專利名稱：一種無碳滑面中包上水口及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼鐵冶金連鑄中間包用功能耐火材料及其制備方法，特別涉及一種中包上水口及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前我國鋼廠板坯連鑄過程中，鋼液從中間包到結(jié)晶器基本采用中間包上水口配合快換浸入水口使用，中間包上水口與快換浸入式水口之間采用快換機構(gòu)使中間包滑面與浸入水口滑面緊密接觸，并在兩滑面之間采用吹氬密封保護以隔絕空氣進(jìn)入鋼液中。通常浸入水口壽命約300 600分鐘不等，而中包水口及塞棒使用壽命400 1200分鐘不等， 因此一般情況下連鑄過程中需使用快換機構(gòu)更換浸入式水口。常規(guī)情況下，中包水口滑面與浸入水口滑面采用相同材質(zhì)，一般為中低碳鋁碳、鋯碳、鎂碳或石英復(fù)合材質(zhì)(游離碳和樹脂熱解碳含量約10 20% )。由于含碳，材料具有較好的抗熱震和抗剝落性能，但在抗氧化性和耐磨性能方面明顯不足，在更換浸入水口時經(jīng)常出現(xiàn)中包水口滑面磨損嚴(yán)重的情況，從而導(dǎo)致中包水口滑面和浸入水口滑面之間配合變差，鋼液從滑面之間溢出或空氣從滑面之間進(jìn)入鋼液影響鋼液增氮或夾雜，影響鋼廠連鑄壽命的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可提高強度、耐磨性能和抗氧化性能的中包上水口及其制備方法，減少滑面之間空氣進(jìn)入鋼液或鋼液從滑面之間溢出的可能，提高連鑄作業(yè)水平。具體技術(shù)方案由如下步驟實現(xiàn)一種無碳滑面中包上水口，包括低碳碗部1、高碳本體2和無碳滑面3，所述低碳碗部1為低碳尖晶石-碳復(fù)合材料，所述高碳本體2為Al2O3-C復(fù)合材料，所述無碳滑面3包括如下重量份的組份

重量份-
剛玉59-100重量份碳黑0. 5-1重量份碳化硅1-3重量份固體樹脂3-8重量份
石英8-15重量份碳化硼0. 5-1. 5重量份金屬硅粉2-4重量份液體樹脂2-5重量份。
優(yōu)選地，無碳滑面3由包括如下原料重量份的組份 剛玉84重量份石英10重量份碳黑1重量份碳化硼1重量份
碳化硅2重量份金屬硅粉3重量份固體樹脂5重量份液體樹脂3重量份。
優(yōu)選地，所述的無碳滑面3中碳含量小于所述無碳滑面總重量的3%。 優(yōu)選地，所述的剛玉包括36目的板狀剛玉8-15重量份、46目的電熔棕剛玉8-15 80目的電熔棕剛玉8-15重量份、粒度為0. 2-0. Imm熔融石英8-15重量份和325目的板狀剛玉35-55重量份。優(yōu)選地，所述剛玉包括36目的板狀剛玉10重量份、46目的電熔棕剛10重量份、80 目的電熔棕剛玉10重量份和325目的板狀剛玉M重量份。優(yōu)選地，所述的低碳碗部1中尖晶石含量大于所述低碳碗部1總重量的60%。優(yōu)選地，所述的低碳碗部1中碳含量占所述低碳碗部1總重量的10% -15%。優(yōu)選地，所述的高碳本體2中氧化鋁含量占大于所述高碳本體2總重量的45%。優(yōu)選地，所述的高碳本體2中碳含量大于所述高碳本體2總重量的20%。一種中包上水口的制備方法，包括如下步驟A、制備無碳滑面3材料將59-100重量份的剛玉、8_15重量份的石英、0. 5-1重量份的碳黑、0. 5-1. 5重量份的碳化硼、1-3重量份的碳化硅和2-4重量份的金屬硅粉進(jìn)行干混造粒，然后再加入3-8重量份的固體樹脂和2-5重量份的液體樹脂作為結(jié)合劑進(jìn)行濕混；B、將低碳尖晶石-碳復(fù)合材料、Al2O3-C復(fù)合材料和上述制備完成的無碳滑面3材料分別加入低碳碗部1、高碳本體2和無碳滑面3的模具，振搗后成型，干燥燒制即得。優(yōu)選地，無碳滑面3由包括如下原料重量份的組份剛玉84重量份石英10重量份碳黑1重量份碳化硼1重量份碳化硅2重量份金屬硅粉3重量份固體樹脂5重量份液體樹脂3重量份。優(yōu)選地，所述的無碳滑面3中碳含量小于所述無碳滑面總重量的3%。優(yōu)選地，所述的剛玉包括36目的板狀剛玉8-15重量份、46目的電熔棕剛玉8_15 重量份、80目的電熔棕剛玉8-15重量份、粒度為0. 2-0. Imm熔融石英8-15重量份和325目的板狀剛玉35-55重量份。優(yōu)選地，所述剛玉包括36目的板狀剛玉10重量份、46目的電熔棕剛10重量份、80 目的電熔棕剛玉10重量份和325目的板狀剛玉M重量份。優(yōu)選地，所述的低碳碗部1中尖晶石含量大于所述低碳碗部1總重量的60%。優(yōu)選地，所述的低碳碗部1中碳含量占所述低碳碗部1總重量的10% -15%。優(yōu)選地，所述的高碳本體2中氧化鋁含量占大于所述高碳本體2總重量的45%。優(yōu)選地，所述的高碳本體2中碳含量大于所述高碳本體2總重量的20%。本發(fā)明在滑面部分為無碳材質(zhì)，在滑面部分引入碳化硅、金屬硅、碳化硼、板狀剛玉、一級石英以及酚醛樹脂，經(jīng)過燒結(jié)后形成陶瓷結(jié)合，使中包滑面在較高溫度范圍下，仍具有較好的結(jié)構(gòu)強度，表現(xiàn)為耐磨。而部分金屬相的引入，很大程度上改善了滑面的高溫強度及抗氧化性能，減少滑面之間空氣進(jìn)入鋼液或鋼液從滑面之間溢出的可能，使產(chǎn)品過程中抗摩擦能力顯著加強，提高連鑄作業(yè)水平。


圖1為本發(fā)明提供的一種無碳滑面中包上水口結(jié)構(gòu)示意圖。1、中包水口碗部2、中包水口本體3、中包水口滑面。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述，給出的實施例僅為了闡明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。實施例1(1)制備無碳滑面3材料將36目板狀剛玉10kg、46目電熔棕剛玉10kg、80目電熔棕剛玉10kg、0. 5-0. 2mm熔融石英10kg、325目板狀剛玉Mkg、325目金屬硅粉3kg、325 目碳化硼粉lkg、325目碳化硅粉2kg和碳黑Ikg進(jìn)行配料，配好的料在高速混練機中進(jìn)行混練造粒，干混時間不小于5分鐘，加入固體樹脂5kg和液體樹脂3kg作為結(jié)合劑，濕混時間不小于25分鐘，混好的泥料進(jìn)入干燥機進(jìn)行干燥，揮發(fā)份控制在0. 9 1. 1之間(145度 10分鐘測試條件下)。(2)制備Al2O3-C復(fù)合材質(zhì)，采用白剛玉、棕剛玉、板狀剛玉、輕燒氧化鋁A粉、鱗片石墨及抗氧化添加劑，酚醛樹脂作結(jié)合劑，采用等靜壓機成型，成型壓力100 130MPa， 經(jīng)固化，在1000 1150攝氏度下燒結(jié)而成。其中氧化鋁含量大于wt45%，碳含量大于 wt20%o(3)制備低碳尖晶石-碳復(fù)合材質(zhì)，原料采用尖晶石、鱗片石墨及抗氧化添加劑， 酚醛樹脂作結(jié)合劑，采用等靜壓機成型，成型壓力100 130MPa，經(jīng)固化，在1000 1150攝氏度下燒結(jié)而成。其中尖晶石含量大于wt60%，碳含量WtlO 15%。(4)按照生產(chǎn)圖紙成型工序?qū)⑻技饩?碳復(fù)合材料、Al2O3-C復(fù)合材料和制備完成的無碳滑面材料分別加入低碳碗部1、高碳本體2和無碳滑面3的模具，振搗后放入等靜壓機成型，成型壓力llOMPa，保壓7分鐘。(5)成型完成的產(chǎn)品毛坯入干燥窯，按干燥曲線進(jìn)行固化，最高固化溫度250度。(6)經(jīng)固化完成的產(chǎn)品毛坯入燒成窯，按燒成曲線進(jìn)行固化，最高燒成溫度1050度。(7)按圖紙尺寸要求進(jìn)行車加工即完成如圖1所示的無碳滑面中包上水口。(8)按圖紙要求進(jìn)行涂履包裝。將本發(fā)明實施例1中制備的無碳滑面中包上水口作為實驗組，與對照組1和對照組2的各性能指標(biāo)分別進(jìn)行測試，對照組1和對照組2的碗部和本體均與實驗組采用相同的原料及其配比關(guān)系，對照組與實驗組只有在滑面部分采用不同的材質(zhì)。對照組中滑面碳含量均大于于總重量的3 %，實驗組滑面部分碳含量少于總重量的3%。對照組1、對照組2 和實驗組具體配比關(guān)系和性能如表1，對照組1和對照組2分別按常規(guī)工藝制備所得。表1復(fù)合無碳滑面中包水口滑面指標(biāo)和常規(guī)中包水口滑面指標(biāo)對比表
權(quán)利要求
1.一種無碳滑面中包上水口，包括低碳碗部⑴、高碳本體⑵和無碳滑面(3)，所述低碳碗部(1)為低碳尖晶石-碳復(fù)合材料，所述高碳本體( 為Al2O3-C復(fù)合材料，其特征在于，所述無碳滑面(3)包括如下重量份的組份剛玉59-100重量份石英8-15重量份碳黑0. 5-1重量份碳化硼0. 5-1. 5重量份碳化硅1-3重量份金屬硅粉2-4重量份固體樹脂3-8重量份液體樹脂2-5重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中包上水口，其特征在于，所述無碳滑面(3)由包括如下原料重量份的組份剛玉84重量份石英10重量份碳黑1重量份碳化硼1重量份碳化硅2重量份金屬硅粉3重量份固體樹脂5重量份液體樹脂3重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中包上水口，其特征在于，所述的無碳滑面(3)中碳含量小于所述無碳滑面總重量的3%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中包上水口，其特征在于，所述的剛玉包括36目的板狀剛玉8-15重量份、46目的電熔棕剛玉8-15重量份、80目的電熔棕剛玉8_15重量份和325目的板狀剛玉35-55重量份。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中包上水口，其特征在于，所述剛玉包括36目的板狀剛玉10重量份、46目的電熔棕剛10重量份、80目的電熔棕剛玉10重量份和325目的板狀剛玉M重量份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中包上水口，其特征在于，所述的低碳碗部⑴中尖晶石含量大于所述低碳碗部(1)總重量的60%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中包上水口，其特征在于，所述的低碳碗部⑴中碳含量占所述低碳碗部(1)總重量的10% -15%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中包上水口，其特征在于，所述的高碳本體( 中氧化鋁含量占大于所述高碳本體( 總重量的45%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的中包上水口，其特征在于，所述的高碳本體(2)中碳含量大于所述高碳本體( 總重量的20%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的中包上水口的制備方法，其特征在于，包括如下步驟A、制備無碳滑面(3)材料將59-100重量份的剛玉、8-15重量份的石英、0.5-1重量份的碳黑、0. 5-1. 5重量份的碳化硼、1-3重量份的碳化硅和2-4重量份的金屬硅粉進(jìn)行干混造粒，然后再加入3-8重量份的固體樹脂和2-5重量份的液體樹脂作為結(jié)合劑進(jìn)行濕混；B、將低碳尖晶石-碳復(fù)合材料、Al2O3-C復(fù)合材料和上述制備完成的無碳滑面3材料分別加入低碳碗部(1)、高碳本體( 和無碳滑面(3)的模具，振搗后成型，干燥燒制即得。
全文摘要
本發(fā)明公開一種強度、耐磨性能和抗氧化作性能的中包上水口及其制備方法，制備無碳滑面材料將59-100重量份的剛玉、8-15重量份的石英、0.5-1重量份的碳黑、0.5-1.5重量份的碳化硼、1-3重量份的碳化硅和2-4重量份的金屬硅粉進(jìn)行混練造粒，然后再加入3-8重量份的固體樹脂和2-5重量份的液體樹脂作為結(jié)合劑進(jìn)行干燥；加入低碳碗部、高碳本體和無碳滑面的模具，振搗后成型，干燥燒制既得。本發(fā)明減少滑面之間空氣進(jìn)入鋼液或鋼液從滑面之間溢出的可能，使產(chǎn)品過程中抗摩擦能力顯著加強。
文檔編號C04B35/66GK102557692SQ20121004291
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者馮建設(shè), 李道忠, 李道波, 楊可, 楊陽, 賀立勇 申請人:北京首鋼耐材爐料有限公司