本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种转炉挡渣用滑动水口外水口砖，还涉及该水口砖的制备方法。
背景技术：
滑板挡渣技术作为转炉出钢挡渣系统，具有提高合金回收率、减少钢中杂质、提高钢种洁净度等优点，被广泛应用在转炉冶炼中。转炉挡渣用滑动水口由上滑板、下滑板和外水口砖组成，一方面由于转炉炼钢的间歇性，外水口砖在服役时，处于急冷急热的环境中，要求外水口砖具备优良的抗热震性能；另一方面外水口砖在出钢过程中一直处于高温环境下，使得外水口砖易因氧化而变得疏松多孔、强度下降，强度衰减后材料的热震性下降，易出现纵向裂纹，甚至断裂；此外外水口砖在出钢时需要承受钢水的高压冲刷和高温侵蚀，使得材料损毁加剧，严重影响了外水口砖的使用稳定性和安全性。
目前多数耐火材料厂家的外水口砖主要以铝碳质、镁碳质为主，普通铝碳质外水口砖，具有良好的抗热震性能，但抗侵蚀性能相对欠缺，影响了普通铝碳质外水口砖使用寿命的提高；镁碳质外水口砖，具有优良的抗侵蚀性能，但材料的抗热震性能差，服役时易出现纵向裂纹，甚至断裂，使用性能波动较大，影响了转炉生产的安全性。因此，普通铝碳质和镁碳质外水口砖的使用性能已无法满足某些钢厂高寿命的技术要求。
技术实现要素：
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种抗侵蚀性能强、抗热震性能好、高寿命的ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖。
为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案为：
一种ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖，包括套壳、楔形环A和呈中空状的浇注本体B，所述楔形环A由粘接剂镶嵌在浇注本体B内形成一体结构，套壳套装在浇注本体B外侧，其中楔形环A的原料按重量百分比配比如下：3～1mm高铝矾土20％、1～0.5mm板状刚玉25％、0.5～0mm板状刚玉20％、≤0.044mm板状刚玉14～16％、＜0.088mm石墨6％、3μmα-Al2O35％、Al粉+Si粉5％、复合抗氧化剂2％、ZrB2-SiC复合粉体1～3％；浇注本体B的原料按重量百分比配比如下：5～3mm高铝矾土20％、3～1mm高铝矾土35％、1～0mm高铝矾土15％、≤0.075mm高铝矾土14％、CA71水泥(铝酸盐水泥)5％、3μmα-Al2O310％、复合添加剂1％。
上述的ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖，可选的，所述楔形环A沿外环面开设有至少一个与其轴线平行的第一槽口；所述浇注本体B沿内侧面开设有至少一个与其轴线平行的第二槽口，第二槽口与第一槽口相互正对或相互交错，由粘接剂填充在第一槽口和第二槽口中，增强固定牢度。
上述的ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖，可选的，所述粘接剂为磷酸盐火泥，还可选择以固体水玻璃为结合剂的刚玉质火泥。
上述的ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖，可选的，所述复合抗氧化剂为SiC、MgB、B4C、CaB2和金属锌中两种以上的混合物，且必须含有B4C、CaB2。
上述的ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖，可选的，所述复合添加剂为防爆纤维、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、ADS3分散剂、超细硅微粉、ADW分散剂和MgSO4中三种以上的混合物，且必须含有防爆纤维、ADS3分散剂和ADW分散剂。
本发明的另一目的是提供一种ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖的制备方法，按以下步骤具体进行：
步骤S1、制备楔形环A
(1)配料：按照楔形环A的原料配比(重量百分比)进行配料：3～1mm高铝矾土20％、1～0.5mm板状刚玉25％、0.5～0mm板状刚玉20％、≤0.044mm板状刚玉14～16％、＜0.088mm石墨6％、3μmα-Al2O3 5％、Al粉+Si粉5％、复合抗氧化剂2％、ZrB2-SiC复合粉体1～3％；
(2)预混粉料：采用V形混合机对≤0.044mm板状刚玉、＜0.088mm石墨、α-Al2O3、Al粉+Si粉、复合抗氧化剂、ZrB2-SiC复合粉体进行预混合，混合时间不少于30min；
(3)混碾：将上述配比的三种颗粒料：3～1mm高铝矾土、1～0.5mm板状刚玉、0.5～0mm板状刚玉在轮碾式混碾机中混碾3～5min，然后添加占原料总重量3％～6％的酚醛树脂结合剂混碾3～5min，最后加入上述预混粉料，净混碾时间不低于30min，泥料困料至少12h；
(4)机压成型：泥料加入成型模具中，铸口捣料完成后在630T电动螺旋压力机成型，先轻打并吊模排气3次，再重打7～10次，最后吊模稳压2次出模，总打击次数不少于12次，得到半成品楔形环A；
(5)干燥：半成品楔形环A自然凉放12h后，入电烤干燥器，进窑口温度50℃，烘烤时间8小时以上，110℃烘烤时间12h以上，110至250℃烘烤时间12h以上，250℃恒温烘烤时间16h以上，总干燥时间48h以上。
(6)中温处理：在60m隧道窑进行中温处理，窑内升温25～30℃/h，650～700℃保温10h，中温处理时间55～60h，然后冷却40～50h，冷却至100℃以下，打开窑门，取出处理楔形环A；
(7)检验后得产品楔形环A；
步骤S2、制备浇注本体B
(1)浇注本体的原料配比(重量百分比)进行配料：5～3mm高铝矾土20％、3～1mm高铝矾土35％、1～0mm高铝矾土15％、≤0.075mm高铝矾土14％、CA70水泥(铝酸盐水泥)5％、3μmα-Al2O310％、复合添加剂1％；
(2)预混合：用混合机对上述三种颗粒料：5～3mm高铝矾土、3～1mm高铝矾土、1～0mm高铝矾土和粉料进行预混合，预混合时间不低于25min；
(3)搅拌：预混后添加占原料总重量3％～6％的水在泥沙搅拌机中搅拌均匀，得到泥料；
(4)浇注振动成型：将泥料导入成型模具中，放置振动平台上振动成型；
(5)干燥：40～60℃养护6h后脱模，入电烤干燥器干燥，进窑口温度50℃，烘烤时间12小时以上，110℃烘烤时间24h以上，110至210℃烘烤时间12h以上，210℃恒温烘烤时间24h以上，总干燥时间72h以上；
(6)检验后得浇注本体B
步骤S3、楔形环的镶嵌：由粘连剂将楔形环A镶嵌入浇注本体B中，凉放6h以上；
步骤S4、后续加工：将套壳套装在浇注本体B外侧，然后入电烤干燥器干燥，干燥总时间不低于36h；
步骤S5、检验、包装即可得到成品。
上述的ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖的制备方法，可选的，所述粘接剂为磷酸盐火泥，磷酸盐火泥提前搅拌并困料12h以上，还可选择以固体水玻璃为结合剂的刚玉质火泥。
上述的ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖，可选的，所述复合抗氧化剂为SiC、MgB、B4C、CaB2和金属锌中两种以上的混合物，且必须含有B4C、CaB2。
上述的ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖，可选的，所述复合添加剂为防爆纤维、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、ADS3分散剂、超细硅微粉、ADW分散剂和MgSO4中三种以上的混合物，且必须含有防爆纤维、ADS3分散剂和ADW分散剂。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1)本发明在现有铝碳质外水口砖的基础上，加入ZrB2-SiC复合粉体，高温状态下，SiC氧化形成玻璃相的硅酸盐，一方面会替代挥发的硼酸盐对其表面起到保护作用，另一方面能有效的阻止环境下氧进入基体，有效的改善材料的抗氧化性能；
2)ZrB2-SiC复合粉体的加入可以提高材料的烧结性能，抑制基体中颗粒的异常长大，从而改善外水口的热冲击性能和热震性能，外水口砖的使用寿命大大提高，从原来的平均20炉提高到平均25炉；
3)将外水口砖外形设计为楔形环镶嵌入浇注本体，保证服役时孔径附近高使用性能的前提下，降低整体外水口砖的生产成本，总成本与普通铝碳质外水口砖相当。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1是本发明ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖的剖视图。
图中：1-楔形环A、11-第一槽口、2-浇注本体B、21-第二槽口、3-套壳。
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能没有在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
请结合参考图1，下面就通过这个给出的实施例来对本发明ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖进行示例性说明。
如图1所示，本发明ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖，包括套壳3、楔形环A1和呈中空状的浇注本体B2，所述楔形环A由磷酸盐火泥粘接剂镶嵌在浇注本体B内形成一体结构，套壳套装在浇注本体B外侧，所述楔形环A沿外环面开设有至少一个与其轴线平行的第一槽口11；所述浇注本体B沿内侧面开设有至少一个与其轴线平行的第二槽口21，第二槽口与第一槽口相互正对或相互交错，其中楔形环A1的原料按重量百分比配比如下：3～1mm高铝矾土20％、1～0.5mm板状刚玉25％、0.5～0mm板状刚玉20％、≤0.044mm板状刚玉14～16％、＜0.088mm石墨6％、3μmα-Al2O35％、Al粉+Si粉 5％、复合抗氧化剂2％、ZrB2-SiC复合粉体1～3％；浇注本体B的原料按重量百分比配比如下：5～3mm高铝矾土20％、3～1mm高铝矾土35％、1～0mm高铝矾土15％、≤0.075mm高铝矾土14％、CA71水泥(铝酸盐水泥)5％、α-Al2O310％、复合添加剂1％。
实施例1
本发明进一步的提供了ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖的制备方法，按以下步骤具体进行：
步骤S1、制备楔形环A
(1)楔形环原料配比如下：3～1mm高铝矾土20％、1～0.5mm板状刚玉25％、0.5～0mm板状刚玉20％、≤0.044mm板状刚玉16％、＜0.088mm石墨6％、3μmα-Al2O35％、Al粉+Si粉5％、B4C+CaB22％、ZrB2-SiC复合粉体1％；
(2)预混粉料：采用V形混合机对≤0.044mm板状刚玉、＜0.088mm石墨、α-Al2O3、Al粉+Si粉、复合抗氧化剂、ZrB2-SiC复合粉体进行预混合，混合时间不少于30min；
(3)混碾：将上述配比三种颗粒料：3～1mm高铝矾土、1～0.5mm板状刚玉、0.5～0mm板状刚玉在轮碾式混碾机混碾3min，然后添加占原料总重量3％的酚醛树脂，混碾5min，最后加入上述预混粉料，净混碾时间不低于30min，泥料困料12h以上；
(4)机压成型：泥料加入成型模具中，铸口捣料完成后在630T电动螺旋压力机打压成型，先轻打并吊模排气3次，再重打7次，最后吊模稳压2次出模，总打击次数不少于12次，得到半成品楔形环A；
(5)干燥：半成品楔形环A自然凉放12h后，入电烤干燥器干燥，进窑口温度50℃，烘烤时间8小时以上，110℃烘烤时间12h以上，110至250℃烘烤时间12h以上，250℃恒温烘烤时间16h以上，总干燥时间48h以上；
(6)中温处理：在60m隧道窑进行中温处理，装窑时要求每块之间保留2mm距离，窑内升温30℃/h，700℃保温10h，中温处理时间55h后，冷却45h，冷却至100℃以下，打开窑门，取出处理楔形环A；
(7)检验后得产品楔形环A；
步骤S2、制备浇注本体B
(1)浇注本体的原料配比：5～3mm高铝矾土20％、3～1mm高铝矾土35％、1～0mm高铝矾土15％、≤0.075mm高铝矾土14％、CA71水泥(铝酸盐水泥)5％、3μmα-Al2O310％、复合添加剂：防爆纤维+ADS3分散剂+ADW分散剂1％；
(2)预混合：用混合机对上述三种颗粒料：5～3mm高铝矾土、3～1mm高铝矾土、1～0mm高铝矾土和粉料进行预混合，预混合时间不低于25min；
(3)搅拌：预混后添加占原料总重量3％的水在泥沙搅拌机中搅拌均匀，得到泥料；
(4)浇注振动成型：将泥料导入成型模具中，放置振动平台上振动成型；
(5)干燥：40℃养护6h后脱模，入电烤干燥器干燥，进窑口温度50℃，烘烤时间12小时以上，110℃烘烤时间24h以上，110至210℃烘烤时间12h以上，210℃恒温烘烤时间24h以上，总干燥时间72h以上；
(6)检验后得浇注本体B
步骤S3、楔形环的镶嵌：由磷酸盐火泥粘连剂将楔形环A镶嵌入浇注本体B中；
步骤S4、后续加工：将套壳套装在浇注本体B外侧，然后入电烤干燥器干燥，干燥总时间不低于36h；
步骤S5、检验、包装即可得到成品。
实施例2
本发明进一步的提供了ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖的制备方法，按以下步骤具体进行：
步骤S1、制备楔形环A
(1)楔形环原料配比如下：3～1mm高铝矾土20％、1～0.5mm板状刚玉25％、0.5～0mm板状刚玉20％、≤0.044mm板状刚玉15％、＜0.088mm石墨6％、3μmα-Al2O35％、Al粉+Si粉5％、复合抗氧化剂：B4C+CaB2+金属锌2％、ZrB2-SiC复合粉体2％；
(2)预混粉料：采用V形混合机对≤0.044mm板状刚玉、＜0.088mm石墨、α-Al2O3、Al粉+Si粉、复合抗氧化剂、ZrB2-SiC复合粉体进行预混合，混合时间不少于30min；
(3)混碾：将上述配比三种颗粒料：3～1mm高铝矾土、1～0.5mm板状刚玉、0.5～0mm板状刚玉在轮碾式混碾机混碾5min，然后添加占原料总重量5％的酚醛树脂，混碾5min，最后加入上述预混粉料，净混碾时间不低于30min，泥料困料12h以上；
(4)机压成型：泥料加入成型模具中，铸口捣料完成后在630T电动螺旋压力机打压成型，先轻打并吊模排气3次，再重打8次，最后吊模稳压2次出模，总打击次数不少于12次，得到半成品楔形环A；
(5)干燥：半成品楔形环A自然凉放12h后，入电烤干燥器干燥，进窑口温度50℃，烘烤时间8小时以上，110℃烘烤时间12h以上，200℃烘烤时间12h以上，250℃恒温烘烤时间16h以上，总干燥时间48h以上；
(6)中温处理：在60m隧道窑进行中温处理，装窑时要求每块之间保留2mm距离，窑内升温25℃/h，650℃保温10h，中温处理时间60h后，冷却50h，冷却至100℃以下，打开窑门，取出处理楔形环A；
(7)检验后得产品楔形环A；
步骤S2、制备浇注本体B
(1)浇注本体的原料配比：5～3mm高铝矾土20％、3～1mm高铝矾土35％、1～0mm高铝矾土15％、≤0.075mm高铝矾土14％、CA71水泥5％、3μmα-Al2O310％、复合添加剂：防爆纤维+ADS3分散剂+ADW分散剂+超细硅微粉+六偏磷酸钠1％；
(2)预混合：用混合机对上述三种颗粒料：5～3mm高铝矾土、3～1mm高铝矾土、1～0mm高铝矾土和粉料进行预混合，预混合时间不低于25min；
(3)搅拌：预混后添加占原料总重量4％的水在泥沙搅拌机中搅拌均匀，得到泥料；
(4)浇注振动成型：将泥料导入成型模具中，放置振动平台上振动成型；
(5)干燥：60℃养护6h后脱模，入电烤干燥器干燥，进窑口温度50℃，烘烤时间12小时以上，110℃烘烤时间24h以上，110～210℃烘烤时间12h以上，210℃恒温烘烤时间24h以上，总干燥时间72h以上；
(6)检验后得浇注本体B
步骤S3、楔形环的镶嵌：由刚玉质火泥粘连剂将楔形环A镶嵌入浇注本体B中；
步骤S4、后续加工：将套壳套装在浇注本体B外侧，然后入电烤干燥器干燥，干燥总时间不低于36h；
步骤S5、检验、包装即可得到成品。
实施例3
本发明进一步的提供了ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖的制备方法，按以下步骤具体进行：
步骤S1、制备楔形环A
(1)楔形环原料配比如下：3～1mm高铝矾土20％、1～0.5mm板状刚玉25％、0.5～0mm板状刚玉20％、≤0.044mm板状刚玉14％、＜0.088mm石墨6％、3μmα-Al2O35％、Al粉+Si粉5％、复合抗氧化剂：B4C+CaB2+SiC+MgB2％、ZrB2-SiC复合粉体3％；
(2)预混粉料：采用V形混合机对≤0.044mm板状刚玉、＜0.088mm石墨、α-Al2O3、Al粉+Si粉、复合抗氧化剂、ZrB2-SiC复合粉体进行预混合，混合时间不少于30min；
(3)混碾：将上述配比三种颗粒料：3～1mm高铝矾土、1～0.5mm板状刚玉、0.5～0mm板状刚玉在轮碾式混碾机混碾4min，然后添加占原料总重量6％的酚醛树脂，混碾3min，最后加入上述预混粉料，净混碾时间不低于30min，泥料困料12h以上；
(4)机压成型：泥料加入成型模具中，铸口捣料完成后在630T电动螺旋压力机打压成型，先轻打并吊模排气3次，再重打10次，最后吊模稳压2次出模，总打击次数不少于12次，得到半成品楔形环A；
(5)干燥：半成品楔形环A自然凉放12h后，入电烤干燥器干燥，进窑口温度50℃，烘烤时间8小时以上，110℃烘烤时间12h以上，200℃烘烤时间12h以上，250℃恒温烘烤时间16h以上，总干燥时间48h以上；
(6)中温处理：在60m隧道窑进行中温处理，装窑时要求每块之间保留2mm距离，窑内升温28℃/h，700℃保温10h，中温处理时间55h后，冷却45h，冷却至100℃以下，打开窑门，取出处理楔形环A；
(7)检验后得产品楔形环A；
步骤S2、制备浇注本体B
(1)浇注本体的原料配比：5～3mm高铝矾土20％、3～1mm高铝矾土35％、1～0mm高铝矾土15％、≤0.075mm高铝矾土14％、CA71水泥5％、α-Al2O310％、复合添加剂：防爆纤维+ADS3分散剂+ADW分散剂+三聚磷酸钠1％；
(2)预混合：用混合机对上述三种颗粒料：5～3mm高铝矾土、3～1mm高铝矾土、1～0mm高铝矾土和粉料进行预混合，预混合时间不低于25min；
(3)搅拌：预混后添加占原料总重量4％的水在泥沙搅拌机中搅拌均匀，得到泥料；
(4)浇注振动成型：将泥料导入成型模具中，放置振动平台上振动成型；
(5)干燥：50℃养护6h后脱模，入电烤干燥器干燥，进窑口温度50℃，烘烤时间12小时以上，110℃烘烤时间24h以上，110～210℃烘烤时间12h以上，210℃恒温烘烤时间24h以上，总干燥时间72h以上；
(6)检验后得浇注本体B
步骤S3、楔形环的镶嵌：由磷酸盐火泥粘连剂将楔形环A镶嵌入浇注本体B中；
步骤S4、后续加工：将套壳套装在浇注本体B外侧，然后入电烤干燥器干燥，干燥总时间不低于36h；
步骤S5、检验、包装即可得到成品。
本发明的ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖与普通铝碳质外水口砖的理化性能和平均使用寿命参数对比如表1：
表1本发明的ZrB2-SiC复合粉体改性转炉挡渣用滑动水口外水口砖与普通铝碳质外水口砖的理化性能和平均使用寿命对比
本发明的含有ZrB2-SiC复合粉体的转炉挡渣用滑动水口外水口砖在某钢厂转炉挡渣机构上试用，试验结束后对本发明含有ZrB2-SiC复合粉体的转炉挡渣用滑动水口外水口砖与普通铝碳质外水口砖进行侵蚀、裂纹等对比分析，使用寿命达到25-27炉/套，铸口扩径：平均侵蚀30mm，平均侵蚀速率1.2mm/炉，服役状态下未见异常裂纹与断裂现象。通过与普通铝碳质外水口砖对比测量数据分析，本发明含有ZrB2-SiC复合粉体的转炉挡渣用滑动水口外水口砖的平均侵蚀速率为≤1.2mm/炉，远低于现有普通铝碳质外水口砖的侵蚀速率≥1.75mm/炉，其耐侵蚀性能可达到大结晶镁碳质外水口砖的水平，同时热震性能优于普通铝碳质外水口砖。