[发明专利]一种低碳耐火长水口材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种低碳耐火长水口材料的制备方法，以鳞片石墨为碳源，在其表面覆有ZrO2涂层，与电熔棕刚玉、电熔白刚玉、碳化硅复配作为基本浇注料，添加抗氧化剂，采用等静压成型工艺成型，制备得到低碳耐火长水口材料。本发明中在鳞片石墨表面包覆Zr(OH)4凝胶，经高温烧结后，在石墨鳞片表面涂覆有ZrO2层，使改性后石墨的水润湿性和抗氧化性得到明显提高，表面涂层的存在也改进了浇注料的抗氧化性能、热震稳定性；另外添加纳米ZrO2补充锆离子含量，提高产品的耐火性能，同时采用等静压成型工艺成型，坯体受力均匀，密度分布均一，改善了产品的烧结密度，具有优异的抗钢液和熔渣侵蚀性能。

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种低碳耐火长水口材料的制备方法。

背景技术

石墨具有不易被钢水和熔渣润湿、热膨胀系数小及热导率高的特点，将其引入到耐火材料中，可显著提高耐火材料的抗渣蚀能力与热震稳定性。目前，含碳耐火材料已在高炉炉底和出铁沟，转炉、电炉和钢包的衬体，水口、滑板及塞棒等钢铁工业的诸多部位得到广泛应用。

碳质长水口内壁蚀损过程为碳首先被氧化和溶解形成脱碳层，之后钢水中的夹杂物FeO与脱碳层中的Al2O3反应形成铁铝尖晶石，随着FeO继续附着，在脱碳层表面形成FeO富集区并生成低熔点相，致使脱碳层在高速钢水的冲刷下逐渐蚀损；2）长水口渣线部位蚀损首先为碳向钢液中溶解，之后为中间包渣侵蚀材料中的氧化物，两个过程交替进行，从而导致了长水口渣线部位材料的蚀损，缩短长水口的使用寿命。

天然鳞片石墨具有热膨胀系数小，导热性好，不易被熔渣润湿等优点，自然成为最理想碳源。但是鳞片石墨密度小、不与水润湿，使得石墨在浇注料中易漂浮而难以均匀分散，且石墨在高温下易氧化。

发明内容

本发明提供了一种低碳耐火长水口材料的制备方法，有助于提高浇注料的抗渣渗透性及抗侵蚀性。

一种低碳耐火长水口材料的制备方法，以鳞片石墨为碳源，在其表面覆有ZrO2涂层，与电熔棕刚玉、电熔白刚玉、碳化硅复配作为基本浇注料，添加抗氧化剂，采用等静压成型工艺成型，制备得到低碳耐火长水口材料。

其中，所述ZrO2涂层是以Zr(OH)4水凝胶的方式引入，通过溶胶-凝胶工艺将其涂覆在鳞片石墨表面，所述基本浇注料还包括纳米ZrO2颗粒。

具体工艺步骤如下：

（1）凝胶包覆石墨：

取16-28份ZrOCl2·8H2O为原料，加入至适量蒸馏水中，加入4-8份聚乙二醇作为分散剂，加入3% Y(NO3)3为稳定剂，搅拌均匀后，加入8-14份鳞片石墨，搅拌分散15-30分钟，超声分散8-15分钟，待石墨分散均匀后，滴加浓氨水直至溶液的pH值至9-10，陈化10-15小时后，用蒸馏水反复洗涤3-5次，然后采用无水乙醇进行醇水交换，制得凝胶浓度折合ZrO2含量在8-10wt%的凝胶液；

（2）成型：