1.本发明涉及水口内衬层材料技术领域，尤其涉及连铸用水口内衬层材料及其制备方法。
背景技术：
2.水口安装于中间包内，是钢水由中间包到结晶器的通道，起到防止钢水二次氧化、布流等功能。它是钢铁连铸用最重要的功能耐火材料，其质量优劣将直接关系到整个连铸过程能否正常进行，同时也会对钢水夹杂物上浮、结晶器内流场产生重要影响，进而影响钢坯质量。
3.水口一般为铝碳材料，钢水经过时表面脱碳，形成凹凸不平的气孔性组织，钢液向气孔内侵入，并在表层产生钢液流的局部停滞现象。特别在连铸含钛、铝不锈钢或铝镇静钢时，由于钢中的[ai]和[ti]易氧化生成相应的ti02或al
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，析出附着沉积在凹凸不平的水口内壁，沉积物通过液相相互反应、烧结，从而形成坚实的沉积层。随着浇注进行，沉积层加厚，孔径缩小，最终堵死，直至停浇，给钢厂带来不必要的损失；同时在浇铸过程中夹杂物也容易从浸入式水田上再次进入钢水，形成大的夹杂，降低钢坯质量。为了解决水口堵塞问题，我们提出了连铸用水口内衬层材料及其制备方法用于解决上述问题。
技术实现要素：
[0004]
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的连铸用水口内衬层材料及其制备方法。
[0005]
连铸用水口内衬层材料，包括由以下按照重量份的原料组成：电熔刚玉12～18份、刚玉空心球16～30份、熔融石英8～12份、氮化硼纤维3～7份、改性白云石粉25～32份、锆莫来石6～12份、镁尖晶石2～8份和酚醛树脂6～8份。
[0006]
优选的，所述改性白云石粉的制备方法包括以下步骤：向白云石粉内加入去离子水，去离子水的添加量为白云石粉质量的5～8倍，再加入六偏磷酸钠，六偏磷酸钠的添加量为白云石粉质量的0.03～0.06倍，充分搅拌，然后加入硅钨酸盐和粘结剂，硅钨酸盐添加量为白云石粉质量的0.6～1.5倍，粘结剂添加量为白云石粉质量的0.2～0.4倍，超声分散40～60min，再进行冻干处理，冻干处理后，置入高温炉中，在900～1000℃的温度下，煅烧1～2h，冷却后，研磨过筛，得到改性白云石粉。
[0007]
优选的，所述粘结剂为酸。
[0008]
优选的，所述粘结剂为盐酸、柠檬酸和硼酸中的至少一种。
[0009]
优选的，研磨过筛过程中，筛网的目数为120-200目。
[0010]
优选的，所述刚玉空心球堆积密度为0.9～1.0g/cm，所述熔融石英的粒度为0.03～0.1mm，所述锆莫来石的粒度为0.03～0.06mm，电熔刚玉的粒度为60～120目，所述氮化硼纤维的长度为300～600μm，所述镁尖晶石的粒度为0.03～0.1mm。
[0011]
优选的，一种连铸用水口内衬层材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、混合共磨：将电熔刚玉、刚玉空心球、熔融石英、氮化硼纤维、改性白云石粉、锆莫来石和镁尖晶石混合均匀后，进行共磨；s2、造粒：向s1得到的混合物料中缓慢加入酚醛树脂进行造粒；s3、干燥成型：将s2得到的造粒料经干燥后采用等静压机成型；s4、烧成处理：将s3得到的产品在高温和还原气氛下烧成，烧成后再进行加工机表面处理、烘干，得到连铸用水口内衬层材料。
[0012]
优选的，所述s3中，成型压力为100～120mpa。
[0013]
优选的，所述s4中，烧成过程中，烧成温度1200～1300℃，升温速率为80～90℃/h，保温3～5h。
[0014]
优选的，成型后连铸用水口内衬层的厚度为4～6mm。
[0015]
本发明的有益效果是：1、本发明提出的连铸用水口内衬层材料，其制备方法简单，内衬层材料具有较强的耐冲刷能力，使用寿命长，且通过内衬层材料能够在水口的内壁形成防污层，防止氧化铝粘附以达到防堵塞的目的。
[0016]
2、本发明提出的连铸用水口内衬层材料，其内部填充有改性白云石粉，通过硅钨酸盐对白云石粉进行改性，在进行高温烧结，得到改性白云石粉，其膨胀系数小，且能够在连铸用水口内衬层表面形成一层润滑层，具有较好的防污效果，避免氧化铝粘附，达到防堵塞的目的。
[0017]
3、本发明提出的连铸用水口内衬层材料，其通过电熔刚玉、刚玉空心球、氮化硼纤维和锆莫来石相配合，保留了内衬材料低热传导、低热膨胀、缓解开浇时高温钢水对外层本体的热冲击的特性，同时具有很强的抗钢水冲刷能力。
具体实施方式
[0018]
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
[0019]
实施例1中，连铸用水口内衬层材料，包括由以下按照重量份的原料组成：电熔刚玉12份、刚玉空心球16份、熔融石英8份、氮化硼纤维3份、改性白云石粉25份、锆莫来石6份、镁尖晶石2份和酚醛树脂6份。
[0020]
进一步的，所述改性白云石粉的制备方法包括以下步骤：向白云石粉内加入去离子水，去离子水的添加量为白云石粉质量的5倍，再加入六偏磷酸钠，六偏磷酸钠的添加量为白云石粉质量的0.03倍，充分搅拌，然后加入硅钨酸盐和粘结剂，硅钨酸盐添加量为白云石粉质量的0.6倍，粘结剂添加量为白云石粉质量的0.2倍，超声分散40min，再进行冻干处理，冻干处理后，置入高温炉中，在900℃的温度下，煅烧1h，冷却后，研磨过筛，得到改性白云石粉。
[0021]
进一步的，所述粘结剂为酸。
[0022]
进一步的，所述粘结剂为盐酸、柠檬酸和硼酸中的至少一种。
[0023]
进一步的，研磨过筛过程中，筛网的目数为120目。
[0024]
进一步的，所述刚玉空心球堆积密度为0.9～1.0g/cm，所述熔融石英的粒度为0.03～0.1mm，所述锆莫来石的粒度为0.03～0.06mm，电熔刚玉的粒度为60～120目，所述氮化硼纤维的长度为300～600μm，所述镁尖晶石的粒度为0.03～0.1mm。
[0025]
进一步的，一种连铸用水口内衬层材料的制备方法，包括以下步骤：s1、混合共磨：将电熔刚玉、刚玉空心球、熔融石英、氮化硼纤维、改性白云石粉、锆莫来石和镁尖晶石混合均匀后，进行共磨；s2、造粒：向s1得到的混合物料中缓慢加入酚醛树脂进行造粒；s3、干燥成型：将s2得到的造粒料经干燥后采用等静压机成型；s4、烧成处理：将s3得到的产品在高温和还原气氛下烧成，烧成后再进行加工机表面处理、烘干，得到连铸用水口内衬层材料。
[0026]
进一步的，所述s3中，成型压力为100mpa。
[0027]
进一步的，所述s4中，烧成过程中，烧成温度1200℃，升温速率为80℃/h，保温3h。
[0028]
进一步的，成型后连铸用水口内衬层的厚度为4mm。
[0029]
实施例2中，连铸用水口内衬层材料，包括由以下按照重量份的原料组成：电熔刚玉18份、刚玉空心球30份、熔融石英12份、氮化硼纤维7份、改性白云石粉32份、锆莫来石12份、镁尖晶石8份和酚醛树脂8份。
[0030]
进一步的，所述改性白云石粉的制备方法包括以下步骤：向白云石粉内加入去离子水，去离子水的添加量为白云石粉质量的8倍，再加入六偏磷酸钠，六偏磷酸钠的添加量为白云石粉质量的0.06倍，充分搅拌，然后加入硅钨酸盐和粘结剂，硅钨酸盐添加量为白云石粉质量的1.5倍，粘结剂添加量为白云石粉质量的0.4倍，超声分散60min，再进行冻干处理，冻干处理后，置入高温炉中，在1000℃的温度下，煅烧2h，冷却后，研磨过筛，得到改性白云石粉。
[0031]
进一步的，所述粘结剂为酸。
[0032]
进一步的，所述粘结剂为盐酸、柠檬酸和硼酸中的至少一种。
[0033]
进一步的，研磨过筛过程中，筛网的目数为200目。
[0034]
进一步的，所述刚玉空心球堆积密度为0.9～1.0g/cm，所述熔融石英的粒度为0.03～0.1mm，所述锆莫来石的粒度为0.03～0.06mm，电熔刚玉的粒度为60～120目，所述氮化硼纤维的长度为300～600μm，所述镁尖晶石的粒度为0.03～0.1mm。
[0035]
进一步的，一种连铸用水口内衬层材料的制备方法，包括以下步骤：s1、混合共磨：将电熔刚玉、刚玉空心球、熔融石英、氮化硼纤维、改性白云石粉、锆莫来石和镁尖晶石混合均匀后，进行共磨；s2、造粒：向s1得到的混合物料中缓慢加入酚醛树脂进行造粒；s3、干燥成型：将s2得到的造粒料经干燥后采用等静压机成型；s4、烧成处理：将s3得到的产品在高温和还原气氛下烧成，烧成后再进行加工机表面处理、烘干，得到连铸用水口内衬层材料。
[0036]
进一步的，所述s3中，成型压力为120mpa。
[0037]
进一步的，所述s4中，烧成过程中，烧成温度1300℃，升温速率为90℃/h，保温5h。
[0038]
进一步的，成型后连铸用水口内衬层的厚度为4～6mm。
[0039]
实施例3中，连铸用水口内衬层材料，包括由以下按照重量份的原料组成：电熔刚玉15份、刚玉空心球24份、熔融石英10份、氮化硼纤维5份、改性白云石粉28份、锆莫来石9份、镁尖晶石5份和酚醛树脂7份。
[0040]
进一步的，所述改性白云石粉的制备方法包括以下步骤：向白云石粉内加入去离
子水，去离子水的添加量为白云石粉质量的7倍，再加入六偏磷酸钠，六偏磷酸钠的添加量为白云石粉质量的0.05倍，充分搅拌，然后加入硅钨酸盐和粘结剂，硅钨酸盐添加量为白云石粉质量的1.1倍，粘结剂添加量为白云石粉质量的0.3倍，超声分散50min，再进行冻干处理，冻干处理后，置入高温炉中，在950℃的温度下，煅烧1.5h，冷却后，研磨过筛，得到改性白云石粉。
[0041]
进一步的，所述粘结剂为酸。
[0042]
进一步的，所述粘结剂为盐酸、柠檬酸和硼酸中的至少一种。
[0043]
进一步的，研磨过筛过程中，筛网的目数为160目。
[0044]
进一步的，所述刚玉空心球堆积密度为0.9～1.0g/cm，所述熔融石英的粒度为0.03～0.1mm，所述锆莫来石的粒度为0.03～0.06mm，电熔刚玉的粒度为60～120目，所述氮化硼纤维的长度为300～600μm，所述镁尖晶石的粒度为0.03～0.1mm。
[0045]
进一步的，一种连铸用水口内衬层材料的制备方法，包括以下步骤：s1、混合共磨：将电熔刚玉、刚玉空心球、熔融石英、氮化硼纤维、改性白云石粉、锆莫来石和镁尖晶石混合均匀后，进行共磨；s2、造粒：向s1得到的混合物料中缓慢加入酚醛树脂进行造粒；s3、干燥成型：将s2得到的造粒料经干燥后采用等静压机成型；s4、烧成处理：将s3得到的产品在高温和还原气氛下烧成，烧成后再进行加工机表面处理、烘干，得到连铸用水口内衬层材料。
[0046]
进一步的，所述s3中，成型压力为110mpa。
[0047]
进一步的，所述s4中，烧成过程中，烧成温度1250℃，升温速率为85℃/h，保温4h。
[0048]
进一步的，成型后连铸用水口内衬层的厚度为5mm。
[0049]
对比例1中，与实施例3相比，改性白云石粉中未添加硅钨酸盐，其余组分和步骤相同。
[0050]
对比例2中，与实施例3相比，未添加改性白云石粉，添加了与改性白云石粉质量相同的硅钨酸盐，其余组分和步骤相同。
[0051]
对比例3中，与实施例3相比，未添加改性白云石粉，其余组分和步骤相同。
[0052]
对比例4中，与实施例3相比，未添加刚玉空心球，其余组分和步骤相同。
[0053]
对于实施例1-3和对比例1-4制备的连铸用水口内衬层，进行性能测试，测试结果见表1。
[0054]
表1 使用400h后水口内衬层存积量（kg）热膨胀系数（%）实施例10.310.36实施例20.280.41实施例30.330.37对比例11.470.51对比例20.860.36对比例31.590.58对比例40.320.62从表1中可以看出，实施例1-3中，其存积量低于0.33kg，存积量小，达到一个比较
优异的水平，且实施例1-3的热膨胀系数也较低；对比例1中，与实施例3相比，改性白云石粉中未添加硅钨酸盐，其存积量上升明显，热膨胀系数有所上升；对比例2中，与实施例3相比，未添加改性白云石粉，添加了与改性白云石粉质量相同的硅钨酸盐，其存积量有所上升，低于对比例1，且热膨胀系数略有上升；对比例3中，与实施例3相比，未添加改性白云石粉，其存积量上升明显，高于对比例1，且热膨胀系数高于对比例1；对比例4中，与实施例3相比，未添加刚玉空心球，其存积量基本不变，但是其热膨胀系数上升明显。
[0055]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。