[发明专利]含纳米氧化硅的低碳铝碳不烧滑板砖及制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于炼钢连铸用耐火材料技术领域，涉及一种控制钢水流量和流速的含纳米氧化硅的低碳铝碳不烧滑板砖及制备方法。 

背景技术：

滑板是炼钢连铸用关键性功能元件，具有钢水注入、流量调控功能，其质量可靠性关系到炼钢过程的安全性。在使用过程中受到强烈的热冲击、高温钢水的冲刷磨损以及环境介质的侵蚀，使用条件极为苛刻。目前国内外滑板材料以铝碳和铝锆碳质为主，此类滑板制备时需在高温（1500℃左右）埋碳条件下烧成，成本高，能源消耗大，污染严重，基建投资高，生产周期长，制备工艺复杂。且碳易氧化导致结构疏松致使高温性能下降进而影响使用寿命，较高的碳含量不利于洁净钢的冶炼。

不烧滑板工艺简单，省去了高温烧成、浸油、干馏、清砂等高能耗、高污染的工序，并可节省基建投资，生产周期缩短，节能环保，生产成本低，经济和社会效益显著，符合国家提倡的节能减排、低碳清洁生产的要求。但由于树脂氧化分解致使滑板中、低温（300-700℃）强度明显降低，并在500-600℃左右产生强度低谷，致使滑板在使用时滑动面易拉毛、止滑区掉块，甚至出现拉断等，使用寿命低，质量不稳定，限制了其在大型钢包上或品种钢冶炼的应用。

发明内容：

为了解决不烧滑板中低温强度低，致使滑板在使用时滑动面易拉毛、止滑区掉块、甚至出现拉断、使用寿命低、质量不稳定的问题，本发明的目的是提供一种具有较高的中低温强度和高温强度，优良的抗热震性、抗氧化性和抗侵蚀性的含纳米氧化硅的不烧低碳铝碳滑板材料及其制备方法。

本发明的技术方案是以下述方式实现的：

一种含纳米氧化硅的低碳铝碳不烧滑板砖，它由下述重量配比的原料制成：70～80wt%的刚玉颗粒和细粉、5～15wt%的铝硅粉、6-8wt%的活性氧化铝微粉、2～4wt%碳、含硼添加剂0.5～5wt%，纳米二氧化硅1-6 wt%；外加4～4.5wt%的酚醛树脂结合剂。

本发明的优选技术方案：

一种含纳米氧化硅的低碳铝碳不烧滑板砖，它由下述重量配比的原料制成，白刚玉颗粒和细粉78wt%、Al粉4 wt%、Si粉1 wt%、活性氧化铝微粉8 wt%、石墨1 wt%、炭黑1 wt%、B₄C 1 wt%、纳米二氧化硅3～6 wt%，外加4～4.5 wt%的酚醛树脂结合剂。

本发明的另一优选技术方案：

一种含纳米氧化硅的低碳铝碳不烧滑板砖，它由下述重量配比的原料制成，80wt%的板状刚玉颗粒和细粉、Al粉3 wt%、Si粉2wt%、8wt%的活性氧化铝微粉、2wt%碳、含硼添加剂5wt%，纳米二氧化硅1-3 wt%；外加4～4.5wt%的酚醛树脂结合剂。

本发明的另一优选技术方案：

一种含纳米氧化硅的低碳铝碳不烧滑板砖，它由下述重量配比的原料制成，白刚玉颗粒20 wt%、致密刚玉颗粒15 wt%、板状刚玉颗粒和细粉40wt%、铝粉6wt%、硅粉2 wt%、活性氧化铝微粉8 wt%、炭黑2 wt%、B₄C 2 wt%、纳米二氧化硅5 wt%，外加4～4.5 wt%的酚醛树脂结合剂。

本发明的另一优选技术方案：

一种含纳米氧化硅的低碳铝碳不烧滑板砖，它由下述重量配比的原料制成，致密刚玉颗粒和细粉77wt%、铝粉7wt%、硅粉4 wt%、活性氧化铝微粉7 wt%、炭黑2 wt%，B₄C 1 wt%、纳米二氧化硅2 wt%，外加4～4.5 wt%的酚醛树脂结合剂。

上述含纳米氧化硅的低碳铝碳不烧滑板砖的制备方法：

1)用化学方法先将纳米二氧化硅分散在易挥发的有机溶剂中，再用超声波将含纳米二氧化硅的有机溶剂分散在酚醛树脂结合剂中制成含纳米二氧化硅的树脂；

2）先将金属铝粉和硅粉混合均匀，然后将刚玉细粉、活性氧化铝微粉、碳和B₄C混合均匀，再加入事先混合的金属铝、硅复合粉，在双锥搅拌机中拌制成混合粉；

3) 取刚玉颗粒进行搅拌混合，另取含纳米二氧化硅的树脂，先加入2/3，使其与刚玉颗粒充分混合，将刚玉颗粒充分包裹，然后再加入上述步骤2）中事先拌制的混合粉及剩余含纳米二氧化硅树脂的1/3进一步充分混合； 

4）将步骤3）混合好的料进行24～30h困料，压制成型、150～300℃干燥24h，进行钻孔、打箍、磨制、粘壳、涂面工序制成含纳米氧化硅的低碳铝碳不烧滑板砖。