一種連鑄三大件低壓成型用結合體系的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于連鑄功能耐火材料【技術領域】，涉及一種連鑄三大件低壓成型用結合體系，結合體系包括結合劑和溶劑；結合劑由酚醛樹脂粉和CarboresP構成，酚醛樹脂粉的加入量為連鑄三大件原料總重量的4～6wt%；CarboresP的加入量為連鑄三大件原料總重量的1.5～3wt%；溶劑包括酒精和混二元酸二甲酯；酒精的加入量為連鑄三大件原料總重量的2～3wt%，混二元酸二甲酯加入量為連鑄三大件原料總重量的1.5～2.5wt%。本發(fā)明通過控制高沸點溶劑的加入量來調控坯料低壓成型所需的高揮發(fā)份，引入高殘?zhí)悸实慕Y合劑，保證制品的致密化，同時可以改善材料的高溫強度，有著明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利說明】一種連鑄三大件低壓成型用結合體系
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于連鑄功能耐火材料【技術領域】，主要涉及一種連鑄三大件低壓成型用結合體系。
【背景技術】
[0002]連鑄三大件包括連鑄用長水口、整體塞棒和浸入式水口，是連鑄工藝中非常重要的功能耐火材料，它們的作用是將鋼包、中間包、結晶器三位一體地連接起來，起到控流和導流鋼液，防止鋼水二次氧化的作用，實現(xiàn)連續(xù)鑄造工藝。通常連鑄三大件根據(jù)不同部位的服役條件，選取不同的含碳材料，主要是氧化物材料(Al2O3, MgO，ZrO2，尖晶石)與石墨，并配以適當?shù)慕Y合體系在等靜壓機中成型。
[0003]三大件坯體的致密程度取決于坯料的塑性和成型壓力，坯料的塑性又主要取決于坯料的結合體系，結合體系包括結合劑和溶劑，其中結合劑普遍使用酚醛樹脂，其特點是黏結性好，有利于造粒，熱處理過程中有害物質揮發(fā)少，碳化速度可以控制。為達到一定的熱處理強度，需要保證其加入量，而酚醛樹脂碳化率較低，大致40-50%左右，將會促進了熱處理后三大件坯體致密程度的下降。溶劑是混料過程中加入的揮發(fā)性物質，其與酚醛樹脂一起，在混料的過程中起到造粒的效果，同時根據(jù)其殘留量可以影響坯料的塑性，坯料的揮發(fā)份越高，坯料的塑性越好，有利于獲得致密化的生坯體，但是作為揮發(fā)份物質，同樣也會促進了熱處理后三大件坯體致密程度的下降。目前使用較多的是酒精和糠醛，見表1。
[0004]國內(nèi)連鑄三大件廠家目前普遍使用的結合體系是酚醛樹脂+酒精，而所需的成型壓力為12(Tl50MPa。然而隨著壓力的增大，三大件制品的生產(chǎn)效率變低，能源消耗變大，昂貴的等靜壓機損耗愈來愈嚴重，見表1。酚醛樹脂粉+酒精結合體系不利于低壓成型，因為酒精屬于低沸點溶劑，該結合體系下，生坯低壓致密化所需的較高揮發(fā)份不易控制，同時高揮發(fā)份物質在熱處理過程中重新形成氣孔，不利于熟坯的致密化。國外連鑄三大件生產(chǎn)廠家例如英國維蘇威高級陶瓷有限公司、日本黑崎耐火材料公司(均在華建廠)等相繼采用低壓成型，采用的結合體系為酚醛樹脂粉+糠醛，糠醛是一種極好的高沸點有機溶劑，混后坯料低壓成型所需的高揮發(fā)份容易控制，造粒效果較好，生坯就有容易低壓致密化，同時糠醛可以與酚醛樹脂反應，增長了酚醛樹脂的分子鏈，在熱處理過程中，可以促進樹脂殘?zhí)?，從而彌補了坯體中游離的糠醛揮發(fā)后形成的一部份氣孔間隙。然而糠醛揮發(fā)到空氣中會破壞環(huán)境，其蒸氣有強烈的刺激性，并有麻醉作用。動物吸入、攝入或經(jīng)皮膚吸收均可引起急性中毒，表現(xiàn)有呼吸道刺激、肺水腫、肝損害、中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害、呼吸中樞麻痹，以致死亡，對現(xiàn)場操作人員的身心健康具有一定的危害性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的提出一種連鑄三大件低壓成型用結合體系。
[0006]本發(fā)明為完成上述目的采用如下技術方案:
一種連鑄三大件低壓成型用結合體系，所述的結合體系包括結合劑和溶劑；所述的結合劑由酹醒樹脂粉和CarboresP構成,所述酹醒樹脂粉和CarboresP均以細粉的形式加入混料器中與連鑄三大件原料相混合；所述酚醛樹脂粉的加入量為連鑄三大件原料總重量的4~6 wt%，所述CarboresP的加入量為連鑄三大件原料總重量的1.5~3.0 wt% ;所述的溶劑包括酒精和混二元酸二甲酯；酒精的加入量為連鑄三大件原料總重量的2~3wt%，混二元酸二甲酯的加入量為連鑄三大件原料總重量的1.5~2.5 wt%0
[0007]結合劑中CarboresP的殘?zhí)悸瘦^高，超過80%，其引入后可以適當降低樹脂加入量，熱處理后形成的氣孔間隙較少，可以彌補因低壓成型所需高揮發(fā)份物質揮發(fā)殘留的氣孔間隙，同時其炭化后形成非均質類石墨結構，可以改善含碳材料的韌性和抗熱震性，特別是較大的提高了材料的高溫抗折強度。缺點是黏結性差，造粒效果差。
[0008]溶劑采用酒精和混二元酸二甲酯(DBE)，酒精與混二元酸二甲酯相比，同酚醛樹脂粉有更好的相溶性，造粒效果更佳。酒精在常溫下容易揮發(fā)，而混二元酸二甲酯在100°c以下較難揮發(fā)，利用混合二元酸酯在100°c以下較難揮發(fā)的特點，通過控制混二元酸二甲酯的加入量控制連鑄三大件坯料成型前的揮發(fā)份；連鑄三大件坯料低壓成型所需揮發(fā)份的范圍為 2.1 ~3.1%。
[0009]混料過程中需要保證混料器的溫度，混料器的溫度范圍為60~80°C。所述的結合體系與連鑄三大件原料混合后在不高于40Mpa壓力下等靜壓成型。
[0010]本發(fā)明提出的一種連鑄三大件低壓成型用結合體系，采用酚醛樹脂粉和CarboresP構成的結合劑,溶劑采用酒精和混二元酸二甲酯，由于CarboresP殘?zhí)驾^高,可以有效的提高材料的常溫強度和高溫強度，同時其炭化后形成非均質類石墨結構，可以改善含碳材料的韌性和抗熱震性；避免使用糠醛有毒溶劑，利用混合二元酸酯在100°C以下較難揮發(fā)的特點，通過控制混二元酸 二甲酯的加入量控制連鑄三大件坯料成型前的揮發(fā)份，坯料的揮發(fā)份易調控；并且混合二元酸酯價格便宜，總體上看，有著明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
[0011]三大件制品在不同結合體系下成型的致密程度及其消耗。
【權利要求】
1.一種連鑄三大件低壓成型用結合體系，所述的結合體系包括結合劑和溶劑；其特征在于:所述的結合劑由酹醒樹脂粉和CarboresP構成,所述酹醒樹脂粉和CarboresP均以細粉的形式加入混料器中與連鑄三大件原料相混合；所述酚醛樹脂粉的加入量為連鑄三大件原料總重量的4~6wt%,所述CarboresP的加入量為連鑄三大件原料總重量的1.5~3wt% ;所述的溶劑包括酒精和混二元酸二甲酯；酒精的加入量為連鑄三大件原料總重量的2~3wt%，混二元酸二甲酯的加入量為連鑄三大件原料總重量的1.5~2.5wt%。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種連鑄三大件低壓成型用結合體系，其特征在于:混料過程中需要保證混料器的溫度，混料器的溫度范圍為60~80°C。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種連鑄三大件低壓成型用結合體系，其特征在于:溶劑采用酒精和混二元酸二甲酯，酒精在常溫下容易揮發(fā)，而混二元酸二甲酯在100°C以下較難揮發(fā)，利用混二元酸二甲酯在100°c以下較難揮發(fā)的特點，通過控制混二元酸二甲酯的加入量控制連鑄三大件坯料成型前的揮發(fā)份；連鑄三大件坯料揮發(fā)份的范圍為2.1~3.1%。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種連鑄三大件低壓成型用結合體系，其特征在于:所述的結合體系與連鑄三大件原 料混合后在不高于40Mpa壓力下等靜壓成型。
【文檔編號】C04B35/66GK103936438SQ201410117161
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權日:2014年3月27日
【發(fā)明者】錢凡, 劉國齊, 楊文剛, 于建賓, 馬天飛, 馬謂奎 申請人:中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司