本发明属于以氧化铝、氧化锆、二氧化硅、碳为基料的无机非金属耐火材料领域，尤其涉及一种中高温烧成免浸渍滑板砖及其制备方法。
背景技术：
滑动水口装置是由耐火材料制成的上、下滑板和机械驱动结构组成的，安装在钢包底部的外边。上滑板是固定的，下滑板是可移动的。按照滑板动作方式可分为三类：1〕直线往复式；2〕直线推进式；3〕回转式。通过驱动拉杆，使滑板直线往复滑动，当上、下滑板砖上铸孔错开时，上水口孔内填入引流砂，钢包即可接钢；当铸孔重合时，引流砂自动流出，即可浇注，并可以通过铸孔部分重合的程度来控制浇注速度。
滑板是决定滑动水口功能的关键部件，起钢水流量的控制调节作用。由于滑板反复接触高温钢水(特别是铸孔部位)，蚀损严重，使用条件苛刻。要求滑板具有高强度、耐侵蚀、抗剥落等良好性能，在浇注过程中保证滑板间不能漏钢水，滑板必须具备以下性能：(1)滑动面平整度≤0.05mm；(2)机械强度高；(3)耐钢水和熔渣的侵蚀能力强；(4)抗氧化性能优良；(5)良好的热震稳定性。
钢包滑动水口的密封保护主要是在上水口与上滑板，下滑板与下水口相连接处。浇注过程中，一般每浇一炉或两炉钢水后，必须更换下滑板和下水口，并重新组装。密封保护采用纤维质或胶泥质的密封垫，以保证钢水的高洁净度和铸坯内部质量的均匀性。
在大滑板砖材质的选择上，国内外普遍选用铝碳、铝锆碳、铝镁碳、铝镁锆碳质四类。都采用1400—1500℃碳保护高温烧成，一般要进行浸油，浸油中一般采用立式或卧式真空-加压油浸装置。滑板预热后放入油浸罐内，并抽真空至真空度650mmhg柱以上，引入加热了的焦油或沥青，并对油加压至8～16kgf/cm2或更高的压力，使焦油或沥青被吸入滑板的开口气孔中，经浸渍焦油、沥青后，再进行干馏及清焦。这种生产工艺不仅能耗高，天然气消耗高达1800立方米/吨，而且焦油、沥青在浸渍、干馏和清焦时产生大量的有害物质，对环境、人类健康产生很大的影响；同时生产周期需一个月。相比之下，铝碳、铝锆质抗热震性优于铝镁、铝镁碳锆质，但抗侵蚀能力有所降低，特别在浇注高氧钢、高锰钢、ca处理钢、镇静钢等钢种时，由于钢水中的氧与滑板砖中的碳反应，因氧化失碳形成变质层，结构疏松，被钢水冲刷而损毁；滑板砖中的al2o3与钢水中的feo(mno)反应生成低熔物造成化学侵蚀严重。
由于世界各国重视环保节能，尤其我国更加重视，所以采用一种中高温烧成免浸渍滑板砖势在必行，即环保又节能，对生产和使用不会造成环境污染。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种中高温烧成免浸渍滑板砖。
本发明的另一目的在于提供一种中高温烧成免浸渍滑板砖的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种中高温烧成免浸渍滑板砖，按重量百分含量计，包含以下组分：白刚玉为45％～60％、电熔锆刚玉13％～18％、镁砂3％～5％、烧结莫来石6％～10％、α-氧化铝微粉(α-al2o3)4％～6％、石墨4％～5％、金属硅粉2％～4％、高温沥青1％～3％、碳化硼0.5％～1％、高温促烧粉4％～6％和钠基膨润土2％～4％，上述配方中，所有组分重量之和为100％；外加酚醛树脂，所述酚醛树脂的用量占上述各组份总量的4％～5％。
上述的中高温烧成免浸渍滑板砖，其各组分的颗粒级配为：白刚玉的颗粒直径为(2～1、1～0.5、0.5～0)mm，电熔锆刚玉直径≤1mm，镁砂为200目，烧结莫来石为250目，α-氧化铝微粉直径为1μm、石墨300目、金属硅粉400目、高温沥青80目、碳化硼为320目、高温促烧粉320目、钠基膨润土325目；所述的酚醛树脂为液体。
所述白刚玉的颗粒级配按重量百分含量为：
2～1mm，18％～23％
1～0.5mm，18％～24％
0.5～0mm，9％～13％。
上述白刚玉的颗粒级配的重量百分含量之和为45％～60％。
上述的中高温烧成免浸渍滑板砖中各组分的质量标准优选为：
所述的白刚玉al2o3含量≥98.5％；所述的电熔锆刚玉：al2o3含量≥71％、zro2含量≥24％；所述的镁砂为98镁砂，所述的98镁砂：mgo含量≥98％；所述的烧结莫来石：al2o3含量≥70％；所述的α-氧化铝微粉(α-al2o3)：氧化铝含量≥98％；所述的石墨：c含量≥98％；所述的金属硅粉：si含量≥97％；所述的高温沥青：c含量≥60％；所述的碳化硼：c含量≥20％、b含量≥74％；所述的高温促烧粉：al2o3含量≥75％；所述的钠基膨润土：al2o3含量≥10％、sio2含量≥65％；所述的酚醛树脂残碳量45±4、固含量75～80％、粘度16000～18000mpa。
一般的原料也可以实现本发明的目的，但是高质量标准的原料有助于进一步提高中高温烧成免浸渍滑板砖的质量。
上述中高温烧成免浸渍滑板砖的制备方法：按比例将白刚玉、电熔锆刚玉、镁砂、烧结莫来石、α-氧化铝微粉(α-al2o3)、石墨、金属硅粉、高温沥青、碳化硼、高温促烧粉、钠基膨润土和酚醛树脂搅拌混合，然后成型并自然干燥，再放入干燥器中缓慢升温干燥40～60小时，干燥器温度不超过200℃，然后推入中高温隧道窑均匀升温到900℃±20℃，保温12～18小时，最后匀速降温16～24小时即可。
所述缓慢升温干燥的过程优选为：1小时内将干燥器温度均匀升温到80℃，且在80℃保温12小时，然后24小时内将温度从80℃均匀上升到200℃，并在200℃下保温20小时。
进一步优选的：在15～20小时内将温度均匀升温到900℃±20℃。
在烧成滑板中，不仅有机结合剂在烧成中碳化结焦，在砖中形成碳结合，而且加入金属硅，在<1300℃还原烧成时，能与碳素化合生成sic，而在砖体内形成陶瓷结合。所以，烧成滑板中存在着陶瓷结合和碳结合的双重结合系统。它使滑板强度明显提高，而且就是在使用中碳素燃尽之后，由于其为陶瓷结合系统也能保持足够的残存强度。
滑板的损坏因素:
1)影响发明产品使用寿命的主要原因是由热应力作用形成各种裂纹，为了提高滑板砖的使用寿命，采用低膨胀系数的材料是最有效的途径。莫来石材料的膨胀系数低，作为滑板砖原料，可以降低滑板砖的膨胀系数和提高热震稳定性；另外，在滑板周围用薄铁皮包扎打箍被认为是保证滑板安全使用的重要措施，它可以预防滑板在使用中的碎裂，并由于这种金属箍是包扎得十分紧的，因此其有限制材料内裂纹扩展，特别是裂纹张开的作用。由于热震引起的铸孔周围的龟裂和碎裂，在高温钢水与冷耐火材料最初接触时肯定要产生微小裂纹和损伤。因此，提高滑板材料的热震稳定性极为重要。
2)钢水和熔渣的侵蚀和冲刷。滑板的抗侵蚀和冲刷能力将明显影响其寿命。侵蚀主要是指钢水中的mn、mno、feo、cao等成分与滑板材料的反应引起的。材料中的sio2易于反应，减少sio2含量对抗侵蚀有利。制品中的碳能阻止腐蚀性氧化物的侵入和反应，这时石墨的防氧化是主要的。
3)滑板材料在滑动中的磨损，特别是当滑板有一定的损伤，凝固的钢在滑动时引起滑板的磨损。因此，应提高滑板的强度。
4)高温促烧粉的基本性能：
该产品主要应用在定型耐火材料基质中，其耐火度大于1800℃，砖坯在180～250℃干燥后，易促进制品内部结构形成碳结合，在保持制品原有的常温耐压强度、体密和气孔的条件下：砖坯具有优良的抗热震性、抗剥落性和抗氧化性，制品韧性增强，能有效避免砖坯在使用过程中受极冷极热的影响，导致砖坯开裂、剥落而影响使用，从而达到提高使用寿命的目的。
除特别说明外，本发明所涉及的原料均可以通过市场购买获得。
本发明的有益效果：
1、节能环保优势：由于传统的烧成滑板砖采用1400℃～1600℃碳保护高温烧成，经浸渍焦油、沥青后，再进行干馏及清焦。这种生产工艺不仅能耗高，天然气消耗高达1800立方米/吨产品，而且焦油、沥青在浸渍、干馏和清焦时产生大量的有害物质，对环境、人类健康产生很大的影响；本发明的生产周期从原来的30天缩短到10天，天然气消耗降低至35立方米/吨产品，一种中高温烧成免浸渍滑板砖真正属于环保、节能的绿色耐材产品。
2、本发明产品的性能优势，技术创新之处：
(1)配料要严格按比例称量，细粉要混均匀，配混合粉时，添加剂要加在物料中间，经混合机搅拌的混合粉要抽查是否均匀；(2)经湿碾机或高速混练机混合的物料要控制其温度(30±1℃)，以防止物料温度过高或过低影响混料效果和成型性。冬季需采取保温措施或对物料加热，夏季要尽量降低室温度，最好能保持在25℃左右。(3)成型时压力要先轻后重，中间排气，避免层裂；经常检查底盖板的弯曲度，防止滑板变形造成废品；(4)严格控制烧成过程中的升温曲线，升降温时必须严格控制防止出现裂纹；(5)滑板磨制时必须严格控制平行度和平整度；(6)滑板在搬运或加工过程中要轻拿轻放，在固定或打箍时要用木锤或橡皮锤轻轻敲以免影响滑板长时间使用的主要因素是各种裂纹的形成。(7)减少滑板中的sio2有利于提高抗侵蚀性，增加碳能有效阻止钢水及氧化物的渗透和反应，添加防氧化剂可有效防止碳的氧化。(8)降低烧成温度至900℃，防止铝高温熔化而流失，提高其抗氧化的性能。
具体实施方式
实施例1
原料规格如下：
白刚玉al2o3含量≥98.5％；
电熔锆刚玉：al2o3含量≥71％、zro2含量≥24％；
98镁砂：mgo含量≥98％；
烧结莫来石：al2o3含量≥70％；
α-氧化铝微粉(α-al2o3)：氧化铝含量≥98％；
石墨：c含量≥98％；
金属硅粉：si含量≥97％；
高温沥青：c含量≥60％；
碳化硼：c含量≥20％、b含量≥74％；
高温促烧粉：al2o3含量≥75％；
钠基膨润土：al2o3含量≥10％、sio2含量≥65％；
酚醛树脂：残碳量45±4、固含量75～80％、粘度16000～18000mpa。
发明产品基本生产工艺是:按表1中的配方，氧化铝原料(白刚玉)、电熔锆刚玉经破碎筛分后按表1中的配方进行配料，加入湿碾机或高速混练机中混合3～6分钟，加入酚醛树脂结合剂，混匀后再加入如下细粉：98镁砂、烧结莫来石、α-氧化铝微粉(α-al2o3)、石墨、金属硅粉、高温沥青、碳化硼、高温促烧粉、钠基膨润土，混合10～30分钟出料。成型采用1000吨以上螺旋压砖机，按照砖的形状、尺寸，精确称量物料，称量好的料加入到模具内，成型到规定尺寸，每块砖要测量外形尺寸、平整度、对角线尺寸，每班要抽查10％的单重，每一车砖要检测气孔率、体积密度，凡发现不合格现象必须报废并查找原因。成型后的砖坯一般需经自然干燥后才能入干燥器，砖坯在干燥器中，1小时内将干燥器温度均匀升温到80℃，且在80℃保温12小时，然后24小时内将温度从80℃均匀上升到200℃，然后在200℃下保温20小时，然后推入中高温隧道窑烧成均匀升温910℃，均速升温18小时，接着保温15小时即可，最后匀速降温20小时。为了提高滑板的使用性，防止裂纹的产生和扩大，要用钢带对滑板周边打箍。为了提高滑板在开拉过程中的灵活性，防止从滑动面之间漏钢，滑动面要在磨床上进行加工，要求平整度小于0.05mm。磨制后的滑板经检验合格后，要在背面粘贴石棉垫和马口铁或套铁壳，其作用主要是减少通过滑板砖传递到滑动机构上热量，防止烧毁机构。
表1本发明产品试验的3个配方中各组分的百分含量
表2按照表1中3个配方所制得的产品的理化测试指标对照表
根据表2中的检验结果可知：以上3个配方都能正常使用，配方2效果最佳。