专利名称：一种连铸用水口材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及连铸用水口材料的工艺配方及制作，属钢铁冶金用功能耐火材料的技术领域。
水口是连铸生产中最关键的功能耐火材料之一，其使用效果直接影响着连铸效率和铸坯质量。现用的铝碳质水口在使用中出现的Al2O3在其内壁的附着与堵塞，已成为影响连铸生产和水口寿命的关键因素，近年来对附着机理进行了较多研究，一致认为改变水口材质以防止Al2O3堵塞已成为主要发展趋势，日本专利JPNO.57-71860介绍了添加CaO后，水口在高温使用过程中CaO迅速与非金属夹杂(α-Al2O3)发生反应生成低熔点物(CaO·Al2O3和3CaO·Al2O3)，从而防止Al2O3在水口内壁附着和聚集，但单质CaO易吸收空气中的水份而消化，造成水口结构破坏，存放问题不易解决，另外，CaO的热膨涨系数较高，使得水口内部产生很大的热应力而使水口的热震性差。为克服上述技术的不足，JPNO.64-40154采用以CaZrO3为主要原料，但CaZrO3中CaO不能充分扩散至水口内壁表面防止堵塞效果不佳。JPNO·3-221249则为了促进CaZrO3中CaO扩散，采用了添加CaSiO3的含量方法，虽然能解决促使CaO扩散的部分问题，但CaSiO3的含量低，在钢水温度低或钢水量少时，CaO扩散速度减慢，或不连续进行，效果不明显。EPNO.0664，174A则进一步加大了CaSiO3的含量，以求解决CaO扩散的技术问题，但是CaSiO3本身就是低熔点物，加入量增大，虽然可以解决Al2O3堵塞问题，但水口的耐冲刷性会大大降低，导致水口寿命缩短。中国专利CN.1112909A则是稳定ZrO2和锆莫来石为主要原料，添加少量氟化物，利用稳定ZrO2和锆莫来石及氟化物与钢水中的Al2O3反应生成低熔共聚物。由于稳定ZrO2和锆莫来石不含CaO或氟化物，添加氟化物量少时，效果不明显，量多时，使材料的耐腐蚀、耐冲刷性下降，不能达到统一的良好效果。
本发明的目的是克服已有技术的不足，提供一种工艺简单、抗Al2O3堵塞效果好、耐腐蚀、耐冲刷的一种新型连铸用水口材料及其制备方法。
本发明目的是通过以下技术措施完成的本发明提供的新型连铸用水口材料，是以合成ZrO2·CaO砂为主要原料，为了提高材料的抗氧化性、抗剥落性及冲刷性，本发明在化学成分组成中添加SiC，SiC在材料中以单独形式存在，不与钢渣发生反应，对抗渣侵蚀具有良好作用。本发明的材料有如下成份二氧化锆·氧化钙、石墨、二氧化硅、碳化硅、硅、酚醛树脂。
其组份按重量百分比为
ZrO2·CaO 60-78％，石墨 15-30％，SiO2 2-10％，SiC2-6％，Si 0-2％，酚醛树脂 4-8％。
其中ZrO2·CaO中含有CaO10-35％，CaF2 1-5％，Fe2O31-5％，CeO1-5％，ZrO2 余量。
上述材料的组份以如下比例为宜ZrO2·CaO砂65-70％，石墨 20-28％，SiO2 3-7％，SiC3-5％，Si 0.5-1.5％，酚醛树脂 5-7％。
本发明的材料是用以下原料合成二氧化锆·氧化钙粉、石墨粉、二氧化硅粉、碳化硅粉、硅粉、酚醛树脂粉。所有原料均采用工业纯。
本发明制备方法包括如下步骤(1)、现将ZrO2·CaO砂用球磨机磨细，180目筛分、备料。
(2)、将ZrO2·CaO粉、石墨粉、SiO2粉、SiC粉、Si粉按一定比例加入搅拌机拌匀，再加入酚醛树脂粉，搅拌至料均匀，装入袋内封存，
料24小时。
将制得的材料，根据水口形状及尺寸，模具成型，可复合在现有水口料内壁，在等静压设备中压制成型后，用1000～1200℃的温度还原气氛焙烧。
本发明所用粉碎、搅拌、成型设备均为本领域常用设备。
下面为
图1为本发明材料复合在现有水口料内壁状态示意图。
图2为本发明材料复合在现有水口料内壁另一种状态示意图。
其中1.内孔，2.本发明材料，3.本体。
本发明材料抗氧化性、抗剥落性效果好，耐腐蚀、耐冲刷且制备方法简单，采用本发明材料制作水口，工艺与现有Al-C质水口工艺相同，抗Al2O3明显优于现有Al-C水口，且成本上升幅度小，由于使用寿命延长，吨钢消耗下降，铸坯质量提高，有着广阔的应用前景。
实施例1本发明提供的连铸用水口材料组份如下(重量百分比)ZrO2·CaO64％，石墨22％，SiO22％，SiC4％，Si2％，酚醛树脂6％，所有原料均采用工业纯。其中ZrO2·CaO中含有(重量百分比)33％CaO，5％CaF2，5％Fe2O3，4.5％CeO和余量的ZrO2。
所得的连铸用水口材料技术指标为常温耐压 25MPa；显气孔率 10；高温抗折 7.6MPa；Al2O3附着 无；耐腐蚀好；热震稳定性(次)＞5。
实施例2本发明提供的连铸用水口材料组份如下(重量百分比)ZrO2·CaO61％，石墨21％，SiO24％，SiC6％，Si1.8％，酚醛树脂6.2％，所有原料均采用工业纯。其中ZrO2·CaO中含有(重量百分比)30％CaO，4％CaF2，4％Fe2O3，4％CeO和余量的ZrO2。
所得的连铸用水口材料技术指标为常温耐压 28MPa；显气孔率 8％；高温抗折 7.5MPa；Al2O3附着 无；耐腐蚀好；热震稳定性(次)＞5。
实施例3本发明提供的连铸用水口材料组份如下(重量百分比)ZrO2·CaO70％，石墨21.5％，SiO22％，SiC2％，Si0.5％，酚醛树脂4％，所有原料均采用工业纯。其中ZrO2·CaO中含有(重量百分比)35％CaO，5％CaF2，5％Fe2O3，5％CeO和余量的ZrO2。
所得的连铸用水口材料技术指标为常温耐压 26MPa；显气孔率 9％；高温抗折 7.5MPa；Al2O3附着 无；耐腐蚀好；热震稳定性(次)＞5。
实施例4①现将实施例1所述组份的ZrO2·CaO砂用球磨机磨细，180目筛分、备料。
②将ZrO2·CaO粉64％、石墨粉22％、SiO2粉2％、SiC粉4％、Si粉2％按一定比例加入搅拌机拌匀，再加入酚醛树脂粉6％，搅拌至料均匀，装入袋内，困料24小时。
将制得的材料，根据水口形状及尺寸，模具成型，可复合在现有水口料内壁如图1和图2所示在等静压设备中压制成型后，在1000℃的温度下还原气氛中焙烧，可得成品。本发明所用粉碎、搅拌、成型设备均为本领域常用设备。
权利要求
1.一种连铸用水口材料，其特征在于，其组份为二氧化锆·氧化钙、石墨、二氧化硅、碳化硅、硅、酚醛树脂；组份按重量百分比ZrO2·CaO 60-78％，石墨 15-30％，SiO22-10％，SiC 2-6％，Si 0-2％，酚醛树脂 4-8％。
2.根据权利要求l所述的一种连铸用水口材料，其特征在于，其中ZrO2·CaO中含有CaO 10-35％，CaF21-5％，Fe2O3 1-5％，CeO 1-5％，ZrO2余量。
3.根据权利要求l所述的一种连铸用水口材料，其特征在于，组份为(重量百分比)ZrO2·CaO 65-70％，石墨 20-28％，SiO23-7％，SiC 3-5％，Si O.5-1.5％，酚醛树脂 5-7％。
4.根据权利要求1所述的连铸用水口材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤(1)、现将ZrO2·Ca0砂用球磨机磨细，180目筛分、备料。(2)，将ZrO2·CaO粉、石墨粉、SiO2粉、SiC粉、Si粉按比例加入搅拌机拌匀，再加入酚醛树脂粉，搅拌至料均匀，装入袋内封存， 料24小时。
全文摘要
本发明涉及连铸用水口材料的工艺配方及制作，属钢铁冶金用功能耐火材料的技术领域。本发明材料组分包括有(重量百分比)ZrO
文档编号C04B35/48GK1156709SQ96116110
公开日1997年8月13日 申请日期1996年12月10日 优先权日1996年12月10日
发明者孙传水, 王建华, 梁开明, 孙岭, 伊进鸣, 张兴东 申请人:济南钢铁集团总公司钢铁研究所