專利名稱：氧化鋁－氧化鎂－石墨耐火材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料。特別地，本發(fā)明涉及一種可重復(fù)使用的氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料，該耐火材料適合用于連續(xù)鑄造的耐火產(chǎn)品，例如用于從鋼包中將熔融金屬倒入中間包的長水口，用于從中間包將熔融金屬倒入結(jié)晶器的浸入式水口，以及控制熔融鋼水流量的長塞棒。
背景技術(shù)：
近年來，用于連續(xù)鑄造的耐火產(chǎn)品要求是一種耐腐蝕性極好的壽命長的材料，以便減少單位消耗和單位成本。氧化鋁-石墨耐火材料已經(jīng)被用作實(shí)現(xiàn)這些要求的理想耐火材料。
例如，在用于連續(xù)鑄造的耐火產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用中，逐漸地當(dāng)作一種通用方法是在完成一次澆鑄操作之后保存長水口或長塞棒，然后再用于另一個(gè)澆鑄操作，雖然迄今在每次澆鑄操作時(shí)用新的水口和塞棒代替這些水口和塞棒。
然而，與其在初次使用時(shí)相比，在從熔融鋼水的熱負(fù)荷條件下使用之后的耐火產(chǎn)品在物理性能，特別是在耐熱沖擊性方面變差。
日本專利公告號(hào)昭和47-49409公開了一種用于連續(xù)鑄造的長水口和長塞棒上具有改良耐熱沖擊性的氧化鋁-石墨耐火材料，其中加入了具有低熱膨脹性質(zhì)的熔融二氧化硅，且已經(jīng)廣泛使用此耐火材料。然而，當(dāng)為了防止降低再使用時(shí)的耐熱沖擊性，增加加入的熔融二氧化硅數(shù)量時(shí)，產(chǎn)生了耐腐蝕性降低的問題，因?yàn)槿廴诙趸枞菀妆蝗墼g掉。
沒有熔融二氧化硅的氧化鋁-石墨耐火材料表現(xiàn)出極好的耐腐蝕性，而由于來自注入熔融鋼水的熱負(fù)荷引起的互相燒結(jié)的氧化鋁粒子作用，增加了它的彈性模量，導(dǎo)致耐熱沖擊性變差，且由于它的大熱膨脹系數(shù)，實(shí)質(zhì)上它的耐熱沖擊性沒有這么好。因此，在重復(fù)使用這類耐火材料時(shí)，與初次使用新的耐火產(chǎn)品的情況相比，更容易出現(xiàn)引起裂紋或震動(dòng)的問題。
在此說明書中，術(shù)語“重復(fù)使用”通常不含有在澆鑄操作之后，直到完全冷卻之前的下次澆鑄操作之間在隔熱條件下臨時(shí)儲(chǔ)存長水口或長塞棒的情況。這被稱為“間歇使用”應(yīng)該嚴(yán)格地區(qū)別于“重復(fù)使用”。
然而甚至在間歇使用條件下，也會(huì)引起類似于重復(fù)使用時(shí)的問題，因?yàn)樵谝韵聺茶T操作的初始階段期間，在通過澆鑄操作的劇烈熱負(fù)荷條件下工作的長水口或長塞棒會(huì)引起大的熱沖擊。
長水口和長塞棒的重復(fù)使用或間歇使用通常不會(huì)發(fā)生在浸入式水口中。然而，有時(shí)候不同類型的鋼水是連續(xù)地澆鑄，在浸入式水口從結(jié)晶器中拔出之后經(jīng)過幾分鐘，再使用浸入式水口。在這種情況下，在中斷操作期間留下浸入式水口持續(xù)冷卻。因此，當(dāng)浸入式水口再次注入熔融鋼水的時(shí)候，在實(shí)質(zhì)上與長水口間歇使用條件相同的條件下使用該浸入式水口。
在不同的耐火材料中，氧化鎂特別具有高熔點(diǎn)從而具有極好的耐腐蝕性。另外，氧化鎂是一種相對(duì)便宜的材料從而在經(jīng)濟(jì)上有益。然而，與氧化鋁相比，氧化鎂具有非常大的熱膨脹系數(shù)。因此，當(dāng)增加加入到耐火材料中的氧化鎂數(shù)量時(shí)，增加了耐火材料的熱膨脹系數(shù)，導(dǎo)致該耐火材料耐熱沖擊性變差。結(jié)果，氧化鎂-石墨耐火材料僅僅適用于特殊的領(lǐng)域，例如在“耐火材料”48[11]606(1996)中公開了一種溫度測量探頭的保護(hù)套管具有一個(gè)小的套管形狀，其有利于抑制熱沖擊的發(fā)生，或在“耐火材料”48[11]608(1996)中公開了塞棒頭的配件部分和水口的配件部分，其中出現(xiàn)微小的熱沖擊。
已知含有加入氧化鎂的氧化鋁-石墨材料。例如，日本專利公開號(hào)昭和58-120569公開了一種氧化鋁-石墨材料，其中加入35-70％的氧化鎂，以防止非金屬物質(zhì)雜質(zhì)例如氧化鋁附著到耐火產(chǎn)品中。日本專利公開號(hào)昭和61-232266和日本專利公開號(hào)昭和61-215251也公開了一種氧化鋁-石墨材料，其中加入0．1-5．0％的氧化鎂，以及日本專利公開號(hào)昭和59-3069公開了一種氧化鋁-碳化硅-碳材料，其中加入0．5-4．0％的氧化鎂。
然而，在這些已知的氧化鋁-石墨材料中，加入氧化鎂作為氧化鋁的燒結(jié)助劑從而導(dǎo)致增加彈性模量。因此，這些材料根本不適合重復(fù)使用。
因此，含有加入氧化鎂的傳統(tǒng)的氧化鋁-石墨材料在重復(fù)使用和間歇使用中不能避免耐腐蝕性和耐熱沖擊性的劣化。
本發(fā)明的公開本發(fā)明的目的是提供一種在重復(fù)使用條件下具有低降低的耐腐蝕性和耐熱沖擊性從而允許重復(fù)使用或間歇使用的氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料。
研究將氧化鎂加入到氧化鋁-石墨耐火材料中的效果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用一種特殊粒徑的氧化鎂提高了該耐火材料的耐腐蝕性。也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過定義加入的數(shù)量在一個(gè)特殊的范圍內(nèi)，在氧化鎂的周圍通過熱負(fù)荷會(huì)產(chǎn)生空隙，其中該空隙有助于改善耐熱沖擊性，以便能夠使其在重復(fù)使用耐火材料中變差程度最小化。
當(dāng)經(jīng)受來自注入熔融鋼水的熱負(fù)荷時(shí)，由于互相燒結(jié)的氧化鋁粒子而引起彈性模量顯著增加，傳統(tǒng)氧化鋁-石墨耐火材料的耐熱沖擊性通常在很大程度上變差。相反，當(dāng)在澆鑄操作期間含有加入氧化鎂的氧化鋁-石墨耐火材料經(jīng)受熱負(fù)荷時(shí)，由周圍的碳還原了加入的氧化鎂，然后所得到的氣態(tài)金屬粒子鎂通過與周圍的氧化鋁反應(yīng)形成尖晶石。在此反應(yīng)中，在氧化鎂顆粒的周圍產(chǎn)生空隙。此空隙表現(xiàn)出對(duì)應(yīng)力有一個(gè)緩沖作用，以便抑制增加耐火材料的彈性模量。另外，在空隙周圍產(chǎn)生的尖晶石防止了與產(chǎn)生空隙有關(guān)的耐火材料的強(qiáng)度降低，以便強(qiáng)度與彈性模量之比可以變大，因此可以改善耐熱沖擊性。
為了改進(jìn)長水口和長塞棒的耐久性，應(yīng)該增強(qiáng)與熔渣液面相對(duì)應(yīng)的長水口或長塞棒部分的耐腐蝕性。因?yàn)橹虚g包的內(nèi)壁通常裝備有含有氧化鎂的涂層，所以，在熔渣中不可避免地包含一些氧化鎂。在此背景下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)氧化鎂的加入有利于改進(jìn)長水口／長塞棒的耐腐蝕性，因?yàn)榇思尤霚p少了熔渣與長水口／長塞棒之間的氧化鎂濃度差，所以可能是延遲了長水口／長塞棒溶入熔渣中。然后，也發(fā)現(xiàn)通過加入具有特殊粒徑，特別是0．02毫米或0．02毫米以上到1．0毫米或1．0毫米以下的氧化鎂，提供一種改良的氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料。該耐火材料顯著改善了耐腐蝕性，其與耐熱沖擊性完全一致。
本申請的第一個(gè)發(fā)明是通過一種方法形成的氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料，該方法包括將3％-60％(按重量計(jì)算)粒徑為0．02-1．0毫米的氧化鎂與主要包含氧化鋁和石墨的混合物混合、成型并煅燒所得到的混合物。
在混合的氧化鎂的粒徑小于0．02毫米的情況下，在氧化鎂顆粒的周圍產(chǎn)生的空隙變得較小，因此減低彈性模量的作用減弱。除此之外，在形成產(chǎn)品的母體上，產(chǎn)生的尖晶石分散，結(jié)果造成彈性模量的增加。同時(shí)，粒徑越小，改進(jìn)耐腐蝕性的效果越差。
另一方面，在混合的氧化鎂的粒徑大于1．0毫米的情況下，這或許對(duì)耐腐蝕性有良好的效果，但是由于大的熱膨脹是氧化鎂固有的缺點(diǎn)，對(duì)氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料來說會(huì)增加熱膨脹，結(jié)果造成耐熱沖擊性變差。
為了從加入的氧化鎂中獲得足夠的效果，優(yōu)選至少60％(按重量計(jì)算)加入的氧化鎂具有上述范圍的粒徑。
將數(shù)量為3-60％(按重量計(jì)算)，優(yōu)選10-50％(按重量計(jì)算)的加入的氧化鎂與主要包含氧化鋁和石墨的混合物混合。在加入的氧化鎂小于3％(按重量計(jì)算)的情況下，在氧化鎂周圍由來自注入熔融鋼水的熱負(fù)荷產(chǎn)生空隙變得較小，因此削弱抑制增加彈性模量的作用。另一方面，在大于60％(按重量計(jì)算)的加入的氧化鎂的情況下，相對(duì)地減少氧化鋁和石墨的數(shù)量，因此增加了熱膨脹，結(jié)果造成耐熱沖擊性變差。
任何合適的材料，例如電熔材料或燒結(jié)材料可以用作本發(fā)明使用的氧化鎂材料。必要的條件是滿足90％或以上(按重量計(jì)算)的MgO純度。MgO純度小于90％(按重量計(jì)算)是不受歡迎的，因?yàn)樵黾恿穗s質(zhì)例如SiO2或CaO，以及該雜質(zhì)與氧化鋁材料反應(yīng)產(chǎn)生一種熔點(diǎn)低的材料，引起耐腐蝕性降低。具有97％或97％以上的MgO純度的氧化鎂是理想的，能提供耐腐蝕性極好的耐火材料。
氧化鋁的純度優(yōu)選90％或90％以上(按重量計(jì)算)，更優(yōu)選97％或97％以上(按重量計(jì)算)。氧化鋁與混合物的混合比優(yōu)選為從10到80％(按重量計(jì)算)。制備混合比小于10％(按重量計(jì)算)的氧化鋁是不受歡迎的，因?yàn)榛旌涎趸X的數(shù)量對(duì)加入的氧化鎂的數(shù)量來說是不夠的，所以不能充分地產(chǎn)生尖晶石，因此不能充分獲得本發(fā)明的效果。在大于80％(按重量計(jì)算)的混合比的情況下，耐熱沖擊性變差。氧化鋁的可用的粒徑為0．5μm到1毫米的范圍內(nèi)。在氧化鋁粒徑小于0．5μm的情況下，耐火材料的結(jié)構(gòu)非常地致密，所以耐熱沖擊性變差，而氧化鋁粒徑大于1mm時(shí)，引起強(qiáng)度變差。
任何合適的材料例如片狀結(jié)晶的石墨、無定形的石墨、人造石墨、結(jié)晶石墨、粉碎的石墨電極碎片、膨脹石墨以及片狀膨脹石墨，其純度為85％或85％以上(按重量計(jì)算)，優(yōu)選95％或95％以上(按重量計(jì)算)，可以用作上述的石墨。石墨與混合材料的混合比率優(yōu)選為10-40％(按重量計(jì)算)。在混合比率小于10％(按重量計(jì)算)的情況下，耐熱沖擊性變差，而混合比率大于40％(按重量計(jì)算)會(huì)引起抗腐蝕性極度變差。石墨的粒徑優(yōu)選為0．01-1毫米。在石墨粒徑小于0．01毫米的情況下，在改進(jìn)耐熱沖擊性方面可以獲得較少的效果，而石墨粒徑大于1毫米會(huì)引起強(qiáng)度極度變差。
本發(fā)明的特征在于將氧化鎂加入到包括氧化鋁和石墨的基礎(chǔ)組份中。然而，即使由氧化鋁和石墨形成的混合物含有尖晶石或氧化鋯，此混合物也可以用作基礎(chǔ)組份。
尖晶石特別對(duì)高堿性的熔渣具有極好的耐腐蝕性，且該特征優(yōu)于氧化鋁的特征。因此，氧化鋁-尖晶石-石墨耐火材料具有極好的耐腐蝕性。然而，正如氧化鋁-石墨耐火材料情況一樣，在氧化鋁之間，在尖晶石之間，或在氧化鋁和尖晶石之間，由來自注入熔融鋼水的熱負(fù)荷會(huì)引起燒結(jié)。因此，大幅度增加彈性模量，所以耐熱沖擊性極度變差。氧化鎂加入到氧化鋁-尖晶石-石墨耐火材料中的耐火材料具有改良的耐熱沖擊性，從而適合于在高堿性的熔渣中操作。
所謂的由28．3％(按重量計(jì)算)的MgO和71．7％(按重量計(jì)算)的Al2O3組成的普通尖晶石，以及富氧化鎂的尖晶石(MgO大于28．3％(按重量計(jì)算))或富氧化鋁的尖晶石(Al2O3大于71．7％(按重量計(jì)算))可以用作本發(fā)明的尖晶石。所希望的是制備一種由Al2O3和MgO總含量賦予的高純度的尖晶石。特別地，具有97％(按重量計(jì)算)純度的尖晶石是理想的，因?yàn)樗谀透g性方面非常好。尖晶石的混合比優(yōu)選為60％或60％以下(按重量計(jì)算)。在大于60％(按重量計(jì)算)的尖晶石的情況下，氧化鋁的數(shù)量相對(duì)地減少，所以氧化鋁和氧化鎂反應(yīng)不能產(chǎn)生足夠的尖晶石，因此不能獲得本發(fā)明的充分效果。除此之外，由于減少了石墨的數(shù)量，所以耐熱沖擊性變差。
尖晶石的可用粒徑為0．5μm到1毫米的范圍內(nèi)。在尖晶石粒徑小于0．5μm的情況下，耐火材料的結(jié)構(gòu)非常地致密，所以耐熱沖擊性變差，而尖晶石粒徑大于1mm時(shí)，引起強(qiáng)度變差。當(dāng)使用富氧化鎂的尖晶石時(shí)，因?yàn)楦谎趸V的尖晶石由氧化鎂和尖晶石組成，所以可以削減加入的氧化鎂材料的數(shù)量。同樣地，因?yàn)楦谎趸X的尖晶石是由氧化鋁和尖晶石組成的，所以也可以削減加入的氧化鋁材料的數(shù)量。在這種情況下，即使加入大于60％(按重量計(jì)算)的尖晶石，也不會(huì)引起問題，因?yàn)樵诨旌衔镏醒趸X的總量決不會(huì)減少，理由是增加了富氧化鋁的尖晶石。
氧化鋯對(duì)低堿性的熔渣具有極好的耐腐蝕性，且該特征優(yōu)于氧化鋁的特征。因此，氧化鋁-氧化鋯-石墨耐火材料對(duì)低堿性的熔渣具有極好的耐腐蝕性，而它對(duì)高堿性的熔渣在改進(jìn)耐腐蝕性方面具有小的效果。
根據(jù)本發(fā)明的耐火材料，即將氧化鎂加入到上述的氧化鋁-氧化鋯-石墨耐火材料中，其具有改良的耐熱沖擊性以及對(duì)高堿性的熔渣具有極好的耐腐蝕性。因此，該氧化鋁-氧化鋯-石墨耐火材料，含有加入的氧化鋯，可以廣泛地應(yīng)用到產(chǎn)生低堿性熔渣的操作和產(chǎn)生高堿性的熔渣操作中。
任何合適的材料，含有不同種類的氧化鋯例如不穩(wěn)定的熔融氧化鋯、斜鋯石、穩(wěn)定的氧化鋯、氧化鋯-莫來石、氧化鋁-氧化鋯和鋯石，可以用作本發(fā)明使用的氧化鋯，并且它也可以以這些材料的混合形式加入。這些含有氧化鋯的耐火材料，所希望的是它具有高純度。特別地，具有3％或3％以下(按重量計(jì)算)的雜質(zhì)是理想的情況，因?yàn)樗谀透g性方面非常好。氧化鋯的混合比優(yōu)選為60％或60％以下(按重量計(jì)算)。在大于60％(按重量計(jì)算)的氧化鋯的情況下，氧化鋁的數(shù)量相對(duì)地減少，所以氧化鋁和氧化鎂反應(yīng)不能產(chǎn)生足夠的尖晶石，因此不能獲得本發(fā)明的充分效果。除此之外，由于減少了石墨的數(shù)量，所以耐熱沖擊性變差。
氧化鋯的可用粒徑為0．5μm到1mm的范圍內(nèi)。在氧化鋯粒徑小于0．5μm的情況下，耐火材料的結(jié)構(gòu)非常地致密，所以耐熱沖擊性變差，而氧化鋯粒徑大于1mm時(shí)，引起強(qiáng)度變差。
除了上述的添加物加入到耐火材料中外，在沒有限制本發(fā)明效果時(shí)，可以加入任何范圍的已知的添加物。例子有不同的金屬例如SiC、瀝青、B4C。另外，也可以結(jié)合熔融二氧化硅改善耐熱沖擊性。
使用生產(chǎn)連續(xù)鑄造的耐火材料的通用方法可以生產(chǎn)本發(fā)明的耐火材料，其中將通常使用的有機(jī)物粘合劑例如酚樹脂加入到由上述的基本組份組成的混合物中，并混合，然后進(jìn)行成型和煅燒。在800-1300℃的溫度范圍內(nèi)于還原氣氛下進(jìn)行煅燒。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最好方式實(shí)施例1研究加入到氧化鋁-石墨材料中氧化鎂粒徑的效果。表1列出了每個(gè)試驗(yàn)混合物的組成。3號(hào)到6號(hào)表示本發(fā)明的實(shí)施例，而1號(hào)、2號(hào)和7號(hào)表示對(duì)比實(shí)施例。
表1

將1號(hào)的熔體損傷速度定為100，換算在腐蝕試驗(yàn)中的每個(gè)腐蝕速率。較小的數(shù)字表示較好的耐腐蝕性。
通過壓碎純度為98％的熔融氧化鎂制備氧化鎂，然后將其分成在表1中描述的粒徑。將足夠的數(shù)量酚樹脂與每種混合物材料混合，然后捏和每個(gè)所得到的混合物。通過CIP(冷等靜壓)方法在具有1000kg／cm2壓力水口中成形所得到的捏和產(chǎn)品。然后，在埋入焦炭中，在1000℃的最高溫度于還原氣氛下煅燒所得到的成形產(chǎn)品。
在表1中列出了這種煅燒產(chǎn)品的抗彎強(qiáng)度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)和耐腐蝕性的研究結(jié)果。通過三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)確定斷裂模量，而通過超聲波方法確定彈性模量。通過市場上可買到的膨脹計(jì)確定熱膨脹系數(shù)，并通過升溫到1500℃由線膨脹系數(shù)的平均值表示。由下列公式計(jì)算耐熱沖擊性，因?yàn)椴此杀葘?shí)質(zhì)上是恒量。大的數(shù)字表示較好的耐熱沖擊性。
(斷裂模量)／[(彈性模量)×(熱膨脹系數(shù))]為了確定耐腐蝕性，在1600℃下將含有0．01％(按重量計(jì)算)碳的鋼熔融，以便在熔融鋼水的表面上漂浮著含有35％的CaO、30％的SiO2、15％的Al2O3、10％的MgO和7％的MnO2的熔渣。然后，將具有矩形柱狀的試樣浸入熔融鋼水中30分鐘。測量在試樣中熔體損傷最嚴(yán)重部分的熔體損傷數(shù)量。在表1中表示的數(shù)字是將1號(hào)腐蝕速率定義為100時(shí)轉(zhuǎn)化的數(shù)值。較小的數(shù)字表示更好的耐腐蝕性。
為了研究在重復(fù)使用中煅燒水口的質(zhì)量，將該煅燒水口浸入由高頻熔爐熔融的1550℃的熔化鋼水中8小時(shí)，接著空冷。在表中也表示出該水口的斷裂模數(shù)、彈性模量、熱膨脹系數(shù)和耐熱沖擊性的研究結(jié)果(以在1550℃下加熱之后的產(chǎn)品表示在表1中)。
由表中表示的在1000℃下煅燒的產(chǎn)品特性來看，證明與對(duì)比例相比本發(fā)明實(shí)施例具有較好的耐熱沖擊性和耐腐蝕性，和與在1000℃下煅燒的這種產(chǎn)品數(shù)值相比，在1550℃下加熱之后的耐熱沖擊性大體上相同或降低較少。相反，對(duì)比實(shí)施例是不受歡迎的，因?yàn)樗麄冊谀透g性方面次于本發(fā)明，并且在加熱1550℃之后他們的耐熱沖擊性大大變差。而第7號(hào)對(duì)比例在耐腐蝕性方面優(yōu)越于本發(fā)明的產(chǎn)品，但在1000℃下煅燒的產(chǎn)品和在1550℃下加熱之后的產(chǎn)品兩者在耐熱沖擊性方面次于本發(fā)明的產(chǎn)品。因此，可以證明氧化鎂的粒徑應(yīng)該在0．02毫米或0．02毫米以上到1．0毫米或1．0毫米以下的范圍內(nèi)。
下面將描述一個(gè)實(shí)施例，其中對(duì)由本發(fā)明獲得的氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。將對(duì)比例1和本發(fā)明實(shí)施例5的材料涂覆到與熔渣液面相對(duì)應(yīng)的長水口部分形成長水口，然后使用鋼坯連續(xù)鑄造機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。鋼包容量是310噸和每次裝料的澆鑄時(shí)間大約為45分鐘。在重復(fù)使用條件之下，含有3到6次裝料的澆鑄操作，且每完成一次澆鑄操作將長水口從鋼包分離，接著完全冷卻該長水口，并且在預(yù)熱之后再使用它，進(jìn)行該澆鑄操作三次。試樣的數(shù)量分別是10個(gè)。
結(jié)果，涂覆本發(fā)明產(chǎn)品的所有的10個(gè)水口可以進(jìn)行三次澆鑄操作，而一個(gè)傳統(tǒng)的水口在第二次澆鑄操作的初始階段有裂紋，而另外兩個(gè)傳統(tǒng)的水口在第三次澆鑄操作的初始階段有裂紋。
在三次澆鑄操作之后，收集使用的長水口研究在與熔渣液面相對(duì)應(yīng)部分的腐蝕速率。結(jié)果證明由本發(fā)明實(shí)施例獲得的產(chǎn)品的腐蝕速率比由對(duì)比例獲得的產(chǎn)品的腐蝕速率降低大約35％。因此，將本發(fā)明的耐火材料涂覆到與熔渣液面相對(duì)應(yīng)的長水口部分上可以提高長水口的耐久性。
實(shí)施例2為了研究將氧化鎂加入到氧化鋁-尖晶石-石墨材料中的效果，制備表2中表示的八種混合物。在表2中，第3號(hào)到第7號(hào)表示本發(fā)明的實(shí)施例。第1號(hào)、第2號(hào)和第8號(hào)表示對(duì)比例。
在與實(shí)施例1相同的條件下進(jìn)行混合、成型和煅燒，并試驗(yàn)煅燒產(chǎn)品的斷裂模量、彈性模量和熱膨脹系數(shù)等等。
為了測定耐腐蝕性，在1600℃下熔融含有0．01％(重量)碳的鋼，以便在熔融鋼水的表面上飄浮著具有高堿性且包含45％CaO、25％SiO2、10％Al2O3、10％MgO和7％MnO2的熔渣。然后，將具有矩形柱狀的試樣的一邊20mm浸入熔融鋼水中30分鐘。測量在試樣的熔體損傷最多部分的熔體損傷量。
表2

將1號(hào)的熔體損傷速度定為100，換算在腐蝕試驗(yàn)中的每個(gè)腐蝕速率。較小的數(shù)字表示較好的耐腐蝕性。
表2表示了假定1號(hào)的熔體損傷速度為100時(shí)換算的數(shù)據(jù)。數(shù)字越小表示耐腐蝕性越好。
像實(shí)施例1一樣研究在重復(fù)使用中煅燒的耐火材料的質(zhì)量，同時(shí)在表2中表示出其結(jié)果。
由表中表示的特性來看，證明本發(fā)明實(shí)施例3到實(shí)施例7比對(duì)比例有較好的耐熱沖擊性和耐腐蝕性，并且在1550℃下加熱之后的耐熱沖擊性與在1000℃下煅燒的產(chǎn)品的數(shù)值大體上相同或降低較少。相反，對(duì)比實(shí)施例1和2是不受歡迎的，因?yàn)樗麄冊谀透g性方面次于本發(fā)明，并且由于在1550℃之后大大增加了彈性模量，所以他們的耐熱沖擊性大大變差。當(dāng)對(duì)比例8在耐腐蝕性方面優(yōu)于本發(fā)明的產(chǎn)品時(shí)，在1000℃下煅燒的產(chǎn)品和在抗腐蝕性1550℃下加熱之后的產(chǎn)品兩者由于對(duì)比例的熱膨脹系數(shù)大而在耐熱沖擊性方面次于本發(fā)明的產(chǎn)品。因此，可以證明加入氧化鎂的數(shù)量應(yīng)該在3％或3％以上到60％或60％以下的范圍內(nèi)。
也證明無論氧化鎂的數(shù)量多少都可以獲得滿意的耐熱沖擊性，并且通過將尖晶石加入到氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料中可以獲得對(duì)高堿性熔渣有極好的抗腐蝕性。
下面將描述一個(gè)實(shí)施例，其中對(duì)表2表示的氧化鋁-氧化鎂-尖晶石-石墨耐火材料進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。將對(duì)比例1和本發(fā)明實(shí)施例5的每種材料涂覆到與熔渣液面相對(duì)應(yīng)的長水口部分上形成長水口，然后使用鋼坯連續(xù)鑄造機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。鋼包容量是310噸，和每次裝料的澆鑄時(shí)間為大約45分鐘。在重復(fù)使用條件下，含有3次到6次裝料的澆鑄操作，在每完成一次澆鑄操作時(shí)將長水口與鑄桶分開，接著完全冷卻該長水口，并且在預(yù)熱后再使用它，進(jìn)行澆鑄操作三次。試樣的數(shù)量分別是10個(gè)。結(jié)果，涂覆本發(fā)明實(shí)施例的耐火材料的所有10個(gè)水口可以進(jìn)行三次澆鑄操作。然而，在對(duì)比例中，兩個(gè)水口在第二次澆鑄操作的初始階段有裂紋，而另外兩個(gè)在第三次澆鑄操作的初始階段有裂紋。在三次澆鑄操作之后，收集使用的長水口研究在與熔渣液面相對(duì)應(yīng)部分的腐蝕速率。結(jié)果，證明本發(fā)明實(shí)施例的腐蝕速率比對(duì)比例的腐蝕速率小大約25％。因此，通過將本發(fā)明產(chǎn)品涂覆到與熔渣液面相對(duì)應(yīng)的長水口部分上可以提高該長水口的耐久性。
實(shí)施例3此實(shí)施例是研究將氧化鎂加入到氧化鋁-氧化鋯-石墨材料中的效果的結(jié)果。使用在表3中表示的八種混合物。在表3中，3號(hào)到7號(hào)表示本發(fā)明的實(shí)施例。1號(hào)、2號(hào)和8號(hào)表示對(duì)比實(shí)施例。按照與實(shí)施例1一樣進(jìn)行混合、成型和煅燒，并計(jì)算出斷裂模量、彈性模量和熱膨脹系數(shù)。按照與實(shí)施例2一樣通過使用高堿性的熔渣進(jìn)行抗腐蝕性的評(píng)定。結(jié)果示于表3中。
像實(shí)施例1一樣研究在重復(fù)使用中煅燒的耐火材料的質(zhì)量，同時(shí)在表3中表示出其結(jié)果。
由表中表示的特性來看，證明本發(fā)明實(shí)施例3到實(shí)施例7比對(duì)比例有較好的耐熱沖擊性和耐腐蝕性，并且在1550℃下加熱之后的耐熱沖擊性與在1000℃下煅燒的產(chǎn)品的數(shù)值大體上相同或降低較少。相反，對(duì)比實(shí)施例1和2是不受歡迎的，因?yàn)樗麄冊谀透g性方面次于本發(fā)明的實(shí)施例，并且由于在1550℃之后大大增加了彈性模量，所以他們的耐熱沖擊性大大變差。雖然對(duì)比例8在耐腐蝕性方面優(yōu)于本發(fā)明的實(shí)施例，但該對(duì)比例是不受歡迎的，因?yàn)樵?000℃下煅燒的產(chǎn)品和在1550℃下加熱之后的產(chǎn)品兩者由于對(duì)比例的熱膨脹系數(shù)大而在耐熱沖擊性方面次于本發(fā)明的實(shí)施例。因此，可以證明加入氧化鎂的數(shù)量應(yīng)該在3％或3％以上到60％或60％以下的范圍內(nèi)。
也證明通過將氧化鋯加入到氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料中可以獲得對(duì)高-低堿性熔渣有極好的抗腐蝕性。
表3

將1號(hào)的熔體損傷速度定為100，換算在腐蝕試驗(yàn)中的每個(gè)腐蝕速率。較小的數(shù)字表示較好的耐腐蝕性。
下面將描述一個(gè)實(shí)施例，其中對(duì)氧化鋁-氧化鎂-氧化鋯-石墨耐火材料進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。將表3中表示的對(duì)比例1和本發(fā)明的每種材料涂覆到與熔渣液面相對(duì)應(yīng)的長水口部分上形成長水口，然后通過使用鋼坯連續(xù)鑄造機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，情況與實(shí)施例1和2一樣。結(jié)果，涂覆本發(fā)明實(shí)施例的耐火材料的所有10個(gè)水口可以進(jìn)行三次澆鑄操作。然而，涂覆對(duì)比例的一個(gè)水口在第二次澆鑄操作的初始階段有裂紋，而另外兩個(gè)水口在第三次澆鑄操作的初始階段有裂紋。在三次澆鑄操作之后，收集使用的長水口研究在與熔渣液面相對(duì)應(yīng)部分的腐蝕速率。結(jié)果，證明本發(fā)明實(shí)施例的腐蝕速率比對(duì)比例的腐蝕速率小大約25％。因此，通過將本發(fā)明耐火材料涂覆到與熔渣液面相對(duì)應(yīng)的長水口部分上可以提高該長水口的耐久性。
工業(yè)適用性在實(shí)際操作中，不僅在初始的煅燒產(chǎn)品而且在加熱之后的條件下，本發(fā)明的氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料在耐熱沖擊性和抗腐蝕性方面是極好的，因此可以獲得在重復(fù)使用或間歇使用條件下在耐久性方面極好的浸入式水口、長水口和長塞棒。
權(quán)利要求
1．一種氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料，是由下面方法形成的將3％到60％按重量計(jì)算的粒徑為0．02到1．0毫米的氧化鎂與主要地由氧化鋁和石墨組成的混合物混合，和混合、成型和煅燒所得到的混合物。
2．根據(jù)權(quán)利要求1定義的氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料，其中至少60％按重量計(jì)算的全部混合的氧化鎂粒徑在0．02毫米到1．0毫米范圍內(nèi)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2定義的氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料，其中所說的主要由氧化鋁和石墨組成的混合物含有尖晶石。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2定義的氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料，其中所說的主要由氧化鋁和石墨組成的混合物含有氧化鋯。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)定義的氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料，其中所說的耐火材料是一種用于連續(xù)鑄造的耐火材料。
6．根據(jù)權(quán)利要求5定義的氧化鋁-氧化鎂-石墨耐火材料，其中所說的耐火材料是一種在重復(fù)使用和間歇使用二者中任一個(gè)條件下使用的用于連續(xù)鑄造的耐火材料。
全文摘要
一種可重復(fù)使用的氧化鋁—氧化鎂—石墨型耐火材料,適合于用于連續(xù)鑄造的耐火材料,例如用于將熔融金屬從可重復(fù)使用或間歇使用的鑄桶中倒入中間包的長水口,用于將熔融金屬從中間包裝入到結(jié)晶器的浸入水口,和用于控制熔融鋼水流量的長塞棒;該耐火材料通過將3到60%(重量)的粒徑為0.02到1.0毫米的氧化鎂混合到主要由氧化鋁和石墨組成的化合物中,并捏和、成型和煅燒該化合物來生產(chǎn)的。主要由氧化鋁和石墨組成的原料化合物可以包含尖晶石或氧化鋯。
文檔編號(hào)C04B35/66GK1291177SQ99803222
公開日2001年4月11日 申請日期1999年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月28日
發(fā)明者緒方浩二, 飯塚祥治 申請人:黑崎窯業(yè)株式會(huì)社