[发明专利]一种浸入式水口及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种浸入式水口及其制备方法。

背景技术

钢铁企业在连铸生产过程中，为了保护钢水不发生二次氧化，同时防止氮或渣浸入钢水中，在钢水由中间包到结晶器的过程中采用浸入式水口进行保护性浇铸。目前广泛采用的是Al₂O₃-C/ZrO₂-C复合浸入式水口：本体主要采用Al₂O₃-C质，渣线部位采用ZrO₂-C质复合材料。该碳复合耐火材料的碳质原料以鳞片石墨为主，由于其加入量一般为20~30wt%，从而具有较好的热震稳定性和抗渣侵蚀性能。但过多鳞片石墨的引入带来以下四个方面的问题：(1)由于C在钢水中的溶解，导致钢水增碳严重，大大制约超纯净钢、特种钢的技术发展；(2)材料热导率高，导致钢水温降过快、热能损失较大；(3)材料强度低，在氧化条件下很容易损毁，耐火材料消耗量较大；(4)碳氧化产生大量CO₂气体，加剧温室效应并消耗大量碳资源。因此，研究开发低碳含量同时具有优异的抗热震性和抗渣侵蚀性的浸入式水口已迫在眉睫。

“铝碳质连铸用耐火材料及其制备方法”（ZL 02135497.9）专利技术，所制备的浸入式水口虽具有良好的热震稳定性和耐冲刷侵蚀性，但其石墨含量为15~27wt%；“一种含氧化钙的浸入式水口本体材料”（ZL 200610028250.1）专利技术，所制备的浸入式水口的石墨含量为10~30wt%；“非预热铝碳锆质浸入式水口”（ZL 02100062.X）专利技术，所制备的浸入式水口虽具有良好的热震稳定性和抗热冲击性，但其石墨含量为10~35wt%；“高碳耐火材料及其制备方法”（CN 200610166273.9）专利技术，所制备的材料虽具有较强的抗钢水冲击能力和耐侵蚀性，而其石墨含量高达40~50wt%。“连铸用塞棒棒头和浸入式水口腕部材料”（CN 200910051898.4）专利技术，虽然碳含量有所降低，但由于添加了氧化铬，可能造成环境污染问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种碳含量低、强度高、抗热震性和抗渣侵蚀性优良和符合节能减排要求的浸入式水口及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：浸入式水口原料包括本体原料和渣线部位原料：

本体原料及其含量是：刚玉为25~50wt%，锆莫来石为6~20wt%，α-Al₂O₃微粉为15~32wt%，鳞片石墨为3~8wt%，膨胀石墨为0.5~5wt%，SiC粉为1~5wt%，单质Si粉为0.5~5wt%，B₄C粉为0.5~3wt%和热固性酚醛树脂为3~8wt%。

渣线部位原料及其含量是：氧化钙部分稳定氧化锆为70~90wt%，鳞片石墨为3~8wt%，膨胀石墨为0.5~5wt%，SiC粉为1~5wt%，单质Si粉为0.5~5wt%，B₄C粉为0.5~3wt%和热固性酚醛树脂为3~8wt%。

所述浸入式水口的制备方法是：按上述原料及其含量，除本体原料中的热固性酚醛树脂和渣线部位原料中的热固性酚醛树脂外，先将其余的本体原料和其余的渣线部位原料分别用造粒机混合均匀，再分别加入热固性酚醛树脂进行造粒，然后将制备的本体造粒料和渣线部位造粒料经干燥后采用等静压机成型，在1050~1200℃和还原气氛的条件下烧成，烧成后的产品经车床加工和表面热喷涂防氧化陶瓷涂层处理，烘干后即得浸入式水口。

在上述技术方案中：所述刚玉为板状刚玉、或为白刚玉、或为板状刚玉和白刚玉，刚玉的粒度≤0.5mm；所述锆莫来石的粒度为0.2mm~0.6mm，α-Al₂O₃微粉的平均粒径为1~4μm，SiC粉的粒度为≤0.088mm，单质Si粉的粒度为≤0.045mm，B₄C粉的粒度为≤0.045mm；所述鳞片石墨的颗粒级配是：0.3~0.18mm为1~3wt%，<0.18mm为2~5wt%；所述氧化钙部分稳定氧化锆的颗粒级配是：0.5~0.045mm为48~60wt%，<0.045mm为22~30wt%；所述等静压机成型的压力为120~150MPa；所述膨胀石墨是将粒度小于0.18mm的氧化石墨经900~1100℃处理后所制得到的石墨，或将粒度小于0.18mm的氧化石墨经900~1100℃处理，再通过溶胶浸渍处理，在表面形成防氧化涂层的石墨。