本發(fā)明涉及煉鋼領(lǐng)域中的滑板磚，特別涉及一種特種鋼用鎂-氮化鋁-碳質(zhì)滑板磚及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
鋁碳系、鋁鋯碳系滑板是目前轉(zhuǎn)爐擋渣及連鑄常用功能性耐火制品，但其在冶煉澆注高氧鋼、鈣處理鋼、高錳鋼、高品質(zhì)電工鋼等特種鋼時存在易氧化、不抗侵蝕、不耐沖刷等綜合問題，從而大大降低使用壽命和使用安全性，易導(dǎo)致滲漏鋼事故發(fā)生；鋁碳系、鋁鋯碳系滑板中的al2o3、sio2成份與鋼水中的【ca】、【si】、【mn】的成份反應(yīng)生成c3a(3cao.al2o3,熔點1535℃)、c12a7(12cao.7al2o3,熔點1455℃)、cs(cao.sio2，熔點1544℃)、c3s2(3cao.2sio2，熔點1460℃)、cas2(cao.al2o3.2sio2，熔點1553℃)、ms(mno.sio2，熔點1200℃)、m2s(2mno.sio2，熔點1160℃)、m3as3(3mno.al2o3.3sio2，熔點1175℃)等一系列低熔物，導(dǎo)致滑板表面過度蝕損，不抗侵蝕、不耐沖刷等問題；同時由于嚴(yán)格控制滑板中的碳含量，大大降低了高氧鋼中的【o】與滑板中的碳發(fā)生氧化反應(yīng)，形成脫碳層，導(dǎo)致滑板磚工作面的氣孔率增加，強(qiáng)度降低，加劇了鋼水對滑板磚的機(jī)械沖刷和化學(xué)侵蝕，綜合導(dǎo)致滑板壽命下降的問題。
因此，針對高氧鋼、鈣處理鋼、高錳鋼、高品質(zhì)電工鋼等特種鋼的冶煉全新需求，開發(fā)配套特種鋼生產(chǎn)使用的耐材產(chǎn)品，尤其是作為擋渣、控流等重點功能使用的滑板耐材就顯得尤為關(guān)鍵。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種特種鋼用鎂-氮化鋁-碳質(zhì)滑板磚及其生產(chǎn)方法，該滑板磚碳含量低，壽命高，安全性高，減少滲鋼、漏鋼事故的發(fā)生幾率；解決了用于特種鋼生產(chǎn)時存在的易氧化、不抗侵蝕、不耐沖刷、易反應(yīng)生成低熔物夾雜等綜合缺陷，同時也能夠滿足普通鋼的生產(chǎn)要求。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種特種鋼用滑板磚，其特征在于：組成成份按其重量份配比計：高純電熔鎂砂60-75份，電熔鎂鋁尖晶石10-20份，氮化鋁5-10份，鎂鋁合金微粉5-7份，超細(xì)石墨1-3份；防氧化劑，1-3份；結(jié)合劑，3-5份；所述高純電熔鎂砂按質(zhì)量百分含量mgo≥98％，高純電熔鎂砂顆粒級配按重量份比例：≤3mm且≥1mm，25-30份；＜1mm且≥0.212mm，15-20份；≤0.045mm，20-25份；所述的電熔鎂鋁尖晶石中按質(zhì)量百分含量mgo≥30％，al2o3+mgo≥98％，其粒級配按重量份比例為≤3mm且≥1mm，5-10份；＜1mm且≥0.212mm，5-10份；所述的氮化鋁中按質(zhì)量百分含aln≥99％，其粒度要求為≤0.001mm；所述的鎂鋁合金中按質(zhì)量百分含al≥48％，其粒度要求為≤0.075mm；所述超細(xì)石墨粒度要求為≤0.01mm，固定碳質(zhì)量百分含量≥97％；所述防氧化劑為bn、tin中的一種或兩種的混合物，粒度要求為≤0.045mm；所述的結(jié)合劑為酚醛樹脂，其殘?zhí)假|(zhì)量百分含量≥45％。
特種鋼用滑板磚的性能指標(biāo)：顯氣孔率：3-6％；體積密度：3.05-3.10g/cm3；1550℃熱膨脹率：1.3-1.9％；使用壽命：4-6次；渣侵蝕率：4.5-5.5％，常溫耐壓強(qiáng)度：150-190mpa。
本發(fā)明原料配比選擇理由如下：
為了實現(xiàn)鎂-氮化鋁-碳質(zhì)滑板磚的高壽命，高安全性，減少滲鋼、漏鋼事故的發(fā)生幾率；提高滑板應(yīng)用于特種鋼生產(chǎn)時的抗侵蝕性、抗沖刷性，抑制滑板成份與鋼液反應(yīng)生成低熔物夾雜等綜合缺陷，滑板材質(zhì)中引入的電熔高純電熔鎂砂。其用量大于所述上限值(＞75份)時，因其本身的熱膨脹系數(shù)大，熱震穩(wěn)定性差，易引發(fā)滑板磚熱震裂紋產(chǎn)生，鋼水會從裂紋中進(jìn)入破壞滑板磚，大大降低滑板使用壽命。當(dāng)用量小于所述的下限值(＜60份)時，滑板磚對鋼水的抗侵蝕能力及抗沖刷性能變差，同時也會引起滑板磚對鋼水的抗渣性變差，因此在上述用量范圍最佳。
滑板磚使用時的溫差變化達(dá)到1200-1300℃，且多次反復(fù)使用，由于熱應(yīng)力的變化對滑板磚的熱震產(chǎn)生非常大的影響，易引發(fā)熱震裂紋的發(fā)生，抗侵蝕性變差。為提高滑板磚的熱震穩(wěn)定性及保持良好的抗侵蝕能力及抗沖刷性能，引入的電熔電熔鎂鋁尖晶石。其用量大于所述上限值(＞20份)時，易引起滑板磚的抗侵蝕能力及抗沖刷性能變差。當(dāng)用量小于所述的下限值(＜10份)時，對滑板的抗熱震能力改善有限，因此在上述用量范圍最佳。
氮化鋁由于其熱膨脹系數(shù)小，熱導(dǎo)率大，耐熱沖擊性好，抗熔融金屬侵蝕的能力強(qiáng)；可明顯改善滑板的熱震穩(wěn)定性，抗侵蝕和抗沖刷能力，并且其還具有抗氧化功能，在一定程度上能提高滑板磚的抗氧化性能。
金屬鎂鋁合金比金屬鋁具有更加優(yōu)良的承受熱沖擊能力，金屬鎂鋁合金粉的引入，可以提高滑板磚制品的結(jié)合強(qiáng)度、熱震穩(wěn)定性。當(dāng)金屬鎂鋁合金粉用量大于所述上限值(＞7份)時，滑板磚抗熱熔損性差；用量小于所述下限值(＜5份)時，滑板磚磚體的強(qiáng)度、熱震穩(wěn)定性差。最佳使用量為上述范圍值5-7份。
超細(xì)石墨的引入可以提高制品的抗渣性和熱震穩(wěn)定性，但考慮到特種鋼對碳含量的嚴(yán)格要求，防止碳含量增加可能對鋼水產(chǎn)生的污染，本發(fā)明中超細(xì)石墨的引入量控制在1-3份。
六方氮化硼，結(jié)構(gòu)與石墨相似，耐高溫，耐腐蝕，導(dǎo)熱性好、線膨脹系數(shù)低，抗熱震性好，化學(xué)穩(wěn)定性好、潤滑性良好。
氮化鈦有優(yōu)良的物理及化學(xué)性能，耐酸耐堿，具有較高的熔點(3205℃)，硬度高，與金屬潤濕性小，有自潤滑作用。
為了改善滑板磚在高溫的性能，防止鋼液對滑板磚的氧化侵蝕，本發(fā)明中添加的所述防氧化劑為bn、tin中的一種或兩種的混合物。
一種特種鋼用滑板磚的生產(chǎn)方法，其特征在于包括如下步驟：
a.首先按上述配比進(jìn)行稱量，將粒度≤0.075mm的各種細(xì)粉原料，通過錐式預(yù)混機(jī)預(yù)混30-60min，出預(yù)混料；
b.再采用泥碾機(jī)先加入粒度≤3mm且≥1mm、＜1mm且≥0.212mm的原料顆?；炀?-5min后加入酚醛樹脂混練5-8min，然后加入預(yù)混料繼續(xù)混練30-50min即可出料；
c.混練好的泥料經(jīng)困料12-24小時，采用摩擦壓磚機(jī)或液壓機(jī)進(jìn)行成型；
d.經(jīng)揀選合格磚坯首先自然干燥12-24小時，后在110±10℃溫度下干燥24-48小時。
e.干燥后滑板在700±20℃燒成，保溫10-12小時，出窯經(jīng)過探傷揀選出層裂產(chǎn)品；
f.進(jìn)行浸油工藝后，于500±50℃進(jìn)行焙燒工藝；
h.經(jīng)過刮碳工序后，進(jìn)行后加工，后經(jīng)檢查工序，進(jìn)行包裝即得成品。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1.本發(fā)明通過引入高純電熔鎂砂、鎂鋁尖晶石、氮化鋁、鎂鋁合金微粉、超細(xì)石墨為主要原料，bn、tin中的一種或兩種的混合物作為防氧化劑，通過材質(zhì)優(yōu)化提高滑板磚的抗侵蝕性，1600℃下保溫4小時測試條件下ca-si粉的侵蝕率(以侵蝕體積計算)，原鋁碳、鋁鋯碳材質(zhì)的侵蝕率為8-20％，而鎂-氮化鋁-碳材質(zhì)的侵蝕率僅為4.5-5.5％；大大提高滑板磚的抗侵蝕能力。通過合理優(yōu)化綜合性能，實現(xiàn)鎂-氮化鋁-碳材質(zhì)滑板磚應(yīng)用于特種鋼生產(chǎn)時的高壽命，由鋁碳、鋁鋯碳滑板磚的1-3次壽命，提高到4-6次(以150-300噸鋼包為例)。通過降低碳含量，碳素加入量由目前材質(zhì)的4-8％降低為本材質(zhì)的1-3％；同時采用bn、tin中的一種或兩種復(fù)合作為防氧化劑，大大改善了滑板磚的抗氧化性能，并進(jìn)一步適應(yīng)高氧鋼的生產(chǎn)安全性要求。
2.鎂-氮化鋁-碳質(zhì)滑板磚，已成為滑板磚材質(zhì)技術(shù)發(fā)展的重要趨勢；無論從材質(zhì)對冶煉特種鋼工藝特點的適應(yīng)性，還是使用壽命以及對品種鋼中合適的碳含量控制上均有突出優(yōu)點，同時能夠保持良好的熱震穩(wěn)定性，因此市場前景看好；特別是適用于高氧鋼、高鈣鋼、高合金鋼、高品質(zhì)電工鋼等特種鋼。
3.由于鎂-氮化鋁-碳質(zhì)滑板磚的全新優(yōu)良性能，此產(chǎn)品的應(yīng)用對于優(yōu)化傳統(tǒng)鎂質(zhì)耐材的科技含量具有十分重大的深遠(yuǎn)意義，可明顯提升鎂質(zhì)耐材的產(chǎn)品附加值，有著重要的突破性創(chuàng)新，在一定程度上為助力推動我國特種鋼品種優(yōu)化和升級提供重要的耐材技術(shù)保障基礎(chǔ)。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明：
以下實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。這些實施例僅是對本發(fā)明的最佳實施方案進(jìn)行描述，并不對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。
本發(fā)明實施例組分配比及性能指標(biāo)見表1；
表1：本發(fā)明各實施例組分配比及性能指標(biāo)
本發(fā)明實施例與常規(guī)鋁碳、鋁鋯碳系材質(zhì)系列的滑板磚的性能指標(biāo)比較見表2；
表2：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)性能指標(biāo)對比表
由表1和表2中數(shù)據(jù)說明實施例1-3比常規(guī)鋁碳、鋁鋯碳系材質(zhì)系列的滑板磚產(chǎn)品的抗渣侵蝕性能、抗氧化性、使用壽命等性能指標(biāo)都有了很大的提高和改善，熱震穩(wěn)定性基本與現(xiàn)有材質(zhì)達(dá)到同一水平。