一种滑板砖及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种滑板砖，由以下质量百分数的成分制备而成：80wt％～89.9wt％的镁砂；5wt％～10wt％的金属铝；1wt％～3wt％的炭黑；1wt％～3wt％的添加剂；3wt％～5wt％的树脂。本发明提供的滑板砖耐火度高，良好的热震稳定性，抗剥落，抗渣侵蚀性能好，本发明提供的滑板砖对高锰钢、高钙钢、高氧钢及合金钢有更强的适应性；与传统高温烧成镁质滑板砖相比，制备原料中不加入镁铝尖晶石，不需要高温烧成，可以节约能源。
【专利说明】
一种滑板砖及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种滑板砖及其制备方法。
【背景技术】
[0002]滑板砖是炼钢工艺过程中的一种重要耐火材料，主要应用于转炉、钢水罐及中间包控流。目前各钢厂使用的滑板砖主要有铝碳质、铝锆碳质及镁质滑板。在浇铸高锰钢、高钙钢、高氧钢时，铝碳质和铝锆碳质滑板工作面与钢水中接触，会钢水中的氧和钢渣中的CaO、MnO发生化学反应，使滑板砖工作层结构变得疏松，造成滑板砖结构性剥落、扩孔大、夹钢，进而影响滑板砖的使用次数，甚至威胁炼钢安全生产运行。因此，镁质滑板砖的应用更加广泛，而传统的镁质滑板砖抗热震性差(滑板下线后裂纹多，4条以上)，易剥落，大部分只使用一次。
[0003]对于高侵蚀性钢种，如高锰钢、高钙钢、高氧钢，技术人员一直在研究开发合适材质的滑板砖来满足钢种要求。申请号为201110157006.6的铝镁碳质滑板砖通过采用加入10-30份的镁铝尖晶石，可以提高滑板的热震稳定性和抗渣侵蚀性能，但相比镁砂，尖晶石原料成本高；申请号为200410010211.X的镁质滑板砖需要在1550-1680°C条件下烧成，烧成费用高且不节能。因此，制备一种抗热震性能好、烧成温度低并且成本低的滑板砖成为行业发展的需要。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种滑板砖及其制备方法，本发明提供的滑板砖抗热震性能好、烧成温度低并且成本低。
[0005]本发明提供了一种滑板砖，由以下质量百分数的成分制备而成:
[0006]80wt% ?89.9wt% 的儀砂；
[0007]5wt%?10wt% 的金属铝；
[0008]lwt% ?3wt% 的炭黑；
[0009]lwt% ?3wt%的添加剂；
[0010]3wt% ?5wt% 的树脂。
[0011 ]优选的，所述镁砂选自电熔镁砂。
[0012]优选的，所述镁砂包括:
[0013]25wt%?35wt^^^粒径为I?3mm且不等于Imm的镁砂颗粒；
[0014]30wt% ?35wt%的粒径为0.074?Imm且不等于0.074mm的儀砂颗粒；
[0015]15wt %?25wt %的粒径彡0.074mm的镁砂细粉。
[0016]优选的，所述金属铝为尺寸小于0.088mm的金属铝颗粒或金属铝纤维。
[0017]优选的，所述添加剂选自碳化硼和氮化硼中的一种或两种。
[0018]优选的，所述树脂选自液态热固性酚醛树脂或有机硅改性树脂中的一种或多种。
[0019]本发明还提供了一种上述滑板砖的制备方法，包括以下步骤:
[0020]将金属铝、添加剂、炭黑、镁砂以及树脂混合，得到混合料；
[0021]将所述混合料依次进行成型、干燥、烘烤以及烧结，得到滑板砖前体；
[0022]将所述滑板砖前体依次进行油浸、打箍、磨削加工、贴面和涂料，得到滑板砖。
[0023]优选的，包括以下步骤:
[0024]A)将金属铝、添加剂、炭黑以及粒径<0.074mm的镁砂细粉混合，得到混合粉末；
[0025]B)将粒径>0.074mm的镁砂颗粒与树脂混碾后，再加入所述混合粉末进行混碾，得到混合料；
[0026]C)将所述混合料依次进行成型、干燥、烘烤以及烧结，得到滑板砖前体；
[0027]D)将所述滑板砖前体依次进行油浸、打箍、磨削加工、贴面和涂料，得到滑板砖。
[0028]优选的，所述烘烤的温度为200?220°C，所述烘烤的时间为不小于24h。
[0029]优选的，所述烧结的温度为600?800°C，所述烧结的时间为6小时以上。
[0030]与现有技术相比，本发明提供了一种滑板砖，由以下质量百分数的成分制备而成:85wt% ?92wt%的镁砂；5wt%? 1wt %的金属招；lwt%?3wt%的炭黑；lwt%?3wt%的添加剂;3wt%?5wt%的树脂。本发明提供的滑板砖耐火度高，良好的热震稳定性，抗剥落，抗渣侵蚀性能好，本发明提供的滑板砖对高锰钢、高钙钢、高氧钢及合金钢有更强的适应性；与传统高温烧成镁质滑板砖相比，制备原料中不加入镁铝尖晶石，不需要高温烧成，可以节约能源。
[0031 ]结果表明，本发明提供的滑板砖的显气孔率<6.5%,体积密度大于2.99g/cm3，常温耐压强度大于95MPa，1400°C高温抗折强度>16MPa，连烧炉数>2次，扩孔小，轻微滑动区拉毛，滑板下线后裂纹数量<6。
【具体实施方式】
[0032]本发明提供了一种滑板砖，由以下质量百分数的成分制备而成:
[0033]80wt% ?89.9wt% 的儀砂；
[0034]5wt%?10wt% 的金属铝；
[0035]lwt% ?3wt% 的炭黑；
[0036]lwt% ?3wt%的添加剂；
[0037]3wt% ?5wt% 的树脂。
[0038]本发明提供的制备滑板砖的原料包括镁砂，在本发明中，所述镁砂选用高纯镁砂，所述镁砂优选采用电熔镁砂。其中，在进行滑板砖的制备时，所述镁砂优选将不同粒径的镁砂进行混合。更优选的，所述镁砂包括:
[0039]25wt%?35wt^^^粒径为I?3mm且不等于Imm的镁砂颗粒；
[0040]30wt% ?35wt%的粒径为0.074?Imm且不等于0.074mm的儀砂颗粒；
[0041 ] 15wt %?25wt %的粒径彡0.074mm的镁砂细粉。
[0042]在本发明中，所述镁砂的添加量为80wt%?89.9wt%，优选为81wt%?88wt%，更优选为83wt %?86wt %。
[0043]在本发明中，所述制备滑板砖的原料还包括金属铝，所述金属铝优选为尺寸小于
0.088mm的金属招颗粒或金属招纤维。所述金属招的添加量优选为5wt%?1wt%，更优选为 6wt% ?9wt%
[0044]本发明制备滑板砖的原料还包括炭黑，所述炭黑的粒径优选为小于0.074_。所述炭黑的添加量优选为1?1:%?3￥1:%，更优选为1.5wt%?2.5wt%。
[0045]本发明制备的滑板砖还包括添加剂，所述添加剂优选为化硼和氮化硼中的一种或两种。所述添加剂的添加量优选为Iwt %?3wt%，更优选为1.5wt%?2.5wt%。
[0046]本发明制备的滑板砖还包括树脂，所述树脂选自液态热固性酚醛树脂或有机硅改性树脂中的一种或多种。所述树脂的添加量优选为3wt %?5wt %，更优选为3.5wt%?4.5wt% ο
[0047]本发明对上述原料的来源并没有特殊限制，一般市售即可。
[0048]本发明还提供了一种上述滑板砖的制备方法，包括以下步骤:
[0049]将金属铝、添加剂、炭黑、镁砂以及树脂混合，得到混合料；
[0050]将所述混合料依次进行成型、干燥、烘烤以及烧结，得到滑板砖前体；
[0051]将所述滑板砖前体依次进行油浸、打箍、磨削加工、贴面和涂料，得到滑板砖。
[0052]优选的，所述滑板砖按照如下方法进行制备:
[0053]A)将金属铝、添加剂、炭黑以及粒径<0.074的镁砂细粉混合，得到混合粉末；
[0054]B)将粒径>0.074mm的镁砂颗粒与树脂混碾后，再加入所述混合粉末进行混碾，得到混合料；
[0055]C)将所述混合料依次进行成型、干燥、烘烤以及烧结，得到滑板砖前体；
[0056]D)将所述滑板砖前体依次进行油浸，打箍，磨削加工，贴面和涂料，得到滑板砖。
[0057]本发明首先将金属铝、添加剂、炭黑以及粒径<0.074的镁砂细粉混合，得到混合粉末。本发明对所述混合的方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的能够将上述原料粉末混合均匀的方法即可。
[0058]得到混合粉末后，本发明将粒径>0.074mm的镁砂颗粒与树脂混碾后，再加入所述混合粉末进行混碾，得到混合料。
[0059]在本发明中，对所述混合料制备过程中原料的混碾所用的设备并没有特殊限制，优选采用行星式轮碾机。
[0060]具体的，将粒径>0.074mm的镁砂颗粒加入行星式轮碾机后，加入树脂，混碾2分钟，再加入上述混合粉末，混碾30?60分钟，得到混合料。
[0061]得到混合料后，将所述混合料依次进行成型、干燥、烘烤以及烧结，得到滑板砖前体。
[0062]本发明对所述混合料成型的方法并没有特殊限制，优选采用电动螺旋压力机进行机打成型。具体的:
[0063]采用400吨以上电动螺旋压力机打击12次以上，形成滑板砖初坯。
[0064]接着，将滑板砖初坯进行干燥、烘烤以及烧结。
[0065]在本发明中，所述干燥优选为自然干燥，即在室温条件下进行放置，进行自然干燥的时间优选为24h。
[0066]自然干燥结束后，将所述滑板砖初坯进行烘烤，所述烘烤的温度优选为200?2200C，所述烘烤的时间优选为不小于24h。
[0067]烘烤结束后，进行烧结，得到滑板砖前体。其中，所述烧结的温度优选为600?800°C，更优选为650?750°C，所述烧结的时间优选为6小时以上，更优选为8小时。在本发明中，优选在还原条件下进行烧结，更优选的，所述烧结的环境为在氮气中烧成或在埋碳条件下烧成。
[0068]将得到的滑板砖初坯进行油浸、打箍、磨削加工、贴面和涂料，最终得到滑板砖。
[0069]本发明对所述油浸、打箍、磨削加工、贴面和涂料的方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的油浸、打箍、磨削加工、贴面和涂料的方法即可。
[0070]本发明提供的滑板砖为镁质滑板砖，是一种以高纯镁砂为主要原料，再加入适量的金属铝、碳黑、添加剂及结合剂，组成的高档碱性耐火材料，主要用于炼钢转炉出钢口控流及钢水罐控流。其与钢水直接接触，并接受钢水及钢渣的侵蚀、冲刷，以及运行过程中的反复接倒钢水产生的热剥落，本发明提供的滑板砖急冷急热稳定性好，在连滑过程中不会开裂。抗渣侵蚀性能好，不与特殊钢中的金属元素和渣中的CaO反应而加快滑板砖侵蚀速率。
[0071]本发明提供的滑板砖耐火度高，良好的热震稳定性，抗剥落，抗渣侵蚀性能好，本发明提供的滑板砖对高锰钢、高钙钢、高氧钢及合金钢有更强的适应性;与传统高温烧成镁质滑板砖相比，制备原料中不加入镁铝尖晶石，不需要高温烧成，可以节约能源。
[0072]结果表明，本发明提供的滑板砖的显气孔率<6.5%,体积密度大于2.99g/cm3，常温耐压强度大于95MPa，1400°C高温抗折强度>16MPa，连烧炉数>2次，扩孔小，轻微滑动区拉毛，滑板下线后裂纹数量<6。
[0073]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的滑板砖及其制备方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
[0074]实施例1
[0075]1、原料配比为:
[0076]81.3wt%的高纯电恪镁砂(其中包括:30wt%的粒径为I?3mm且不等于Imm的镁砂颗粒、34wt%的粒径为0.074?Imm且不等于0.074mm的镁砂颗粒以及17.3wt%的粒径<
0.074mm的镁砂细粉)；
[0077]8.6fft %的金属招(其中包括:7.6wt %粒径为<0.088mm的金属招粉和Iwt %金属铝纤维)
[0078]2.9界七％的炭黑；
[0079]2.9fft %的添加剂(其中包括:1wt %碳化硼和1.9wt %氮化硼)
[0080]4.3wt%的结合剂(其中包括:3.3Wt %酚醛树酯和Iwt%有机硅改性树酯(鲁西冶金耐火材料有限公司，型号TMS))。
[0081]2、制备工艺
[0082]将金属铝、添加剂、炭黑以及粒径<0.074mm的镁砂细粉混合，得到混合粉末。
[0083]接着，将粒径>0.074mm的镁砂颗粒加入行星式轮碾机后，加入树脂，混碾2分钟，再加入上述混合粉末，混碾40分钟，得到混合料。
[0084]得到混合料后，将混合料采用400吨以上电动螺旋压力机打击12次以上，形成滑板砖初还。
[0085]将所述滑板砖初坯在室温条件下进行自然干燥24h。接着，在220°C温度下烘烤24小时，得到干燥还体。
[0086]将所述干燥坯体在680°C的氮气保护条件下烧结8h，然后油浸，打箍，磨削加工，贝占面，涂料，得到滑板砖。
[0087]3、性能测试
[0088](I)显气孔率:4.5%
[0089](2)体积密度:3.14
[0090](3)常温耐压强度:105MPa
[0091](4)1400。(:高温抗折强度:1910^
[0092](5)连烧炉数:3
[0093](6)扩孔:小
[0094](7)滑动区拉毛:轻微
[0095](8)滑板下线后裂纹数量;4
[0096]实施例2
[0097]1、原料配比为:
[0098]84.2wt%的高纯电恪镁砂(其中包括:30wt%的粒径为I?3mm且不等于Imm的镁砂颗粒、34wt%的粒径为0.074?Imm且不等于0.074mm的镁砂颗粒以及20.2wt%的粒径<
0.074mm的镁砂细粉)；
[0099]7.7fft%的金属铝(其中包括:6.7wt %粒径为彡0.088mm的金属铝粉和Iwt %金属铝纤维)
[0100]1.9界1:%的炭黑；
[Ο?Ο?] 1.9*1:%的添加剂碳化硼
[0102]4.3wt%的结合剂(其中包括:3.3Wt %酚醛树酯和Iwt%有机硅改性树酯(鲁西冶金耐火材料有限公司，型号TMS))。
[0103]2、制备工艺
[0104]将金属铝、添加剂、炭黑以及粒径<0.074_的镁砂细粉混合，得到混合粉末。
[0105]接着，将粒径>0.074mm的镁砂颗粒加入行星式轮碾机后，加入树脂，混碾2分钟，再加入上述混合粉末，混碾50分钟，得到混合料。
[0106]得到混合料后，将混合料采用400吨以上电动螺旋压力机打击12次以上，形成滑板砖初还。
[0107]将所述滑板砖初坯在室温条件下进行自然干燥24h。接着，在220°C温度下烘烤24小时，得到干燥还体。
[0108]将所述干燥坯体在750°C的埋碳条件下烧结8h，然后油浸，打箍，磨削加工，贴面，涂料，得到滑板砖。
[0109]3、性能测试
[0110](I)显气孔率:4.2%
[0111](2)体积密度:3.11
[0112](3)常温耐压强度:102MPa
[0113](4)1400°(:高温抗折强度:2010^
[0114](5)连烧炉数:3
[0115](6)扩孔:小
[0116](7)滑动区拉毛:轻微
[0117](8)滑板下线后裂纹数量;6
[0118]实施例3
[0119]1、原料配比为:
[0120]86.1wt %的高纯电熔镁砂(其中包括:30Wt %的粒径为I?3mm且不等于Imm的镁砂颗粒、34wt%的粒径为0.074?Imm且不等于0.074mm的镁砂颗粒以及22.1wt %的粒径<
0.074mm的镁砂细粉)；
[0121]6.7fft%的金属铝(其中包括:5.7wt %粒径为彡0.088mm的金属铝粉和Iwt %金属铝纤维)；
[0122]1.9财％的炭黑；
[0123]1.0wt %的添加剂碳化硼；
[0124]4.3wt%的结合剂(其中包括:3.3Wt %酚醛树酯和Iwt%有机硅改性树酯(鲁西冶金耐火材料有限公司，型号TMS));
[0125]2、制备工艺
[0126]将金属铝、添加剂、炭黑以及粒径<0.074_的镁砂细粉混合，得到混合粉末。
[0127]接着，将粒径>0.074mm的镁砂颗粒加入行星式轮碾机后，加入树脂，混碾2分钟，再加入上述混合粉末，混碾40分钟，得到混合料。
[0128]得到混合料后，将混合料采用400吨以上电动螺旋压力机打击12次以上，形成滑板砖初还。
[0129]将所述滑板砖初坯在室温条件下进行自然干燥24h。接着，在220°C温度下烘烤24小时，得到干燥还体。
[0130]将所述干燥坯体在800°C的埋碳条件下烧结8h，然后油浸，打箍，磨削加工，贴面，涂料，得到滑板砖。
[0131]3、性能测试
[0132](I)显气孔率:4.4%
[0133](2)体积密度:3.09
[0134](3)常温耐压强度:98MPa
[0135](4)1400°(:高温抗折强度:1810^
[0136](5)连烧炉数:2
[0137](6)扩孔:小
[0138](7)滑动区拉毛:轻微
[0139](8)滑板下线后裂纹数量;4
[0140]实施例4
[0141]1、原料配比为:
[0142]86.Iwt %的高纯电熔镁砂(其中包括:30Wt %的粒径为I?3mm且不等于Imm的镁砂颗粒、34wt%的粒径为0.074?Imm且不等于0.074mm的镁砂颗粒以及22.1wt %的粒径<
0.074mm的镁砂细粉)；
[0143]6.7fft%的金属铝(其中包括:5.7wt %粒径为彡0.088mm的金属铝粉和Iwt %金属铝纤维)；
[0144]1.9?^%的炭黑；
[0145]1.0wt %的添加剂碳化硼
[0146]4.3wt%的结合剂(其中包括3.3fft%的酚醛树酯和Iwt%有机硅改性树酯(鲁西冶金耐火材料有限公司，型号TMS));
[0147]2、制备工艺
[0148]将金属铝、添加剂、炭黑以及粒径<0.074_的镁砂细粉混合，得到混合粉末。
[0149]接着，将粒径>0.074mm的镁砂颗粒加入行星式轮碾机后，加入树脂，混碾2分钟，再加入上述混合粉末，混碾40分钟，得到混合料。
[0150]得到混合料后，将混合料采用400吨以上电动螺旋压力机打击12次以上，形成滑板砖初还。
[0151]将所述滑板砖初坯在室温条件下进行自然干燥24h。接着，在220°C温度下烘烤24小时，得到干燥还体。
[0152]将所述干燥坯体在750°C的氮气保护条件下烧结6h，然后油浸，打箍，磨削加工，贝占面，涂料，得到滑板砖。
[0153]3、性能测试
[0154](I)显气孔率:4.4%
[0155](2)体积密度:3.00
[0156](3)常温耐压强度:108MPa
[0157](4)1400°(:高温抗折强度:1810^
[0158](5)连烧炉数:2
[0159](6)扩孔:小
[0160](7)滑动区拉毛:轻微
[0161](8)滑板下线后裂纹数量;6
[0162]实施例5
[0163]1、原料配比为:
[0164]88.0wt %的高纯电熔镁砂(其中包括:30Wt %的粒径为I?3mm且不等于Imm的镁砂颗粒、34wt %的粒径为0.074?Imm且不等于0.074mm的镁砂颗粒以及24wt %的粒径<
0.074mm的镁砂细粉)；
[0? 65] 4.8fft %的金属招(其中包括:3.8wt %粒径为<0.088mm的金属招粉和Iwt %金属铝纤维)；
[0166] 1.9界1:%的炭黑；
[ΟΙ67] 1.0wt%的添加剂碳化硼；
[0168]4.3wt%的结合剂酚醛树酯；
[0169]2、制备工艺
[0170]将金属铝、添加剂、炭黑以及粒径<0.074_的镁砂细粉混合，得到混合粉末。
[0171 ]接着，将粒径>0.074mm的镁砂颗粒加入行星式轮碾机后，加入树脂，混碾2分钟，再加入上述混合粉末，混碾40分钟，得到混合料。
[0172]得到混合料后，将混合料采用400吨以上电动螺旋压力机打击12次以上，形成滑板砖初还。
[0173]将所述滑板砖初坯在室温条件下进行自然干燥24h。接着，在220°C温度下烘烤24小时，得到干燥还体。
[0174]将所述干燥坯体在7500C的密闭空间下烧结Sh，然后油浸，打箍，磨削加工，贴面，涂料，得到滑板砖。
[0175]3、性能测试
[0176](I)显气孔率:4.5%
[0177](2)体积密度:2.99
[0178](3)常温耐压强度:95MPa
[0179](4)1400°(:高温抗折强度:1610^
[0180](5)连烧炉数2
[0181](6)扩孔:小
[0182](7)滑动区拉毛:轻微
[0183](8)滑板下线后裂纹数量;6
[0184]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种滑板砖，其特征在于，由以下质量百分数的成分制备而成: 80wt % ?89.9wt % 的儀砂； 5wt%?10wt%的金属铝； 1?^%?3*1:%的炭黑； I wt %?3wt %的添加剂； 3界1:%?5￥1:%的树脂。2.根据权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述镁砂选自电熔镁砂。3.根据权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述镁砂包括: 25wt %?35wt %的粒径为I?3mm且不等于Imm的镁砂颗粒； 30wt%?35wt5^tl粒径为0.074?Imm且不等于0.074mm的镁砂颗粒； 15wt %?25wt %的粒径(0.074mm的镁砂细粉。4.根据权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述金属铝为尺寸小于0.088mm的金属铝颗粒或金属铝纤维。5.根据权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述添加剂选自碳化硼和氮化硼中的一种或两种。6.根据权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述树脂选自液态热固性酚醛树脂或有机硅改性树脂中的一种或多种。7.—种如权利要求1?6任意一项所述的滑板砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 将金属铝、添加剂、炭黑、镁砂以及树脂混合，得到混合料； 将所述混合料依次进行成型、干燥、烘烤以及烧结，得到滑板砖前体； 将所述滑板砖前体依次进行油浸、打箍、磨削加工、贴面和涂料，得到滑板砖。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: A)将金属铝、添加剂、炭黑以及粒径<0.074_的镁砂细粉混合，得到混合粉末； B)将粒径>0.074_的镁砂颗粒与树脂混碾后，再加入所述混合粉末进行混碾，得到混合料； C)将所述混合料依次进行成型、干燥、烘烤以及烧结，得到滑板砖前体； D)将所述滑板砖前体依次进行油浸、打箍、磨削加工、贴面和涂料，得到滑板砖。9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述烘烤的温度为200?220°C，所述烘烤的时间为不小于24h。10.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为600?800°C，所述烧结的时间为6小时以上。
【文档编号】C04B35/634GK105967702SQ201610298729
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】曾立民, 查新光, 肖亘
【申请人】湖南湘钢瑞泰科技有限公司