本发明属于炼钢用耐火材料技术领域，尤其是涉及一种金属基铝镁尖晶石滑板及其制备方法。
背景技术：
随着科学技术的发展，钢铁冶炼较以前传统冶炼方式有较大的改变，所用的耐火材料也在不断地更新换代，特别是最新节能环保政策的实施，对钢铁冶炼环境的要求越来越高，这些都需要性能更加优秀、对环境更加友好的耐火材料。滑板属于功能性耐火材料构件，作为炼钢厂连续浇钢过程中钢水流量控制的开关，其使用性能十分关键，如果滑板在使用过程中损毁，将会造成钢水泄露、连铸机损坏，操作人员伤亡等重大安全事故。目前国内滑板的寿命普遍较低，大型钢包滑板一致徘徊在2～3炉的水平，和国外的5～7炉的差距很大，已成为制约连铸生产效益提高的一个瓶颈。
为了适应连铸工艺的发展，滑板的材质一直在不断地改进，具有代表性的滑板材质主要有铝碳质、铝锆碳质、铝镁碳质、铝镁锆碳质等，其中以铝碳和铝锆碳质应用最多。这些滑板基质与骨料之间都是碳结合，当浇注高氧钢、高锰钢、ca处理钢、镇静钢等特种钢时，钢水中的氧易与材料中的碳发生反应，将会导致滑板因氧化失碳形成结构疏松而被钢水冲刷损毁。同时，市面的滑板都是用酚醛树脂结合，某些品种还需要埋碳条件下烧成，在生产和使用过程中都对周围环境产生不利影响，与当前环保节能要求相悖。
因此，长寿且环保节能型的滑板及其制备方法成为本领域亟需解决的技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种金属基铝镁尖晶石滑板及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种环保节能型金属基铝镁尖晶石滑板，由干料和外加的结合剂组成，所述干料中各组分的重量百分配比为：高纯刚玉颗粒及细粉60～80％、铝镁尖晶石颗粒及细粉15～25％、镁砂细粉0～5％、а-al2o3微粉3～6％和金属粉添加剂6～10％，结合剂的加入量为干料重量的2～6％。
优选的，所述的刚玉为烧结板状刚玉或电熔白刚玉中的至少一种；其化学组分的质量百分比为：al2o3≥99.0％，sio2≤0.2％，fe2o3≤0.1％，na2o+k2o≤0.4％；颗粒体积密度≥3.50g/cm3，真密度≥3.92g/cm3。
优选的，所述的铝镁尖晶石为烧结尖晶石或电熔尖晶石中的至少一种；其化学组分al2o3的质量百分含量为74～78％，mgo的质量百分含量为22～26％，fe2o3的质量百分含量≤0.4％，sio2的质量百分含量≤0.3％，na2o+k2o≤0.4％，铝镁尖晶石颗粒的体积密度≥3.25g/cm3，真密度≥3.53g/cm3。
优选的，所述的镁砂为烧结高纯镁砂或电熔高纯镁砂中的至少一种；其化学组分mgo的质量百分含量为≥97.5％，cao的质量百分含量≤1.4％，sio2的质量百分含量≤1.0％，颗粒的体积密度≥3.45g/cm3。
优选的，所述а-al2o3微粉中al2o3的质量百分含量≥99.5％，fe2o3的质量百分含量≤0.2％，sio2的质量百分含量≤0.2％；а-al2o3相含量≥90％，真密度≥3.90g/cm3。
优选的，所述的金属粉为金属铝粉、金属铝镁合金粉的至少一种；所含相应金属质量百分含量大于98.0％。
优选的，所述颗粒的粒径≤3mm；细粉的粒级为200-325目；微粉的粒度为1-5μm；金属粉的粒度为100-200目。
优选的，所述的结合剂为铝溶胶、铝镁溶胶中的至少一种。
一种金属基铝镁尖晶石滑板的制备方法，制备步骤为：
(1)按所有干料的重量百分比，取刚玉细粉0～5％，镁砂细粉0～5％，铝镁尖晶石细粉10～15％，а-al2o3微粉3～6％，以及金属粉6～10％，充分混合均匀，得到预混合粉，备用；
(2)按所有干料的重量百分比，取高纯刚玉颗粒60～80％，铝镁尖晶石颗粒5～10％充分混合2～5min，之后，向混合后的颗粒料中加入所有干料重量2～6％的结合剂混合5～10min，然后，向混合物中加入步骤(1)制得的预混合粉混碾20～30min；
其中，该颗粒由粒径分别为3～1mm、1～0.5mm，0.5～0mm的颗粒组成，且三种粒径颗粒的重量百分比含量依次为：25～35％、30～40％、5～10％；
(3)将步骤(2)得到的混合物在常温条件下困料4～8h；
(4)在1000吨以上压力条件下，将步骤(3)所得的泥料采用半干法压制成型，之后，在110～850℃温度下干燥、热处理48～72h；
其中，压制成型采用的压制机为电动螺旋压力机、液压机中的任意一种；
(5)将步骤(4)所得半成品放入浸渍锅内进行常温真空浸渍，所浸液体为环保型丙烯酸树脂、环氧树脂中至少一种的乙醇溶液。
(6)将步骤(5)所得半成品进入干燥窑，在110～200℃温度下干燥、烘烤12～24h；
(7)将步骤(6)半成品再进行无损探伤检测、打箍、磨制、表面涂布等工序制得这种金属基铝镁尖晶石滑板成品。
本发明有益效果：
(1)本发明所制备的一种金属基铝镁尖晶石滑板，骨料与基质间形成了金属陶瓷结合，具有机械强度大，荷重软化点高的优点。
(2)本发明所制备的一种金属基铝镁尖晶石滑板，富含铝镁尖晶石以及在使用过程中还能自生成铝镁尖晶石，高温强度大，抗熔渣的侵蚀能力强，同时铝镁尖晶石热膨胀系数小，热震稳定性能优异，抗结构剥落能力强。
(3)本发明所制备的一种金属基铝镁尖晶石滑板，经过耐火材料性能测试显示：成品中al2o3+mgo百分比含量≥95.0％，显气孔率≤5.0％，体积密度≥3.20g/cm3，常温耐压强度≥180mpa，高温抗折强度(1450℃×0.5h)≥17mpa，0.2mpa荷重软化温度≥1650℃，重烧线变化率(1500℃×3h)≤0.5％，热震稳定性(1100℃，水冷)≥10次。
(4)本发明所制备的一种金属基铝镁尖晶石滑板，采用无机结合剂，特别适合于高氧钢、高锰钢、ca处理钢、镇静钢等特种钢时的冶炼，使用寿命比铝碳质、铝锆碳质滑板的使用寿命提高2-3倍。
(5)本发明所制备的一种金属基铝镁尖晶石滑板，制备过程采用免高温烧成工艺，过程简单、操作环境好，生产能耗少，具有环保节能的特点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
步骤一，按所有干料的重量百分比计，取烧结板状刚玉325目细粉5％，电熔镁砂200目细粉3％，电熔铝镁尖晶石325目细粉10％，煅烧а-al2o3微粉6％，以及180目金属铝粉6％，充分混合均匀，得到预混合粉；
步骤二，按所有干料的重量百分比计，取烧结板状刚玉3-1mm颗粒20％、1-0.5mm颗粒30％，0.5-0mm颗粒10％，电熔铝镁尖晶石1-0mm颗粒10％，充分混合3min，之后，向混合后的颗粒料中加入所有干料重量4％的铝溶胶结合剂混合10min，然后，向混合物中加入步骤一制得的预混合粉混碾20min；
步骤三，将步骤二得到的混合物在常温条件下困料4小时，得到可成型的泥料；
步骤四，用1000吨电动螺旋压力机将步骤三所得的泥料采用半干法压制成型，之后，先在110℃温度下干燥24小时，再在850℃温度下热处理24小时；
步骤五，将步骤四所得半成品放入浸渍锅内进行真空浸渍，所浸液体为环保型丙烯酸树脂的乙醇溶液。
步骤六，将步骤五所得半成品进入干燥窑，在110℃温度下干燥12小时；
步骤七，将步骤六所得半成品再进行无损探伤检测、打箍、磨制、表面涂布等工序制得这种金属基铝镁尖晶石滑板成品。
按照耐火材料国标进行性能测试，显示：al2o3+mgo百分比含量为96.76％，显气孔率为4.1％，体积密度为3.23g/cm3，常温耐压强度182mpa，1450℃×0.5h条件下高温抗折强度17.5mpa，0.2mpa荷重软化温度≥1650℃，1500℃×3h条件重烧线变化率0.4％，1100℃条件水冷热震12次。
该滑板经国内某钢厂80吨铝镇静钢钢包使用，连续滑动6次。
实施例2
步骤一，按所有干料的重量百分比计，取电熔白刚玉200目细粉5％，高纯镁砂200目细粉2％，电熔铝镁尖晶石325目细粉10％，煅烧а-al2o3微粉5％，以及180目金属铝镁合金粉8％，充分混合均匀，得到预混合粉；
步骤二，按所有干料的重量百分比计，取电熔白刚玉3-1mm颗粒20％、1-0.5mm颗粒30％，0.5-0mm颗粒10％，电熔铝镁尖晶石1-0mm颗粒10％，充分混合2～5min，之后，向混合后的颗粒料中加入所有干料重量4％的铝镁溶胶结合剂混合5～10min，然后，向混合物中加入步骤一制得的预混合粉混碾20～30min；
步骤三，将步骤二得到的混合物在常温条件下困料6小时；
步骤四，用1500吨液压力机将步骤三所得的泥料采用半干法压制成型，之后，先在200℃温度下干燥24小时，再在650℃温度下热处理36小时；
步骤五，将步骤四所得半成品放入浸渍锅内进行真空浸渍，所浸液体为环保型环氧树脂的乙醇溶液。
步骤六，将步骤五所得半成品进入干燥窑，在110℃温度下干燥12小时；
步骤七，将步骤六所得半成品再进行无损探伤检测、打箍、磨制、表面涂布等工序制得这种金属基铝镁尖晶石滑板成品。
按照耐火材料国标进行性能测试，显示：al2o3+mgo百分比含量为96.52％，显气孔率为4.6％，体积密度为3.21g/cm3，常温耐压强度185mpa，1450℃×0.5h条件下高温抗折强度18.2mpa，0.2mpa荷重软化温度≥1650℃，1500℃×3h条件重烧线变化率0.4％，1100℃条件水冷抗热震11次。
该滑板经国内某钢厂100吨钙处理钢钢包使用，连续滑动5次。
实施例3
步骤一，按所有干料的重量百分比计，取烧结板状刚玉325目细粉5％，电熔铝镁尖晶石325目细粉12％，煅烧а-al2o3微粉3％，以及180目金属铝粉5％、金属铝镁合金粉5％，充分混合均匀，得到预混合粉；
步骤二，按所有干料的重量百分比计，取电熔白刚玉3-1mm颗粒20％、1-0.5mm颗粒30％，0.5-0mm颗粒10％，电熔铝镁尖晶石1-0mm颗粒10％，充分混合3min，之后，向混合后的颗粒料中加入所有干料重量4％的铝镁溶胶结合剂混合10min，然后，向混合物中加入步骤一制得的预混合粉混碾20min；
步骤三，将步骤二得到的混合物在常温条件下困料8小时，得到可成型的泥料；
步骤四，用1000吨电动螺旋压力机将步骤三所得的泥料采用半干法压制成型，之后，先在110℃温度下干燥24小时，再在450℃温度下热处理48小时；
步骤五，将步骤四所得半成品放入浸渍锅内进行真空浸渍，所浸液体为环保型丙烯酸树脂的乙醇溶液。
步骤六，将步骤五所得半成品进入干燥窑，在110℃温度下干燥12小时；
步骤七，将步骤六所得半成品再进行无损探伤检测、打箍、磨制、表面涂布等工序制得这种金属基铝镁尖晶石滑板成品。
按照耐火材料国标进行性能测试，显示：al2o3+mgo百分比含量为96.14％，显气孔率为3.9％，体积密度为3.20g/cm3，常温耐压强度188mpa，1450℃×0.5h条件下高温抗折强度17.8mpa，0.2mpa荷重软化温度≥1650℃，1500℃×3h条件重烧线变化率0.5％，1100℃条件水冷抗热震12次。
该滑板经国内某钢厂120吨高氧钢钢包使用，连续滑动6次。
从上述实施例可以看出，本发明提供一种安全可靠、耐高温、抗侵蚀、综合性能优异、使用寿命长的钢铁冶炼用滑板，且其制备过程简单，无需高温烧成工艺，生产能耗少，操作环境好。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。