[发明专利]一种特种钢连铸用碱性滑板及其制备工艺

说明书

本发明涉及一种特种钢连铸用碱性滑板及其制备工艺，复合各种碳源的优点，通过在镁铝尖晶石为主要原料的滑板中添加金属镁粉，采用CO₂作为烧成气氛，在高温下CO₂和Mg粉反应，生成MgO和石墨烯。生成的MgO具有高反应活性，和Al₂O₃原位反应形成尖晶石促进烧结，且原位生成的石墨烯和尖晶石填充细小的孔洞，使得材料更加致密，增强滑板的抗侵蚀性、抗氧化性。

技术领域

本发明涉及一种特种钢连铸用碱性滑板及其制备工艺，属于无机非金属材料学科高温陶瓷和耐火材料领域。

背景技术

世界上约有特种钢近2000个牌号、约50000个品种规格。我国随着工业化深入和装备制造挺进高新领域，风电、核电、高铁、大飞机、石化、汽车等新兴产业所需而普钢无法替代的高品质、高性能、个性化特钢产品市场将急剧增长。在特种钢的冶炼中，为了消除铝脱氧产物造成的水口堵塞，需要对钢水进行钙处理，但是钢水中和渣中浓度增加，它们会与滑板中的成分发生反应生成低熔点物质，从而造成滑板损毁。我国100 t以上的大型钢包滑板普遍使用烧成铝锆碳滑板，使用寿命2~4次。中小型钢包用滑板考虑到成本，材质主要为铝碳质，工艺分烧成、轻烧(中温处理)和不烧3种，寿命通常为1~ 3次，而铝碳质滑板在特种钢浇铸中使用寿命仅为1次。碳结合的铝碳质及铝锆碳质滑板两种滑板抗Ca侵蚀能力差，难以适应钙处理钢、高氧钢、优质钢、沸腾钢、镇静钢、半镇静钢等特种钢连铸的要求。本发明专为钙处理钢、高氧钢、洁净钢冶炼提供性能优越、成本较低、使用安全稳定的镁铝尖晶石碳质滑板，满足特种钢苛刻的使用条件及安全使用要求。

发明内容

一种特种钢连铸用碱性滑板的原料配方（重量百分含量）如下：

（1）粒度3～1mm的镁铝尖晶石，25~50%；

（2）粒度1～0mm的镁铝尖晶石，22~33%；

（3）粒度≤0.045mm的镁铝尖晶石，13~18%；

（4）粒度0.002~0.005mm的富铝尖晶石（A90），7~11%；

（5）鳞片石墨，1~2%；

（6）炭黑，1~2%；

（7）粒度≤0.045mm的金属镁粉，3~6%；

（8）粒度≤0.045mm的金属镁铝合金粉，1~3%；

（9）粒度≤0.045mm碳化硼，1%；

（10）另外加复合树脂，+4~6%；

（11）二氧化碳气体。

原料（10）复合树脂另外加入，不计入原料总质量百分比内。复合树脂由3~1比例的有机硅树脂和酚醛树脂混合制得。原料（11）二氧化碳气体用在烧成时的气氛炉内，不计入原料总质量百分比内。反应炉内保持0.2~0.3MPa的CO₂气体压力。原料里面没有价格昂贵的石墨烯材料，石墨烯材料是在滑板烧成时金属镁粉和CO₂反应获得。

具体工艺过程包括以下几部分：

（1）按比例称量粒度≤0.045mm的镁铝尖晶石、粒度≤0.045mm的金属镁粉、粒度≤0.045mm的金属镁铝合金粉、粒度≤0.045mm碳化硼粉、粒度0.002~0.005mm的富铝尖晶石（A90），进行强力预混，预混时间在15～20min。

（2）将有机硅树脂和酚醛树脂按重量3～1的比例预先混合，制得复合树脂。

（3）按比例称量粒度3～1mm的镁铝尖晶石、粒度1～0mm的镁铝尖晶石、鳞片石墨、炭黑，进行干混3～5min，然后加入复合树脂，混合2～3min，再加入预混细粉料，强力混碾15～30min。