添加氧化鉻的滑板耐火材料及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種添加氧化鉻的滑板耐火材料及其生產(chǎn)方法。原料組成：79-85%的剛玉、3-15%的氧化鉻、6-12%的金屬鋁粉，外加3~4%的酚醛樹脂。生產(chǎn)時(shí)將原料混合均勻，經(jīng)混煉得到泥料，然后壓制成毛坯，將毛坯在200±10℃下干燥8~10h，然后裝入窯爐，將毛坯加熱由室溫逐漸升溫至1300~1350℃，在此溫度下保溫10~12h氮化燒成，經(jīng)自然冷卻出窯。本發(fā)明產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了金屬塑相與耐火材料的復(fù)合，具有耐壓強(qiáng)度高，抗沖刷、抗氧化及抗熱震性好等優(yōu)點(diǎn)，氧化鉻的加入增強(qiáng)了產(chǎn)品的抗侵蝕性能；本發(fā)明產(chǎn)品能有效避免鋼水的增碳污染，滑板使用壽命延長，能滿足鋼鐵工業(yè)的高效連鑄以及生產(chǎn)高性能、高附加值潔凈鋼等方面的要求，適宜于推廣應(yīng)用。
【專利說明】添加氧化鉻的滑板耐火材料及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煉鋼用滑板耐火材料，特別是涉及一種添加氧化鉻的滑板耐火材料及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展飛速，至2010年底鋼鐵產(chǎn)量已達(dá)到6.25億噸。事實(shí)上我國早已成為世界上第一產(chǎn)鋼大國，但遠(yuǎn)非鋼鐵工業(yè)強(qiáng)國，許多關(guān)系國計(jì)民生的優(yōu)質(zhì)鋼材國內(nèi)鋼鐵企業(yè)還不能生產(chǎn)，因此出現(xiàn)了普通鋼材產(chǎn)能過剩，大量優(yōu)質(zhì)鋼材需要進(jìn)口的現(xiàn)象。為改變我國鋼鐵行業(yè)以數(shù)量增長為主的發(fā)展模式，必須優(yōu)先發(fā)展?jié)崈翡?，逐步壓縮和淘汰落后產(chǎn)品和產(chǎn)能，使鋼鐵企業(yè)的質(zhì)量、品種和效益上一個(gè)新臺(tái)階。
[0003]潔凈鋼是優(yōu)質(zhì)鋼中的重要品種，近幾年獲得了飛速發(fā)展。生產(chǎn)潔凈鋼所用耐火材料向著低碳無碳方向發(fā)展。關(guān)于潔凈鋼目前國內(nèi)外尚無統(tǒng)一定義，但一般認(rèn)為潔凈鋼是指對鋼中非金屬夾雜物(主要是氧化物、硫化物)進(jìn)行嚴(yán)格控制的鋼種，要求鋼中的總氧含量低、非金屬夾雜物少、脆性夾雜物少等。我國鋼鐵工業(yè)連鑄滑板普遍使用Al2O3-C和Al2O3-ZrO2-C材料，其C含量一般為8-12%，在澆鑄潔凈鋼時(shí)會(huì)存在鋼水增碳問題，使用低碳、超低碳或無碳滑板材料是較好選擇。
[0004]隨著低碳鋼、超低碳鋼需求的快速發(fā)展，各種優(yōu)質(zhì)鋼種需求的不斷增加，要求在冶煉低碳優(yōu)質(zhì)鋼種的工藝過程中，盡量減少含碳滑板的使用對鋼水降碳帶來的不利影響。在減少滑板中碳含量的同時(shí)，仍需要保持其較好的抗熱震性和較高的高溫強(qiáng)度。因此，為了滿足鋼鐵冶金工藝的要求，低碳、無碳功能滑板的開發(fā)與研究已迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于:克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種添加氧化鉻的無碳滑板耐火材料及其生產(chǎn)方法，該產(chǎn)品具有耐壓強(qiáng)度高，抗氧化性、抗沖刷性和抗熱震性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種添加氧化鉻的滑板耐火材料，按重量百分比計(jì)，原料組成為:79-85%的剛玉、3-15%的氧化鉻、6-12%的金屬鋁粉，上述原料總重為100%，外加上述原料總重3?4%的酚醛樹脂結(jié)合劑。
[0007]所述剛玉為板狀剛玉和電熔白剛玉中的一種或兩種。
[0008]所述剛玉中板狀剛玉占原料總重的55-65%、電熔白剛玉占原料總重的14-30%。
[0009]所述板狀剛玉包括Imm <粒徑< 3mm和粒徑< Imm的顆粒料兩種，二者的重量比為3:1_2 ;所述電熔白剛玉包括0.044mm <粒徑< 3mm的顆粒料和粒徑< 0.044 mm的粉料兩種，二者的重量比為3:1-2。
[0010]所述氧化鉻為粒徑< 0.044 mm的粉料，金屬鋁粉為粒徑< 0.03mm的粉料。
[0011]滑板耐火材料的生產(chǎn)方法為:按配比稱取各原料，混合均勻，經(jīng)混煉得到泥料，然后壓制成毛坯，將毛坯在200± 10°C下干燥8?10h，然后裝入窯爐，將毛坯加熱由室溫逐漸升溫至130(T135(TC，在此溫度下保溫10?12h氮化燒成，最后經(jīng)自然冷卻至250°C以下出窯。
[0012]所述升溫時(shí)的升溫曲線如下:由室溫經(jīng)Ih逐漸升溫至100°C，經(jīng)4h由100°C逐漸升溫至300°C，經(jīng)5h由300°C逐漸升溫至800°C，經(jīng)8h由800°C逐漸升溫至1200°C，再經(jīng)5h由1200°C逐漸升溫至1300-1350°C，并在此溫度下保溫10_14h。
[0013]本發(fā)明的積極有益效果:
1、本發(fā)明產(chǎn)品為Al-Cr2O3-Al2O3的無碳滑板耐火材料，該耐火材料實(shí)現(xiàn)了金屬塑相與耐火材料的復(fù)合，具有耐壓強(qiáng)度高，抗沖刷、抗氧化及抗熱震性好等優(yōu)點(diǎn)，尤其是其高溫性能均高于目前常見類型的滑板如鋁碳質(zhì)、鋁鋯碳質(zhì)、鎂碳質(zhì)、鎂尖晶石質(zhì)、氧化鋯質(zhì)等材料。具體性能見表I。
[0014]2、本發(fā)明在生產(chǎn)過程中引入一定量的氧化鉻(Cr2O3),氧化鉻是一種高熔點(diǎn)(24350C )的氧化物，難以被渣液潤濕，該材料能有效抑制渣液向開口氣孔中浸透；若氧化鉻熔解到渣液中，渣的粘性就會(huì)增加，渣液與耐火材料接觸，粘性高的渣則變成耐火材料的保護(hù)層，故氧化鉻的加入可增強(qiáng)產(chǎn)品的抗侵蝕性能；另外，鉻元素進(jìn)入鋼中可改變鋼的特性，提高鋼的韌性、耐磨性和防腐性。
[0015]3、本發(fā)明在成型過程中經(jīng)壓制成毛坯，然后將毛坯中溫處理，此過程中金屬鋁粉產(chǎn)生塑性變形，填充了試樣內(nèi)部的一些氣孔，使得機(jī)體密實(shí)，顯氣孔率降低。高溫下金屬鋁的存在可以提高制品的抗熱震性，同時(shí)金屬鋁與周圍介質(zhì)原位反應(yīng)生成了新相，有助于制品強(qiáng)度的提聞。
[0016]4、本發(fā)明在高溫下氮化燒成時(shí)，不同氧化鉻含量的試樣經(jīng)氮化燒成后均生成了新相Al8Cr5' AlN和少量的(Al2OC)1x(AlN) x，而沒有金屬鋁的存在，新相Al8Cr5, AlN和(Al2OC) h(AlN) x均為高溫增強(qiáng)相，可填充剛玉顆粒之間的空隙，并作為剛玉顆粒之間的媒介結(jié)合物，因而提高了材料的致密性、常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度；同時(shí)新相Al8Cr5的存在可以在滑板作業(yè)時(shí)起到塑性相的作用，因而制品具有優(yōu)良的抗熱振性。氮化燒成工藝使產(chǎn)品同時(shí)具有金屬塑性相復(fù)合材料的性能和非氧化物-氧化物復(fù)合材料的性能(參見圖1)。
[0017]5、本發(fā)明嚴(yán)格控制工藝過程，特別是嚴(yán)格控制燒成時(shí)的升溫速度，在有利于提高滑板強(qiáng)度的同時(shí)，其抗熱震性、抗侵蝕性和耐沖刷性能也得到提高，能有效避免鋼水的增碳污染，延長滑板的使用壽命。
[0018]6、本發(fā)明原料中的氧化鉻可以用廢鉻剛玉磚或鉻渣替代，能節(jié)省原料成本，實(shí)現(xiàn)了廢物的二次利用，達(dá)到了減少環(huán)境污染和節(jié)約資源的目的。
[0019]7、本發(fā)明的滑板產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，能滿足鋼鐵工業(yè)的高效連鑄以及生產(chǎn)高性能、高附加值潔凈鋼等方面的要求，經(jīng)多家鋼鐵企業(yè)使用表明效果良好，市場潛力較大，適宜于推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1:本發(fā)明氮化燒成工藝中試樣的XRD圖。
【具體實(shí)施方式】[0021]以下實(shí)施例僅為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，并不表示對本發(fā)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。
[0022]實(shí)施例1:一種添加氧化鉻的滑板耐火材料，按重量百分比計(jì)的原料組成為:82%的剛玉、9%的氧化鉻、9%的金屬鋁粉，外加上述原料總重3.5%的酚醛樹脂。所述剛玉中板狀剛玉占原料總重的60%、電熔白剛玉占原料總重的22%。
[0023]其中板狀剛玉包括Imm <粒徑≤3mm和粒徑≤Imm的顆粒料兩種,二者的重量比為3:1-2 ;電熔白剛玉包括0.044mm <粒徑≤3mm的顆粒料和粒徑≤0.044 mm的粉料兩種，二者的重量比為3:1-2。
[0024]氧化鉻為粒徑< 0.044 mm的粉料，金屬鋁粉為粒徑< 0.03mm的粉料。
[0025]生產(chǎn)方法:按配比稱取各原料，混合均勻，經(jīng)混煉得到泥料，然后壓制成毛坯，將毛坯在200±10°C下干燥8?10h，然后裝入窯爐，逐漸升溫至130(Tl35(rC，在此溫度下保溫l(Tl2h氮化燒成，最后經(jīng)自然冷卻至250°C以下出窯。
[0026]混合配料時(shí)分兩步進(jìn)行，先將粉料投入混練機(jī)中混和均勻，得到混合料；然后將顆粒料倒入濕碾機(jī)中，攪拌均勻，向其中先加入2/3的酚醛樹脂，混碾均勻，再加入上述混合料和余下的酚醛樹脂，進(jìn)一步混合均勻，得到泥料。
[0027]升溫曲線如下:將毛坯由室溫經(jīng)Ih逐漸升溫至100°C，經(jīng)4h由100°C逐漸升溫至300°C，經(jīng)5h由300°C逐漸升溫至800°C，經(jīng)8h由800°C逐漸升溫至1200°C，再經(jīng)5h由1200°C逐漸升溫至1300-135(TC，并在此溫度下保溫12_14h。
[0028]實(shí)施例2:同實(shí)施例1基本相同，不同之處在于:
添加氧化鉻的滑板耐火材料的原料組成:85%的剛玉、3%的氧化鉻、12%的金屬鋁粉，夕卜加上述原料總重3%的酚醛樹脂；剛玉中板狀剛玉為55%、電熔白剛玉為30%。
[0029]裝入窯爐后的燒成溫度為133(Tl350°C，在此溫度下保溫l(Tl2h氮化燒成。
[0030]實(shí)施例3:同實(shí)施例1基本相同，不同之處在于:
添加氧化鉻的滑板耐火材料的原料組成:79%的剛玉、15%的氧化鉻、6%金屬鋁粉，外加上述原料總重4%的酚醛樹脂；剛玉中板狀剛玉為65%、電熔白剛玉為14%。
[0031]裝入窯爐后的燒成溫度為130(Tl320°C，在此溫度下保溫l(Tl2h氮化燒成。
[0032]表I各實(shí)施例中的滑板耐火材料的性能指標(biāo)
【權(quán)利要求】
1.一種添加氧化鉻的滑板耐火材料，其特征在于:按重量百分比計(jì)，原料組成為:79-85%的剛玉、3-15%的氧化鉻、6-12%的金屬鋁粉，上述原料總重為100%，外加上述原料總重3?4%的酚醛樹脂結(jié)合劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑板耐火材料，其特征在于:所述剛玉為板狀剛玉和電熔白剛玉中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑板耐火材料，其特征在于:所述剛玉中板狀剛玉占原料總重的55-65%、電熔白剛玉占原料總重的14-30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滑板耐火材料，其特征在于:所述板狀剛玉包括Imm<粒徑≤3mm和粒徑≤Imm的顆粒料兩種，二者的重量比為3:1-2 ;所述電熔白剛玉包括0.044mm<粒徑≤3mm的顆粒料和粒徑≤0.044 mm的粉料兩種,二者的重量比為3:1_2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑板耐火材料，其特征在于:所述氧化鉻為粒徑<0.044 mm的粉料，金屬鋁粉為粒徑< 0.03mm的粉料。
6.—種權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的滑板耐火材料的生產(chǎn)方法,其特征在于:按配比稱取各原料，混合均勻，經(jīng)混煉得到泥料，然后壓制成毛坯，將毛坯在200±10°C下干燥8?10h，然后裝入窯爐，將毛坯加熱由室溫逐漸升溫至130(Tl35(rC，在此溫度下保溫l(Tl2h氮化燒成，最后經(jīng)自然冷卻至250°C以下出窯。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述升溫時(shí)的升溫曲線如下:由室溫經(jīng)Ih逐漸升溫至100°C，經(jīng)4h由100°C逐漸升溫至300°C，經(jīng)5h由300°C逐漸升溫至800°C，經(jīng)8h由800°C逐漸升溫至1200°C，再經(jīng)5h由1200°C逐漸升溫至1300_1350°C，并在此溫度下保溫10-14h。
【文檔編號(hào)】C22C29/12GK103436760SQ201310365156
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】徐躍慶, 李勇, 李宏宇, 宋桂蘭, 梁保青, 張瑩, 徐光雷 申請人:衛(wèi)輝熔金高溫材料有限責(zé)任公司