一种高热震烧成Al2O3-ZrO2-C滑板砖及其制备方法与流程

本发明涉及一种炼钢连铸用滑板砖，特别涉及一种高热震烧成al2o3-zro2-c滑板砖及其制备方法，属于功能耐火材料领域。

背景技术：

滑板砖作为炼钢用功能性材料，配合滑动机构起调节、控制钢水流量及出钢挡渣作用。苛刻的使用条件对其抗热震性、抗冲刷性、抗侵蚀性等综合高温性能都提出了较高的要求。滑板在使用时，经受高温钢水的热冲击后产生热应力，进而出现裂纹，降低滑板使用寿命，裂纹扩展增大易造成漏钢等安全事故。同时，较大的热应力易导致滑动面颗粒热剥落，使滑动面拉毛，影响其使用寿命。因此，减低滑板的热应力，对减少裂纹的产生、降低滑动面拉毛、提高滑板使用寿命至关重要。

高温烧成al2o3-zro2-c滑板具有较好的高温性能、良好的适应性，是目前高档滑板的主流材质。但在多次使用过程中，受抗热震性影响造成的裂纹扩展、滑动面颗粒剥落制约其使用寿命。为了提高其抗热震性，通常采用增加低膨胀原料如碳和单斜氧化锆的方法，但增加碳含量会降低其抗氧化性并劣化氧化后的结构，且加入过多的单斜氧化锆易产生烧成裂纹废品并增加成本。因此，需要开发提高烧成al2o3-zro2-c滑板抗热震性的新技术。

烧成al2o3-zro2-c滑板所用的原料主要有板状刚玉颗粒和细粉、各类锆质原料、各类碳质原料、α-al2o3微粉、防氧化剂si粉及b4c粉等，从滑板的组成和结构看，板状刚玉颗粒是滑板产生热膨胀、热应力的主要来源。因此，吸收板状刚玉颗粒的热膨胀、降低其热应力是提高al2o3-zro2-c滑板抗热震性的主要技术措施。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：对目前高温烧成al2o3-zro2-c滑板受抗热震性影响造成裂纹扩展、滑动面颗粒剥落制约其使用寿命，提出一种高热震烧成滑板砖及其制备方法。通过加入si粉包覆改性板状刚玉颗粒，以期高温下si粉在板状刚玉颗粒表面原位生成一层sic，一方面由于sic的热膨胀系数（273-1273k为4.7×10^-6）低于板状刚玉（273-1873k为7-9×10^-6），可吸收板状刚玉颗粒产生的热膨胀；另一方面生成的sic呈纤维状，起侨联、拔出、偏转增韧作用，抑制裂纹的产生或扩展；同时sic有较好的导热性，能降低板状刚玉颗粒表面及材料内的温差，降低热应力。因此，可以提高al2o3-zro2-c滑板材料的抗热震性。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：

a、si粉包覆改性板状刚玉颗粒的制备。

a、先将板状刚玉颗粒放入搅拌机中搅拌均匀，作为预改性颗粒a，

b、预改性颗粒a搅拌均匀后，加入其重量百分比1-5%的结合剂，再搅拌均匀，加入预改性颗粒a重量百分比1-6%的si粉，搅拌均匀出料，作为预改性颗粒b。

c、上述结合剂采用树脂与酒精的均匀混合液，其比例为1∶1.5～1.5∶1。

d、改性颗粒b自然干燥4-6小时后，进行180℃烘干6小时，制得粘附强度较高的si粉改性板状刚玉颗粒。

b、按重量百分比准确称量下述的各组分并加入至湿碾机中进行混练：si粉改性板状刚玉颗粒（45-55%），板状刚玉细粉（15-30%），α-al2o3微粉（5-10%），si粉（1-5%），炭黑（1-5%），b4c粉（0.5-2%），酚醛树脂（3-6%）。

c、混练0.5小时后困料4-6小时，根据滑板单重选用不同吨位的压力机成型砖坯。

d、成型的砖坯经自然干燥12小时后，进入干燥器进行200℃×48h烘干，之后装入匣钵中埋炭，在隧道窑或梭式窑中进行1400℃×8h烧成，制得滑板砖。

e、根据权利要求2所述，一种高热震烧成al2o3-zro2-c滑板砖及其生产方法，其特征在于，所用si粉的粒度为0.045mm-0.015mm，改性板状刚玉颗粒按重量百分比为45-55%，粒径为3-0.5mm。

本发明的积极有益效果如下：

1、本发明中，用酚醛树脂与酒精的混合液做结合剂，采用搅拌包覆、烘干工艺，制得si粉改性板状刚玉颗粒，用此改性板状刚玉颗粒生产al2o3-zro2-c滑板砖。在使用的高温还原气氛下，包覆的si粉在板状刚玉颗粒表面原位生成一层sic，并有大量纤维状sic得以增加材料的韧性，由于sic的低膨胀、高导热性可降低材料内的热应力，从而改善材料的抗热震稳定性，降低滑板使用中的裂纹及颗粒剥落，提高其使用寿命。本发明具有工艺简单、易于控制、效果明显等特点。

2、本发明中所生产的烧成al2o3-zro2-c滑板砖，具有较好的抗热震性，较高的高温抗折强度及良好的抗氧化性，应用于大型钢包及中间包，结果表明：多次使用后滑板的裂纹细小，滑动面颗粒热剥落减少，滑程拉毛程度降低，冲刷扩孔速度下降，可提高滑板平均使用寿命，降低吨钢滑动水口耐火材料损耗，经济效益明显。

3、本发明开发的颗粒表面改性技术还可用于其它耐火材料制品。诸如，连铸用“三大件”功能耐火材料、鱼雷罐用al2o3-sic-c砖、高炉用al2o3-c砖等碳复合耐火材料系列产品，提高此类耐火材料的热震稳定性及高温强度。

说明书附图：

图1是未添加改性板状刚玉颗粒滑板砖中颗粒表面形貌，图2是添加改性板状刚玉颗粒滑板砖中颗粒表面形貌。

具体实施方式如下：

下面对本发明做进一步的解释、说明：

实例：一种高热震烧成al2o3-zro2-c滑板砖，生产该产品所用原料各组分含量按重量百分比分别为：3-0.5mm的si粉改性板状刚玉颗粒50%，小于0.5mm板状刚玉颗粒15%，0.045mm板状刚玉细粉21%，d50为3µm的α-al2o3微粉8%，0.045mm的si粉2%，n220炭黑3%，0.045mm的b4c粉1%，外加酚醛树脂结合剂4%。

如上所述的滑板砖，其具体的制备方法如下：

a、si粉包覆改性板状刚玉颗粒的制备。

a、先将板状刚玉颗粒放入搅拌机中搅拌均匀，作为预改性颗粒a，

b、预改性颗粒a搅拌均匀后，加入其重量百分比2.5%的结合剂，再搅拌均匀，加入预改性颗粒a重量百分比2%的0.045mm的si粉，搅拌均匀出料，作为预改性颗粒b。

c、上述结合剂采用酚醛树脂与酒精的均匀混合液，其比例为1∶1。

d、改性颗粒b自然干燥4小时后，进行180℃烘干6小时，制得粘附强度较高的si粉改性板状刚玉颗粒。

b、按重量百分比准确称量下述各组分并加入至湿碾机中进行混练：3-0.5mm的si粉改性板状刚玉颗粒50%，小于0.5mm板状刚玉颗粒15%，0.045mm板状刚玉细粉21%，d50为3µm的α-al2o3微粉8%，0.045mm的si粉2%，n220炭黑3%，0.045mm的b4c粉1%，外加酚醛树脂结合剂4%。

c、混练0.5小时后困料4小时，根据滑板单重选用不同吨位的压力机成型砖坯。

d、成型的砖坯经自然干燥12小时后，进入干燥器进行200℃×48h烘干，之后装入匣钵中埋炭，在隧道窑或梭式窑中进行1400℃×8h烧成，制得滑板砖。

材料的显微结构分析表明：

滑板砖的扫描电镜照片如下图所示，图1是未添加改性板状刚玉颗粒滑板砖中颗粒表面形貌，图2是添加改性板状刚玉颗粒滑板砖中颗粒表面形貌。从图1看，在高温还原气氛下，包覆的si粉与原料中的碳反应生成大量纤维状sic，在板状刚玉颗粒表面形成一层有一定密度的纤维“编织网”。而图2中，没用si粉改性的板状刚玉颗粒表面生成纤维状sic的数量较少，sic纤维之间的桥接结点不多，形不成纤维“编织网”。由于纤维“编织网”的存在，对材料的增韧作用明显，可有效降低滑板内部热应力，提高al2o3-zro2-c滑板的抗热震性。

本发明中所生产的烧成al2o3-zro2-c滑板砖，具有较好的抗热震性，较高的高温抗折强度及良好的抗氧化性，多次使用滑板的裂纹细小，滑程拉毛程度降低，冲刷扩孔速度下降，可提高滑板使用寿命，降低吨钢滑动水口耐火材料损耗，经济效益明显，符合资源节约型发展理念。本发明的颗粒表面改性技术还可用于连铸用“三大件”功能耐火材料、鱼雷罐用al2o3-sic-c砖、高炉用al2o3-c砖等碳复合耐火材料，提高此类耐火材料的热震稳定性及高温强度。