碳纳米管结合含氮化硅铁的滑板砖及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及耐火材料技术领域，具体设及一种碳纳米管结合含氮化娃铁的滑板砖 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 滑动水口是炼钢连铸必备的功能耐火材料，滑板砖是滑动水口的关键组成部分， 是直接控制钢水、决定滑动水口功能的部件，它承担风险大，必须做到万无一失。
[0003] 洁净钢生产技术是当代炼钢技术的核屯、之一，其水平在一定程度上代表了一个国 家的钢铁冶金工业水平。洁净钢的生产不但要求所用的滑板砖材料安全高效运行，而且还 要避免钢水的污染。
[0004]目前，国内主要使用侣错碳质、侣碳质滑板砖，它们基本能够满足普通钢连铸的需 求。但是应用于洁净钢，特别是低碳钢和超低碳钢的连铸生产时，还存在许多缺陷。例如， 现用的侣错碳滑板砖含碳量较高，在使用时碳容易对钢水造成污染，影响钢水的洁净度，难 W满足洁净钢连铸生产的需要。如果大幅度降低侣错碳滑板砖中的碳含量，必然导致其抗 热震性和抗侵蚀性降低，影响了滑板砖的寿命，严重时还会导致恶性事故的发生。因此，需 要进一步对滑板砖进行改进，提高滑板砖的使用寿命W及抗热震性和抗侵蚀性，W满足洁 净钢的生产需求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种结构稳固、有优良的抗热震性和抗侵蚀性、连滑次数高、 使用寿命长的碳纳米管结合含氮化娃铁的滑板砖及其制备方法。
[0006] 为了达到上述目的，本发明的技术方案是： 一种碳纳米管结合含氮化娃铁的滑板砖，按重量百分比计，该滑板砖的原料组成为： 55-60%的板状刚玉、15-25%的白刚玉、3-5%的氧化侣粉、15-20%的氮化娃铁、0. 5-1. 5%的碳 纳米管，外加结合剂为所述滑板砖原料组成总量的2-5%。
[0007] 所述板状刚玉包括S种不同的粒度：8目《粒度1《14目，14目 <粒度2 < 28 目，28目《粒度3《48目，它们之间的重量比为粒度1 :粒度2 :粒度3=3. 4-2.6:2. 4-1.6: 1. 4-0.6。
[000引所述白刚玉包括两种不同的粒度：0 <粒度1《48目，320目《粒度2《330目， 它们所占滑板砖原料总量的百分比为：粒度1为12-17%，粒度2为3-8%。
[0009] 所述结合剂为热固性酪醒树脂，其型号为PF5323。
[0010] 所述氧化侣粉的型号为化370。
[0011] 所述氮化娃铁的粒度为320-330目。
[0012] 所述碳纳米管的粒度为490-510目。
[0013] 所述的碳纳米管结合含氮化娃铁的滑板砖的制备方法包括W下步骤： a.配料：将氮化娃铁、氧化侣粉、碳纳米管放入混料机中进行预混合，预混合时间为 20-40分钟，得到预混合细粉； b.混炼：将板状刚玉和白刚玉加入湿娠机中进行干混，再加入结合剂进行混炼，最后 加入预混合细粉混匀，混炼时间为30-50分钟； C.机压成型：将混炼好的原料压制成砖巧； d. 干燥：将砖巧自然干燥22-26小时后，进入干燥器烘干；先将干燥器溫度调为 110-130°C，干燥22-26小时，再将干燥器溫度调为120-200°C，干燥22-26小时； e. 高溫烧成：在氮化炉对烘干的砖巧进行氮化烧成，或者梭式害中埋碳烧成，得到 烧成砖；其中氮化烧成时的溫度为1250-1350°C，保溫6-10小时；埋碳烧成时的溫度为 1400-1500°C，保溫 14-18 小时。
[0014]f.油浸：将烧成砖放入180-210°c渐青中浸溃，烧成砖预热溫度为250-280°C，浸 溃压力为1. 40-1. 45MPa，保压时间为3-4小时； g. 轻烧碳化：浸溃后的烧成砖在梭式害内隔焰赔烘，得到碳化烧成砖； h. 加髓：将钢髓套装在碳化烧成砖的侧面中间，采用闪光对焊机焊接； i. 磨平：先使用干式锐磨机对加髓后的碳化烧成砖进行粗磨加工，再采用磨床进行精 磨加工，使砖体表面平整； j. 涂面：将磨平后的烧成砖的工作面清刷干净，涂上滑板油，在非工作面和石棉板上 涂抹胶水，将石棉板贴在非工作面上，自然惊干；得到成品滑板砖。
[0015]所述的碳纳米管结合含氮化娃铁的滑板砖的制备方法还包括W下步骤： 露配料：将氮化娃铁、氧化侣粉、碳纳米管放入混料机中进行预混合，预混合时间为 20-40分钟，得到预混合细粉； 送混炼：将板状刚玉和白刚玉加入湿娠机中进行干混，再加入结合剂进行混炼，最后加 入预混合细粉混匀，混炼时间为30-50分钟； 盧机压成型：将混炼好的原料压制成砖巧； 露干燥：砖巧自然干燥22-26小时后，进入干燥器烘干；先将干燥器溫度调为 110-130°C，干燥22-26小时，再将干燥器溫度调为120-200°C，干燥22-26小时； 盧加髓：将钢髓套装在干燥后的砖巧的侧面中间，采用闪光对焊机焊接； 霞磨平：先使用干式锐磨机对加髓后的砖巧进行粗磨加工，再采用磨床进行精磨加工， 使砖体表面平整； 这涂面：将磨平后的砖巧的工作面清刷干净，涂上滑板油，在非工作面和石棉板上涂抹 胶水，将石棉板贴在非工作面上，自然惊干；得到成品滑板砖。
[0016]有益效果 (1)本发明的配比合理，将碳纳米管引入到了滑板砖的生产过程。由于碳纳米管具有强 度高和热稳定性强的特性，因此其在高溫下不易发生溶解扩散，既维持了滑板砖的碳含量， 又减少了钢水中的碳溶解量。同时加入碳纳米管的滑板砖还提高了抗热震性，解决了滑板 砖因热震性差导致滑板的炸裂问题。并且由于碳纳米管与一般碳素材料相比具有较高的比 表面积，因而能够进一步提高滑板砖的抗侵蚀性，显著提高滑板砖的连滑次数。
[0017] (2)本发明配比合理还体现在将氮化娃铁引入到了滑板砖的生产过程。氮化娃铁 具有热震稳定性好、高溫蠕变小的特点W及优良的化学性能。由于氮化娃铁中的娃铁合金 的存在，对滑板砖的成型和烧结都起到了优化作用。同时，氧化侣在高溫下可W与氮化娃发 生固溶，生成P-Sialon。P-Sialon不仅具有优良的抗热震性和抗侵蚀性，并且可W将刚 玉大颗粒连接起来，使得滑板砖的结构更加牢固。
[0018] (3)通过对理化性能指标的测定，可W看出，本发明滑板砖的显气孔率和抗氧化性 低于普通侣错碳滑板砖，而体积密度和高溫抗折强度大于普通侣错碳滑板砖，说明本发明 的滑板砖强度高、稳定性好、抗侵蚀性强，能够提高连滑次数。
[0019] 综合上述，本发明的碳纳米管结合含氮化娃铁的滑板砖使用寿命明显延长，为炼 钢连铸用滑动水口技术提供了优质的产品及可靠的性能保障，有助于炼钢产业的发展。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1一种碳纳米管结合含氮化娃铁的滑板砖，按重量百分比计，该滑板砖的 原料组成为：55%的板状刚玉、25%的白刚玉、4%的氧化侣粉(型号化370)、15%的氮化娃铁、 1%的碳纳米管，外加PF5323型号的酪醒树脂为上述滑板砖原料组成总量的2%。
[0021] 其中，氮化娃铁的粒度为320目，碳纳米管的粒度为490目。
[0022] 所述板状刚玉包括S种不同的粒度：8目《粒度1《14目，14目 <粒度2 < 28目， 28目《粒度3《48目，它们之间的重量比例为粒度1 :粒度2 :粒度3=3. 4 :2. 4 :1. 4。
[0023] 所述白刚玉包括两种不同的粒度：0<粒度1《48目，320目《粒度2《330目， 它们所占滑板砖原料总量的百分比为：粒度1为15%，粒度2为10%。
[0024] 其制备方法包括如下步骤： a. 配料：将氮化娃铁、氧化侣粉、碳纳米管放入混料机中进行预混合，预混合时间为20 分钟，得到预混合细粉； b. 混炼：将板状刚玉和白刚玉加入湿娠机中进行干混，再加入结合剂进行混炼，最后 加入预混合细粉混匀，混炼时间为30分钟； C.机压成型：将混炼好的原料压制成砖巧； d. 干燥：将砖巧自然干燥22小时后，进入干燥器烘干；先将干燥器溫度调为110°C，干 燥26小时，再将干燥器溫度调为120°C，干燥26小时； e. 高溫烧成：在氮化炉中对烘干的砖巧进行氮化烧成，得到烧成砖；其中，氮化烧成时 的溫度为1400C,保溫10小时； f. 油浸：将烧成砖放入180°C渐青中浸溃，烧成砖预热溫度为250°C，浸溃压力为 1. 40MPa，保压时间为4小时； g. 轻烧碳化：浸溃后的烧成砖在梭式害内隔焰赔烘，得到碳化烧成砖； h. 加髓：将钢髓套装在碳化烧成砖的侧面中间，采用闪光对焊机焊接； i. 磨平：先使用干式锐磨机对加髓后的碳化烧成砖进行粗磨加工，再采用磨床进行精 磨加工，使砖体表面平整； j. 涂面：将磨平后的烧成砖的工作面清刷干净，涂上滑板油，在非工作面和石棉板面 上涂抹胶水，将石棉板贴在非工作面上，自然惊干；得到成品滑板砖；然后按照图纸要求检 查成品滑板砖的尺寸及其偏差，之后装箱。
[00巧]实施例1的碳纳米管结合含氮化娃铁滑板砖理化性能指标
实施例2-种碳纳米管结合含氮化娃铁的滑板砖，按重量百分比计，该滑板砖的原料 组成为：57%的板状刚玉、18%的白刚玉、4%的氧化侣粉(型号化370)、20%的氮化娃铁、1%的 碳纳米管，外加PF5323型号的酪醒树脂为上述滑板砖原料组成总量的3%。
[0026] 其中，氮化娃铁的粒度为325目，碳纳米管的粒度为500目。
[0027] 所述板状刚玉包括S种不同的粒度：8目《粒度1《14目，14目 <粒度2 < 28目， 28目《粒度3《48目，它们之间的重量比例为粒度1 :粒度2 :粒度3=3 :2 :1。
[002引所述白刚玉包括两种不同的粒度：0<粒度1《48目，320目《粒度2《330目， 它们所占滑板砖原料总量的百分比为：粒度1为13%，粒度2为5%。
[0029] 其制备方法基本同实施例1。不同在于，步骤a中，预混合时间为30分钟；步骤b 中混炼时间为40分钟；步骤d中，将砖巧自然干燥24小时后，进入干燥器烘干；先将干燥器 溫度调为120°C，干燥24小时，再将干燥器溫度调为160°C，干燥24小时；步骤e中，氮化烧 成时的溫度为1450°C，保溫8小时；步骤f中，将烧成砖放入200°C渐青中浸溃，烧成砖预热 溫度为265°C，浸溃压力为1. 43MPa，保压时间为3. 5小时。
[0030] 实施例2的碳纳米管结合含氮化娃铁滑板砖理化性能指标
实施例3 -种碳纳米管结合含氮化娃铁的滑板砖，按重量百分比计，该滑板砖的原料 组成为：60%的板状刚玉、15%的白刚玉、4%的氧化侣粉(型号化370)、20%的