述金屬招中活性招的含量大于95%,金屬娃中娃的含量大于98.5%。
6.根據權利要求1所述的一種滑板磚的制備方法，其特征在于， 所述主料中的剛玉包括2~lmm和f0.033mm兩種顆粒狀剛玉料，其總和占剛玉總量的60~70% ;以及小于0.033mm以下的細粉狀剛玉料，其占剛玉總量的30~40% ； 所述金屬娃為小于180目的細粉； 所述金屬鋁包括1~0.5mm的顆粒狀金屬鋁料，其占金屬鋁總量的10~25% ;小于0.5mm的細粉狀金屬鋁料，其占金屬鋁總量的75、0%。
7.根據權利要求1所述的一種滑板磚的制備方法，其特征在于，步驟3)中所述氮氣的純度大于99.999%，氮氣壓力為0.02~0.2Mpa。
【文檔編號】C04B35/65GK104003736SQ201410223905
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權日:2014年5月26日
【發(fā)明者】毛慶慧, 孫旸, 孫同賀, 孫聚晨 申請人:江蘇悅展新型材料有限公司