一種滑板磚的制備方法
【專利摘要】一種滑板磚的制備方法。提供了一種在生產(chǎn)制造、使用時無污染，保護(hù)環(huán)境，提高使用壽命的滑板磚的制備方法。按照以下步驟加工：1）、調(diào)配主料，所述滑板磚的主料按質(zhì)量百分比由剛玉70~90%、金屬硅0~15%、金屬鋁5~15%和稀土0~2%組成；將上述主料均勻配合，待用；2）、配置臨時結(jié)合劑；按質(zhì)量百分比將所述臨時結(jié)合劑按3%~6%的比例加入主料中，均勻攪拌，得成型料；3）、成型，燒結(jié)；將所述成型料利用模具成型，然后在1400~1600℃下，在氮?dú)鈿夥罩袩Y(jié)10~16h，制得。本發(fā)明的主料、輔料中不含碳，并且在燒結(jié)反應(yīng)過程中避免碳元素的介入，處于無碳環(huán)境中，在無碳的情況下，形成了板面結(jié)構(gòu)致密的滑板磚本體，提高了滑板磚的強(qiáng)度，提高了使用壽命。
【專利說明】一種滑板磚的制備方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及環(huán)?；宕u的制備方法，尤其涉及一種結(jié)合體系采用化學(xué)反應(yīng)結(jié)合的環(huán)保滑板。
[0002]【背景技術(shù)】
隨著我國裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，煉鋼工藝也不斷進(jìn)步，因而對滑板磚要求日益苛刻，尤其需要抗熱沖擊、抗高溫鋼水和熔渣的侵蝕、壽命長的滑板磚。此外，在環(huán)境友好的理念支撐下人們還要求滑板磚在生產(chǎn)制造、使用過程中不污染環(huán)境、不污染大氣。
[0003]目前使用的滑板磚主要有A1203_C、Al2O3-ZrO2-C和MgO-C等碳結(jié)合耐火材料。對于普通鋼種而言，以碳結(jié)合鋁碳和鋁鋯碳滑板基本可以滿足使用要求，但由于其結(jié)合方式以碳結(jié)合為基本理論支撐，在配方設(shè)計(jì)時圍繞碳結(jié)合的理念配料組分上多選擇兩種以上不同的碳原料，例多為碳黑和鱗片石墨、結(jié)合劑采用酚醛樹脂，有的在1300-1450 1:氮化或埋碳燒成、有的低溫碳化、有的還在此基礎(chǔ)上輔以真空浸潰浙青繼續(xù)增碳。由于高溫強(qiáng)度不夠高，使用時仍然存在滑動區(qū)拉毛及夾鋼的問題，對于高氧鋼(鋼中的總氧高、FeO高)更不能勝任，滑板中的碳被氧化產(chǎn)生CO或CO2導(dǎo)致板面結(jié)構(gòu)疏松從而降低滑板磚壽命；且其制造(干燥、燒成、浸潰)過程中還伴隨大量廢氣的排放，進(jìn)而污染工廠周圍的大氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對以上問題，提供了一種在生產(chǎn)制造、使用時無污染，保護(hù)環(huán)境，提高使用壽命的滑板磚的制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:按照以下步驟加工:
1)、調(diào)配主料，所述滑板磚的主料按質(zhì)量百分比由剛玉70、0%、金屬硅0-15%、金屬鋁5~15%和稀土 0-2%組成；將上述主料均勻配合，待用；
2)、配置臨時結(jié)合劑；按質(zhì)量百分比將所述臨時結(jié)合劑按3%飛％的比例加入主料中，均勻攪拌，得成型料；
3)、成型，燒結(jié)；將所述成型料利用模具成型，然后在140(Tl60(rC下，在氮?dú)鈿夥罩袩Y(jié)l(Tl6h，制得。
[0006]所述稀土為鑭、鈰中的一種或兩種的復(fù)配。
[0007] 在主料中還包括Mg、Zn、Se、Pb中的一種或一種以上的復(fù)配合金，所述復(fù)配合金的添加比例按質(zhì)量百分比為廣2%。
[0008]所述臨時結(jié)合劑為亞硫酸鹽紙漿廢液、硅酸鈉中的一種。
[0009]所述剛玉中Al2O3的含量大于98%,所述金屬招中活性招的含量大于95%,金屬娃中娃的含量大于98.5%。
[0010]所述主料中的剛玉包括2~lmm和f 0.033mm兩種顆粒狀剛玉料,其總和占剛玉總量的60~70% ;以及小于0.033mm以下的細(xì)粉狀剛玉料，其占剛玉總量的30~40% ；
所述金屬娃為小于180目的細(xì)粉；
所述金屬鋁包括1~0.5mm的顆粒狀金屬鋁料，其占金屬鋁總量的10~25% ;小于0.5mm的細(xì)粉狀金屬鋁料，其占金屬鋁總量的75、0%。
步驟3)中所述氮?dú)獾募兌却笥?9.999%，氮?dú)鈮毫?.02~0.2Mpa。
[0011]本發(fā)明米用剛玉和金屬招、金屬娃為主要原料,其余可以是Mg、Zn、Se、Pb 一種或一種以上或他們的合金，尤其添加少量稀土如鑭La、鈰Ce等，剛玉為耐火骨料，起骨架和填充作用，耐火骨料的顆粒級配按公知安德烈森(Anreasen)緊密堆積理論設(shè)計(jì)。臨時結(jié)合劑采用亞硫酸鹽紙漿廢液、硅酸鈉(即水玻璃)中的一種，在氮?dú)鈿夥障拢瑴囟葹?40(Tl60(rC，燒結(jié)而成。本發(fā)明的主料、輔料中不含碳，并且在燒結(jié)反應(yīng)過程中避免碳元素的介入，處于無碳環(huán)境中，在無碳的情況下，形成了板面結(jié)構(gòu)致密的滑板磚本體，提高了滑板磚的強(qiáng)度，提高了使用壽命。
[0012]反應(yīng)結(jié)合主要由配料組份中的金屬和稀土及氮?dú)鈪⑴c。金屬鋁、金屬硅在燒結(jié)時的氮?dú)鈿夥障麓罅可砂鍫钯惵iAlON，稀土穿插固溶其中，作為結(jié)合相將剛玉骨料緊緊地拉起來(呈板狀的賽隆相 的原位生成過程中和有可能與剛玉顆粒界面發(fā)生反應(yīng)使一部分主晶相與結(jié)合相緊密結(jié)合，使材料的非氧化物結(jié)合程度提高)，這種反應(yīng)結(jié)合方式使得結(jié)構(gòu)致密、牢固，阻礙了晶界滑移，從而增強(qiáng)了材料的高溫力學(xué)性能。由于賽隆SiAlON本身具有熱導(dǎo)率高，熱膨脹系數(shù)較低的特點(diǎn)，作為剛玉金屬滑板的增強(qiáng)相存在，有利于提高試樣的抗熱震性及強(qiáng)度，此外，作為主要金屬添加的鋁除了大量生成賽隆外，氧化生成的氧化鋁還可以起到堵塞氣孔的作用。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例一:按照以下步驟加工:
1)、調(diào)配主料，所述滑板磚的主料按質(zhì)量百分比包括剛玉70%，金屬硅10%，金屬鋁13%，稀土 2% ;將上述主料均勻配合，待用；
2)、配置臨時結(jié)合劑；按質(zhì)量百分比將所述臨時結(jié)合劑按5%的比例加入主料中，均勻攪拌，得成型料；
3)、成型，燒結(jié)；將所述成型料利用模具成型，然后在1400°C下，在氮?dú)鈿夥罩袩Y(jié)12h，制得；其中，氮?dú)獾募兌却笥?9.999%，露點(diǎn)_60°C，氮?dú)鈮毫?.1Mpa。
所述稀土為鑭、鈰中的一種或兩種的復(fù)配；如:鑭2% ;鈰2% ;鑭、鈰各1%等。
[0014]在主料中還包括Mg、Zn、Se、Pb中的一種或一種以上的復(fù)配合金，所述復(fù)配合金的添加比例按質(zhì)量百分比為廣2%。
[0015]所述臨時結(jié)合劑為亞硫酸鹽紙漿廢液、硅酸鈉(即水玻璃)中的一種。
[0016]所述剛玉中Al2O3的含量大于98%,所述金屬招中活性招的含量大于95%,金屬娃中娃的含量大于98.5%。
[0017]所述主料中的剛玉包括2~Imm和1~0.033mm兩種顆粒,其(即2~Imm和1~0.033mm兩種顆粒)總和占剛玉總量的60-70%，小于0.033mm以下的細(xì)粉,其占剛玉總量的30-40% ；
所述金屬娃為小于180目的細(xì)粉；
所述金屬鋁包括1~0.5mm的顆粒，其占金屬鋁總量的10~25%，小于0.5mm (如小于40目、180目和200目)的細(xì)粉，其占金屬鋁總量的75~90%。
實(shí)施例二:按照以下步驟加工:
I)、調(diào)配主料，所述滑板磚的主料按質(zhì)量百分比包括剛玉90%，金屬硅3%，金屬鋁3%，稀土 1% ;將上述主料均勻配合，待用；
2)、配置臨時結(jié)合劑；按質(zhì)量百分比將所述臨時結(jié)合劑按3%的比例加入主料中，均勻攪拌，得成型料；
3)、成型，燒結(jié)；將所述成型料利用模具成型，然后在1600°C下，在氮?dú)鈿夥罩袩Y(jié)16h，制得；其中，氮?dú)獾募兌却笥?9.999%，露點(diǎn)_60°C，氮?dú)鈮毫?.2Mpa。
所述稀土為鑭、鈰中的一種或兩種的復(fù)配。如:鑭1% ;鋪1% ;鑭、鈰各0.5%等。
[0018]在主料中還包括Mg、Zn、Se、Pb中的一種或一種以上的復(fù)配合金，所述復(fù)配合金的添加比例按質(zhì)量百分比為廣2%。
[0019]所述臨時結(jié)合劑為亞硫酸鹽紙漿廢液、硅酸鈉(即水玻璃)中的一種。
[0020]所述剛玉中Al2O3的含量大于98%，所述金屬鋁中活性鋁的含量大于95%，金屬硅中娃的含量大于98.5%。
[0021 ] 所述主料中的剛玉包括2~Imm和1~0.033mm兩種顆粒，其總和占剛玉總量的60~70%，小于0.033mm以下的細(xì)粉，其占剛玉總量的30~40% ；
所述金屬娃為小于180目的細(xì)粉；
所述金屬鋁包括1~0.5mm的顆粒，其占金屬鋁總量的10~25%，小于0.5mm (如小于40目、180目和200目)的細(xì)粉，其占金屬鋁總量的75~90%。
實(shí)施例三:按照以下步驟加工:
1)、調(diào)配主料，所述滑板磚的主料按質(zhì)量百分比包括剛玉80%，金屬硅6%，金屬鋁6.5%，稀土 1.5% ;將上述主料均勻配合，待用；
2)、配置臨時結(jié)合劑；按質(zhì)量百分比將所述臨時結(jié)合劑按6%的比例加入主料中，均勻攪拌，得成型料；
3)、成型，燒結(jié)；將所述成型料利用模具成型，然后在1500°C下，在氮?dú)鈿夥罩袩Y(jié)13h，制得；其中，氮?dú)獾募兌却笥?9.999%，露點(diǎn)_60°C，氮?dú)鈮毫?.15Mpa。
所述稀土為鑭、鈰中的一種或兩種的復(fù)配。如:鑭1.5% ;鈰1.5% ;鑭、鈰各0.75%等。
[0022]在主料中還包括Mg、Zn、Se、Pb中的一種或一種以上的復(fù)配合金，所述復(fù)配合金的添加比例按質(zhì)量百分比為廣2%。
[0023]所述臨時結(jié)合劑為亞硫酸鹽紙漿廢液、硅酸鈉(即水玻璃)中的一種。
[0024]所述剛玉中Al2O3的含量大于98%，所述金屬鋁中活性鋁的含量大于95%，金屬硅中娃的含量大于98.5%。
[0025]所述主料中的剛玉包括2~Imm和I~0.033mm兩種顆粒，其總和占剛玉總量的60~70%，小于0.033mm以下的細(xì)粉，其占剛玉總量的30~40% ；
所述金屬娃為小于180目的細(xì)粉；
所述金屬鋁包 括1~0.5mm的顆粒，其占金屬鋁總量的10~25%，小于0.5mm (如小于40目、180目和200目)的細(xì)粉，其占金屬鋁總量的75~90%。
工作中，主料由顆粒狀和細(xì)粉狀兩種狀態(tài)組成，顆粒狀為骨料，細(xì)粉狀為填料；燒結(jié)過程中，填料完全反應(yīng)，骨料(如金屬鋁顆粒)則延遲其反應(yīng)過程，將其在使用過程中繼續(xù)反應(yīng)，因?yàn)榛宕u在使用過程中局部也承受鋼水的溫度，金屬鋁繼續(xù)反應(yīng)生成新的組分(如氧化鋁)，進(jìn)一步改善局部的組織結(jié)構(gòu)，延長使用壽命。
[0026]金屬鋁的氧化主要發(fā)生在燒結(jié)時的冷卻過程、及使用時與鋼液中的活性氧及空氣中的氧，氧化生成的氧化鋁還可以起到堵塞氣孔，提高滑板磚的強(qiáng)度。氣孔是在壓制過程中形成的，是由于顆粒、細(xì)粉堆積之間存在間隙，衡量氣孔的多少用顯氣孔率和體積密度來檢測，顯氣孔率越高，體積密度越低，制品越疏松。反之制品越致密，使用性能越好。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、配料中不添加碳組份，不擔(dān)心使用時因碳氧化而導(dǎo)致的(如滑動區(qū)拉毛)性能惡化；
2、不選用碳產(chǎn)率(固定碳大于30%)非常高的酚醛樹脂系做成型結(jié)合劑(臨時結(jié)合劑)；
3、成型采用雙面振動半干法成型；
4、燒結(jié)過程是在純度不低于99.999%的氮?dú)獗Ｗo(hù)下的電阻爐內(nèi)完成的，燒結(jié)過程中不僅不產(chǎn)生SO2、CO等廢氣，還增加了環(huán)境周圍的大氣中的氧氣；
5、材料燒結(jié)后不需浸潰增加強(qiáng)度，不擔(dān)心使用時釋放廢煙氣污染周圍環(huán)境。
[0028]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于組分中的稀土鑭La和鈰Ce不僅具有較高的促反應(yīng)活性，能夠較好地促進(jìn)賽隆SiAlON板狀晶須的生成和長大，而且還具有良好的韌性能夠提高制品的抗疲勞強(qiáng)度，進(jìn)而提高制品的使用壽命。
【權(quán)利要求】
1.一種滑板磚的制備方法，其特征在于，按照以下步驟加工: 1)、調(diào)配主料，所述滑板磚的主料按質(zhì)量百分比由剛玉70、0%、金屬硅0-15%、金屬鋁5~15%和稀土 0-2%組成；將上述主料均勻配合，待用； 2)、配置臨時結(jié)合劑；按質(zhì)量百分比將所述臨時結(jié)合劑按3%飛％的比例加入主料中，均勻攪拌，得成型料； 3)、成型，燒結(jié)；將所述成型料利用模具成型，然后在140(Tl60(rC下，在氮?dú)鈿夥罩袩Y(jié)l(Tl6h，制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滑板磚的制備方法，其特征在于，所述稀土為鑭、鈰中的一種或兩種的復(fù)配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滑板磚的制備方法，其特征在于，在主料中還包括Mg、Zn、Se、Pb中的一種或一種以上的復(fù)配合金，所述復(fù)配合金的添加比例按質(zhì)量百分比為I ~2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滑板磚的制備方法，其特征在于，所述臨時結(jié)合劑為亞硫酸鹽紙漿廢液、硅酸鈉中的一種。
5.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的一種滑板磚的制備方法，其特征在于，所述剛玉中Al2O3的含量大于98%,所述金屬招中活性招的含量大于95%,金屬娃中娃的含量大于98.5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滑板磚的制備方法，其特征在于， 所述主料中的剛玉包括2~lmm和f0.033mm兩種顆粒狀剛玉料，其總和占剛玉總量的60~70% ;以及小于0.033mm以下的細(xì)粉狀剛玉料，其占剛玉總量的30~40% ； 所述金屬娃為小于180目的細(xì)粉； 所述金屬鋁包括1~0.5mm的顆粒狀金屬鋁料，其占金屬鋁總量的10~25% ;小于0.5mm的細(xì)粉狀金屬鋁料，其占金屬鋁總量的75、0%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滑板磚的制備方法，其特征在于，步驟3)中所述氮?dú)獾募兌却笥?9.999%，氮?dú)鈮毫?.02~0.2Mpa。
【文檔編號】C04B35/65GK104003736SQ201410223905
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】毛慶慧, 孫旸, 孫同賀, 孫聚晨 申請人:江蘇悅展新型材料有限公司