本發(fā)明屬于以氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅、碳為基料的無機非金屬耐火材料領域，尤其涉及一種中高溫燒成免浸漬滑板磚及其制備方法。
背景技術：
滑動水口裝置是由耐火材料制成的上、下滑板和機械驅動結構組成的，安裝在鋼包底部的外邊。上滑板是固定的，下滑板是可移動的。按照滑板動作方式可分為三類：1〕直線往復式；2〕直線推進式；3〕回轉式。通過驅動拉桿，使滑板直線往復滑動，當上、下滑板磚上鑄孔錯開時，上水口孔內填入引流砂，鋼包即可接鋼；當鑄孔重合時，引流砂自動流出，即可澆注，并可以通過鑄孔部分重合的程度來控制澆注速度。
滑板是決定滑動水口功能的關鍵部件，起鋼水流量的控制調節(jié)作用。由于滑板反復接觸高溫鋼水(特別是鑄孔部位)，蝕損嚴重，使用條件苛刻。要求滑板具有高強度、耐侵蝕、抗剝落等良好性能，在澆注過程中保證滑板間不能漏鋼水，滑板必須具備以下性能：(1)滑動面平整度≤0.05mm；(2)機械強度高；(3)耐鋼水和熔渣的侵蝕能力強；(4)抗氧化性能優(yōu)良；(5)良好的熱震穩(wěn)定性。
鋼包滑動水口的密封保護主要是在上水口與上滑板，下滑板與下水口相連接處。澆注過程中，一般每澆一爐或兩爐鋼水后，必須更換下滑板和下水口，并重新組裝。密封保護采用纖維質或膠泥質的密封墊，以保證鋼水的高潔凈度和鑄坯內部質量的均勻性。
在大滑板磚材質的選擇上，國內外普遍選用鋁碳、鋁鋯碳、鋁鎂碳、鋁鎂鋯碳質四類。都采用1400—1500℃碳保護高溫燒成，一般要進行浸油，浸油中一般采用立式或臥式真空-加壓油浸裝置?；孱A熱后放入油浸罐內，并抽真空至真空度650mmhg柱以上，引入加熱了的焦油或瀝青，并對油加壓至8～16kgf/cm2或更高的壓力，使焦油或瀝青被吸入滑板的開口氣孔中，經浸漬焦油、瀝青后，再進行干餾及清焦。這種生產工藝不僅能耗高，天然氣消耗高達1800立方米/噸，而且焦油、瀝青在浸漬、干餾和清焦時產生大量的有害物質，對環(huán)境、人類健康產生很大的影響；同時生產周期需一個月。相比之下，鋁碳、鋁鋯質抗熱震性優(yōu)于鋁鎂、鋁鎂碳鋯質，但抗侵蝕能力有所降低，特別在澆注高氧鋼、高錳鋼、ca處理鋼、鎮(zhèn)靜鋼等鋼種時，由于鋼水中的氧與滑板磚中的碳反應，因氧化失碳形成變質層，結構疏松，被鋼水沖刷而損毀；滑板磚中的al2o3與鋼水中的feo(mno)反應生成低熔物造成化學侵蝕嚴重。
由于世界各國重視環(huán)保節(jié)能，尤其我國更加重視，所以采用一種中高溫燒成免浸漬滑板磚勢在必行，即環(huán)保又節(jié)能，對生產和使用不會造成環(huán)境污染。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種中高溫燒成免浸漬滑板磚。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種中高溫燒成免浸漬滑板磚的制備方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現：
一種中高溫燒成免浸漬滑板磚，按重量百分含量計，包含以下組分：白剛玉為45％～60％、電熔鋯剛玉13％～18％、鎂砂3％～5％、燒結莫來石6％～10％、α-氧化鋁微粉(α-al2o3)4％～6％、石墨4％～5％、金屬硅粉2％～4％、高溫瀝青1％～3％、碳化硼0.5％～1％、高溫促燒粉4％～6％和鈉基膨潤土2％～4％，上述配方中，所有組分重量之和為100％；外加酚醛樹脂，所述酚醛樹脂的用量占上述各組份總量的4％～5％。
上述的中高溫燒成免浸漬滑板磚，其各組分的顆粒級配為：白剛玉的顆粒直徑為(2～1、1～0.5、0.5～0)mm，電熔鋯剛玉直徑≤1mm，鎂砂為200目，燒結莫來石為250目，α-氧化鋁微粉直徑為1μm、石墨300目、金屬硅粉400目、高溫瀝青80目、碳化硼為320目、高溫促燒粉320目、鈉基膨潤土325目；所述的酚醛樹脂為液體。
所述白剛玉的顆粒級配按重量百分含量為：
2～1mm，18％～23％
1～0.5mm，18％～24％
0.5～0mm，9％～13％。
上述白剛玉的顆粒級配的重量百分含量之和為45％～60％。
上述的中高溫燒成免浸漬滑板磚中各組分的質量標準優(yōu)選為：
所述的白剛玉al2o3含量≥98.5％；所述的電熔鋯剛玉：al2o3含量≥71％、zro2含量≥24％；所述的鎂砂為98鎂砂，所述的98鎂砂：mgo含量≥98％；所述的燒結莫來石：al2o3含量≥70％；所述的α-氧化鋁微粉(α-al2o3)：氧化鋁含量≥98％；所述的石墨：c含量≥98％；所述的金屬硅粉：si含量≥97％；所述的高溫瀝青：c含量≥60％；所述的碳化硼：c含量≥20％、b含量≥74％；所述的高溫促燒粉：al2o3含量≥75％；所述的鈉基膨潤土：al2o3含量≥10％、sio2含量≥65％；所述的酚醛樹脂殘?zhí)剂?5±4、固含量75～80％、粘度16000～18000mpa。
一般的原料也可以實現本發(fā)明的目的，但是高質量標準的原料有助于進一步提高中高溫燒成免浸漬滑板磚的質量。
上述中高溫燒成免浸漬滑板磚的制備方法：按比例將白剛玉、電熔鋯剛玉、鎂砂、燒結莫來石、α-氧化鋁微粉(α-al2o3)、石墨、金屬硅粉、高溫瀝青、碳化硼、高溫促燒粉、鈉基膨潤土和酚醛樹脂攪拌混合，然后成型并自然干燥，再放入干燥器中緩慢升溫干燥40～60小時，干燥器溫度不超過200℃，然后推入中高溫隧道窯均勻升溫到900℃±20℃，保溫12～18小時，最后勻速降溫16～24小時即可。
所述緩慢升溫干燥的過程優(yōu)選為：1小時內將干燥器溫度均勻升溫到80℃，且在80℃保溫12小時，然后24小時內將溫度從80℃均勻上升到200℃，并在200℃下保溫20小時。
進一步優(yōu)選的：在15～20小時內將溫度均勻升溫到900℃±20℃。
在燒成滑板中，不僅有機結合劑在燒成中碳化結焦，在磚中形成碳結合，而且加入金屬硅，在<1300℃還原燒成時，能與碳素化合生成sic，而在磚體內形成陶瓷結合。所以，燒成滑板中存在著陶瓷結合和碳結合的雙重結合系統(tǒng)。它使滑板強度明顯提高，而且就是在使用中碳素燃盡之后，由于其為陶瓷結合系統(tǒng)也能保持足夠的殘存強度。
滑板的損壞因素:
1)影響發(fā)明產品使用壽命的主要原因是由熱應力作用形成各種裂紋，為了提高滑板磚的使用壽命，采用低膨脹系數的材料是最有效的途徑。莫來石材料的膨脹系數低，作為滑板磚原料，可以降低滑板磚的膨脹系數和提高熱震穩(wěn)定性；另外，在滑板周圍用薄鐵皮包扎打箍被認為是保證滑板安全使用的重要措施，它可以預防滑板在使用中的碎裂，并由于這種金屬箍是包扎得十分緊的，因此其有限制材料內裂紋擴展，特別是裂紋張開的作用。由于熱震引起的鑄孔周圍的龜裂和碎裂，在高溫鋼水與冷耐火材料最初接觸時肯定要產生微小裂紋和損傷。因此，提高滑板材料的熱震穩(wěn)定性極為重要。
2)鋼水和熔渣的侵蝕和沖刷?；宓目骨治g和沖刷能力將明顯影響其壽命。侵蝕主要是指鋼水中的mn、mno、feo、cao等成分與滑板材料的反應引起的。材料中的sio2易于反應，減少sio2含量對抗侵蝕有利。制品中的碳能阻止腐蝕性氧化物的侵入和反應，這時石墨的防氧化是主要的。
3)滑板材料在滑動中的磨損，特別是當滑板有一定的損傷，凝固的鋼在滑動時引起滑板的磨損。因此，應提高滑板的強度。
4)高溫促燒粉的基本性能：
該產品主要應用在定型耐火材料基質中，其耐火度大于1800℃，磚坯在180～250℃干燥后，易促進制品內部結構形成碳結合，在保持制品原有的常溫耐壓強度、體密和氣孔的條件下：磚坯具有優(yōu)良的抗熱震性、抗剝落性和抗氧化性，制品韌性增強，能有效避免磚坯在使用過程中受極冷極熱的影響，導致磚坯開裂、剝落而影響使用，從而達到提高使用壽命的目的。
除特別說明外，本發(fā)明所涉及的原料均可以通過市場購買獲得。
本發(fā)明的有益效果：
1、節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢：由于傳統(tǒng)的燒成滑板磚采用1400℃～1600℃碳保護高溫燒成，經浸漬焦油、瀝青后，再進行干餾及清焦。這種生產工藝不僅能耗高，天然氣消耗高達1800立方米/噸產品，而且焦油、瀝青在浸漬、干餾和清焦時產生大量的有害物質，對環(huán)境、人類健康產生很大的影響；本發(fā)明的生產周期從原來的30天縮短到10天，天然氣消耗降低至35立方米/噸產品，一種中高溫燒成免浸漬滑板磚真正屬于環(huán)保、節(jié)能的綠色耐材產品。
2、本發(fā)明產品的性能優(yōu)勢，技術創(chuàng)新之處：
(1)配料要嚴格按比例稱量，細粉要混均勻，配混合粉時，添加劑要加在物料中間，經混合機攪拌的混合粉要抽查是否均勻；(2)經濕碾機或高速混練機混合的物料要控制其溫度(30±1℃)，以防止物料溫度過高或過低影響混料效果和成型性。冬季需采取保溫措施或對物料加熱，夏季要盡量降低室溫度，最好能保持在25℃左右。(3)成型時壓力要先輕后重，中間排氣，避免層裂；經常檢查底蓋板的彎曲度，防止滑板變形造成廢品；(4)嚴格控制燒成過程中的升溫曲線，升降溫時必須嚴格控制防止出現裂紋；(5)滑板磨制時必須嚴格控制平行度和平整度；(6)滑板在搬運或加工過程中要輕拿輕放，在固定或打箍時要用木錘或橡皮錘輕輕敲以免影響滑板長時間使用的主要因素是各種裂紋的形成。(7)減少滑板中的sio2有利于提高抗侵蝕性，增加碳能有效阻止鋼水及氧化物的滲透和反應，添加防氧化劑可有效防止碳的氧化。(8)降低燒成溫度至900℃，防止鋁高溫熔化而流失，提高其抗氧化的性能。
具體實施方式
實施例1
原料規(guī)格如下：
白剛玉al2o3含量≥98.5％；
電熔鋯剛玉：al2o3含量≥71％、zro2含量≥24％；
98鎂砂：mgo含量≥98％；
燒結莫來石：al2o3含量≥70％；
α-氧化鋁微粉(α-al2o3)：氧化鋁含量≥98％；
石墨：c含量≥98％；
金屬硅粉：si含量≥97％；
高溫瀝青：c含量≥60％；
碳化硼：c含量≥20％、b含量≥74％；
高溫促燒粉：al2o3含量≥75％；
鈉基膨潤土：al2o3含量≥10％、sio2含量≥65％；
酚醛樹脂：殘?zhí)剂?5±4、固含量75～80％、粘度16000～18000mpa。
發(fā)明產品基本生產工藝是:按表1中的配方，氧化鋁原料(白剛玉)、電熔鋯剛玉經破碎篩分后按表1中的配方進行配料，加入濕碾機或高速混練機中混合3～6分鐘，加入酚醛樹脂結合劑，混勻后再加入如下細粉：98鎂砂、燒結莫來石、α-氧化鋁微粉(α-al2o3)、石墨、金屬硅粉、高溫瀝青、碳化硼、高溫促燒粉、鈉基膨潤土，混合10～30分鐘出料。成型采用1000噸以上螺旋壓磚機，按照磚的形狀、尺寸，精確稱量物料，稱量好的料加入到模具內，成型到規(guī)定尺寸，每塊磚要測量外形尺寸、平整度、對角線尺寸，每班要抽查10％的單重，每一車磚要檢測氣孔率、體積密度，凡發(fā)現不合格現象必須報廢并查找原因。成型后的磚坯一般需經自然干燥后才能入干燥器，磚坯在干燥器中，1小時內將干燥器溫度均勻升溫到80℃，且在80℃保溫12小時，然后24小時內將溫度從80℃均勻上升到200℃，然后在200℃下保溫20小時，然后推入中高溫隧道窯燒成均勻升溫910℃，均速升溫18小時，接著保溫15小時即可，最后勻速降溫20小時。為了提高滑板的使用性，防止裂紋的產生和擴大，要用鋼帶對滑板周邊打箍。為了提高滑板在開拉過程中的靈活性，防止從滑動面之間漏鋼，滑動面要在磨床上進行加工，要求平整度小于0.05mm。磨制后的滑板經檢驗合格后，要在背面粘貼石棉墊和馬口鐵或套鐵殼，其作用主要是減少通過滑板磚傳遞到滑動機構上熱量，防止燒毀機構。
表1本發(fā)明產品試驗的3個配方中各組分的百分含量
表2按照表1中3個配方所制得的產品的理化測試指標對照表
根據表2中的檢驗結果可知：以上3個配方都能正常使用，配方2效果最佳。