[发明专利]连铸功能水口用材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于以氧化铝为基料的耐火材料领域，涉及一种连铸功能水口用材料及其制备方法，尤其涉及一种复合于连铸功能水口内腔的低热导、抗热震材料及其制备方法。

背景技术

在连铸工艺中，连铸功能水口一般需要用到铝（锆）炭质长水口、浸入式水口等功能耐火材料。连铸功能水口是将钢包、中间包、结晶器三者连接的关键性耐火制品，是连铸工艺当中钢水的“通道”，起着至关重要及无可替代的作用，其作用是：防止钢水二次氧化；控制钢水的流动状态和注入速度；促进夹杂物上浮，防止保护渣非金属夹杂物卷入钢水中。传统的连铸功能水口不管是本体还是渣线，由于石墨含量达12%～30%，其热导率较高，当钢水在水口内流动时，将产生冷钢或造成热损失，甚至为此开发的无碳内衬材料虽然无鳞片石墨，但仍无法达到理想的保温效果。传统的连铸功能水口本体材料碳含量18%～30%，Al₂O₃含量40%～60%，而渣线材料碳含量12～25%，不管是被钢水氧化还是侵蚀，均会产生熔损。

而随着钢铁冶金行业不断地技术革新，钢铁企业对功能水口的要求越来越高，从传统的使用寿命开始转入更高的品质要求，包括抗熔损、抗热震、保温性、低碳化、防堵塞等。这就要求它具有良好的热学性能、抗侵蚀性能和力学性能，这些要求都比普通的连铸功能水口要高。

发明内容

本发明的目的是采用热稳定性（包括热震和化学稳定性）优异和低热导的矿物原料作为骨料，取消天然鳞片石墨，通过树脂结合剂造粒、干燥工艺，提供一种低热导、抗熔损、抗热震、低碳化、防堵塞的材料，复合于连铸功能水口内腔，通过降低水口热导率，提高钢水在浇铸过程中的保温性。

为实现上述发明目的，采用的技术方案是：

一种连铸功能水口用材料，它的原料包含以下组分：电熔刚玉、刚玉空心球、熔融石英、微粉、结合剂；其中各组分的重量百分比为：电熔刚玉35%～45%，刚玉空心球30%～40%，熔融石英5%～15%，微粉3%～15%，所述的结合剂占上述组分总重量的5%～10%。

所述的结合剂为热塑和热固混合型酚醛树脂，所述的热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂的比例为1：8.5。

所述的微粉为膨润土、金属硅、炭黑中一种或两种以上组合。

所述的电熔刚玉Al₂O₃含量≥99.0%，刚玉空心球Al₂O₃含量≥98.0%，熔融石英SiO₂含量≥99.0%，结合剂的固定碳含量40～60%。

所述的组分的颗粒级配：电熔刚玉0.5mm～0.1mm，刚玉空心球0.5mm～0.2mm，熔融石英0.5mm～0.1mm，微粉≤0.074mm。

所述的刚玉空心球堆积密度为0.9～1.0g/cm³。

本发明还提供了一种连铸功能水口用材料的制备方法，包括以下步骤：

按配方将35%～45%电熔刚玉、30%～40%刚玉空心球、5%～15%熔融石英、3%～15%微粉配比，外加占上述组分总重量的5%～10%的结合剂，进行造粒；干燥至泥料中挥发分为1.0%～1.5%；将上述泥料复合在连铸功能水口内腔，等静压成型得到湿坯；上述湿坯在175～185℃下固化34～38小时，在1050～1150℃下烧成22～26小时，得到成品。

所述的成型压力优选为100～120MPa，最优选为120MPa。

所述的固化温度优选为180℃，固化时间优选为36小时；所述的烧成温度优选为

1100℃，烧成时间优选为24小时。

挥发分主要是酚醛树脂结合剂在170℃下挥发出的水、苯酚、甲醛类气体，还包括二氧化碳等微量气体。

本发明的技术关键是：材料低热导要求减少甚至取消鳞片石墨，这样就会造成材料的抗热震性能降低，所用的基质骨料必须具备优异的热稳定性（包括热震和化学稳定性）。

各组分原料在该发明材料中的功能与作用：