[发明专利]耐火材料

说明书

技术领域

本发明关于耐火材料，尤其是碳键合耐火材料。本发明亦关于以碳键合耐火材料制造的耐火板，尤其是用于炼钢工业或其它冶金加工中控制熔融金属的阀板或滑板。

背景技术

耐火材料对于钢铁厂操作及其它高温应用场合十分重要。例如，钢铁厂需要用上以耐火材料制造的阀板来控制和调节的熔融金属流。

一种典型的用以控制金属流的阀板装置通常包括一个支撑框架、一个上固定阀板和一个控流板，其中上固定阀板具有一个孔，该孔与一个用于引导熔融金属流的中间包或钢水包水口相对齐。同样，控流板具有一个金属导流孔并可在该固定阀板下面滑动，故亦称「滑动阀板」。在与铸模连接使用的滑动阀板中，一个下固定阀板被安装在该可移动的控流板的下面，该下固定阀板也具有一个相应的导流孔，该导流孔大体与上固定板的孔相对齐。熔融金属流的流动速率取决于可滑动的控流板上的孔与上固定板上的孔的重合度。可移动的与静止的阀板二者皆为控流板或阀板之一。美国专利5,215,666号披露了一个常见的控制金属流的阀板。

虽然以耐火材料制造的板是在高温环境操作，并且适用于调节液态钢或金属的倒出，但并非所有以耐火材料制造的板的部位均直接接触金属流或暴露于非常高温，例如1400℃以上的液态钢。事实上，滑门装置的某些部位只需承受700℃以下，尤其是400℃至700℃的温度。因此，最好能提供在此温度范围有良好强度及抗氧化能力的耐火材料。

发明内容

本发明提供了一种含有未经反应的锌(Zn)的碳键合(carbon bonded)耐火材料，其特征在于，锌的重量百分比占耐火材料的0.5％至5％。锌的重量百分比可以是1％至3％。锌可以是粉末状而在碳键合体的基质或矩阵中，该碳键合体中的碳键是由酚醛树脂(phenolic resin)提供。

本发明的另一个方面提供了一种包括第一耐火部分及第二耐火部分的阀板。第一耐火部分及第二耐火部分别以第一及第二耐火材料制造，其中，第一耐火部分有一个浇注孔，而第一耐火部分被第二耐火部分包围。而其中第二耐火材料是本发明的耐火材料，并适用于700℃以下操作，而第一耐火材料适用于在700℃以上操作。

重量百分比为某个范围的锌能够保护耐火材料中的碳键合不被氧化，因此能改良耐火材料在400℃至700℃的机械强度。此外，若锌的重量百分比低于0.5％，强化作用则不甚可见。反之，如果锌的重量百分比高于5％，在此温度范围的耐火能力则不足。

锌的重量百分比以优选为1至3％(虽然并非必须)。1-3％的重量百分比的锌会减少氧化锌(ZnO)在900℃还原为锌的时候，因为挥发及沉积而可能发生的变色及滑板粘结。

耐火材料可以含有一种较为耐热或具有较高热稳定性的金属，例如铝(Al)，以进一步减少可能发生的变色及挥发。为此，铝的重量百分比可以是1％至5％。

碳在该耐火材料中的含量优选地为1％至10％，亦可以是酚醛树脂、碳化树脂(carbonized resin)、无定形碳(amorphous carbon)或石墨(graphite)。

在一个实施例中，锌是在碳键合体的矩阵中的锌粉末，而碳键合体中的碳键是由酚醛树脂提供。优选地，锌粉末的大小为10微米或以下。

在一个实施例中，该耐火材料的抗氧化指数为0.6至0.8。该耐火材料于600℃的断裂模数(modulus of rupture)超过2800磅/平方时(psi)。该耐火材料于800℃的断裂模数超过3300磅/平方时。该耐火材料含有60％至90.5％重量百分比的氧化铝(alumina)。

该耐火材料可以包括0-30％氧化锆(zirconia)，和/或0-20％莫来石(mullite)，和/或0-20％碳化硅(silicone carbide)，和/或0-10％碳化硼(boron carbide)。

本发明的另一个方面提供了一种制造碳键合耐火材料的方法，该方法包括：

-混合耐火粒料，含有重量百分比0.5％至5％的锌粉末及重量百分比1％至10％的碳，及

-在锌不产生反应的情况下将耐火粒料固化。

优选地，锌的重量百分比为1％至3％。

优选的固化温度为150℃至500℃。

本发明的方法中的耐火材料亦含有铝，铝的重量百分比为1％至7％。

本发明的方法包括将酚醛树脂碳化以形成碳键合的步骤，使锌粉末在碳键合体的矩阵之中。

附图说明

本发明的具体实施方式，将通过例子及参考附图在下文解释，其中：