一种钢包滑动水口用塑性高温陶瓷密封垫及其制备方法与流程

1.本发明涉及冶金行业耐火材料技术领域，具体涉及一种钢包滑动水口用塑性高温陶瓷密封垫及其制备方法。


背景技术：

2.在炼钢连铸设备中，滑动水口是最关键的部件之一，其是连铸机浇铸过程中钢水的控制装置，能够精确地调节从钢包到连铸中间包的钢水流量，使流入和流出的钢水达到平衡，从而使连铸操作更容易控制，是冶炼设备中不可缺少的部分。
3.滑动水口一般由驱动装置、机械部分和耐火材料部分(即上下滑板、滑板水口)组成。出厂前滑板和滑板水口之间要进行密封连接，目前国内普遍使用膏状耐火泥进行粘接和密封，耐火泥是由耐火材料粉加入结合剂和水等混合而成，需要高温烧结才能产生足够的强度。耐火泥使用时，首先将呈膏状的泥浆抹在滑板和滑板水口的表面，并将两者压紧，使用薄钢板进行包装，然后进行烘烤处理，使得泥浆产生结合强度。由于泥浆结合的滑板和滑板水口为成品，所以只能进行中低温烘干处理(100℃左右)，耐火泥的结合强度很低，大约在3mpa以下，在加工及运输环节，耐火泥由于强度低而不可避免地产生开裂等，导致滑板和滑板水口间产生裂缝等缺陷，产品在使用过程中容易发生钢水泄露等事故。


技术实现要素：

4.为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种钢包滑动水口用塑性高温陶瓷密封垫，其具备优异的塑性变形性能、高温使用性能和可加工性能，可发生不可逆的塑性变形填充在滑板和滑板水口的接触部位之间，在运输及加工过程中不会发生开裂，而且使用过程发生的局部烧结作用使其在滑板和滑板水口间形成非常好的结合体，具有很好的密封性能，解决了该部位产生漏钢的隐患等。为此，本发明还提供了上述钢包滑动水口用塑性高温陶瓷密封垫的制备方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.本发明的第一方面，提供一种钢包滑动水口用塑性高温陶瓷密封垫，所述陶瓷密封垫的原料配方由外层原料和内层原料组成；
7.其中，所述内层原料包括如下重量份的组分：65-80份氧化铝、20-30份氧化镁、20-40份镁铝尖晶石、10-30份碳化硅、5-10份金属硅、20-30份改性铝溶胶、2-6份粘合剂；
8.所述外层原料包括2-30份石墨。
9.其中，所述内层原料中的改性铝溶胶由铝溶胶和硅溶胶混合而成。
10.其中，所述内层原料中的改性铝溶胶由质量比为1：(1-3)的铝溶胶和硅溶胶混合而成。
11.其中，所述粘合剂为磷酸二氢铝。
12.本发明的第二方面，提供一种上述钢包滑动水口用塑性高温陶瓷密封垫的制备方法，包括以下步骤：
13.s1、按照相应的原料配方分别称取外层原料和内层原料中各组分；
14.s2、分别将外层原料和内层原料中去除改性铝溶胶和粘合剂后的组分加入至两组搅拌混合机中搅拌，直至各组分混合均匀；
15.s3、再将内层原料中的改性铝溶胶和粘合剂后加入至相对应的搅拌混合机中，继续进行搅拌，得到混合物料；
16.s4、将两组搅拌混合机中得到的混合物料分别加入模具中进行辊压成型，然后将各层采用挤压机挤压一体成型，得到压制成特定形状的具有层状结构的胚体；
17.s5、将得到的成型好的胚体放置于恒温恒湿环境中进行养护处理，即得成品。
18.本发明的第三方面，提供一种钢包滑动水口用塑性高温陶瓷密封垫的使用方法，将上述陶瓷密封垫直接放置于滑板和滑板水口之间，采用挤压设备进行压紧，直至陶瓷密封垫与滑板和滑板水口表面完全吻合，再使用薄钢板将滑板和滑板水口进行压制封装。
19.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
20.本发明以多种高温耐火原料(氧化铝、氧化镁、镁铝尖晶石、碳化硅、金属硅)为主原料，采用改性铝溶胶和磷酸二氢铝作作为结合体系，制备出的陶瓷密封垫既具备很好的高温使用性能(耐火度≥1790度)，还具有优异的塑性变形性能和抗撕裂性能(可塑性指数≥50％，抗撕裂性≥1.5mpa)，产品可发生不可逆的塑性变形填充在滑板和滑板水口的接触部位之间，在运输及加工过程中不会发生开裂，而且使用时在高温下发生的局部烧结作用，使其在滑板和滑板水口间形成非常好的结合体，具有很好的密封性能，解决了该部位产生漏钢的隐患等；在制备过程中，根据使用部位的要求制作模具，通过挤压成型形成需要的形状，产品的可加工性能强。该产品便于生产，更加环保，成本更低，安装方便，运输方便，不需要热处理，在加工、运输、使用过程中不会产生破损等导致渗钢发生。
具体实施方式
21.实施例1
22.钢包滑动水口用塑性高温陶瓷密封垫的制备方法，包括以下步骤：
23.s1、按照相应的原料配方分别称取外层原料和内层原料中各组分；
24.外层原料中的组分：30kg石墨；
25.内层原料中的组分：75kg氧化铝、21kg氧化镁、40kg镁铝尖晶石、10kg碳化硅、9kg金属硅、20kg改性铝溶胶(质量比为1：1的铝溶胶和硅溶胶混合物)、6kg磷酸二氢铝；
26.s2、分别将外层原料和内层原料中去除改性铝溶胶和粘合剂后的组分加入至两组搅拌混合机中搅拌，直至各组分混合均匀；
27.s3、再将内层原料中的改性铝溶胶和粘合剂后加入至相对应的搅拌混合机中，继续进行搅拌，得到混合物料；
28.s4、将两组搅拌混合机中得到的混合物料分别加入模具中进行辊压成型，然后将各层采用挤压机挤压一体成型，得到压制成特定形状的具有层状结构的胚体；
29.s5、将得到的成型好的胚体放置于恒温恒湿环境中进行养护处理，即得成品。
30.使用时，将陶瓷密封垫直接放置于滑板和滑板水口之间，采用挤压设备进行压紧，直至陶瓷密封垫与滑板和滑板水口表面完全吻合，再按照工艺要求在定压机作用下用薄钢板将滑板和滑板水口进行压制封装。
31.实施例2
32.钢包滑动水口用塑性高温陶瓷密封垫的制备方法，包括以下步骤：
33.s1、按照相应的原料配方分别称取外层原料和内层原料中各组分；
34.外层原料中的组分：15kg石墨；
35.内层原料中的组分：69kg氧化铝、28kg氧化镁、35kg镁铝尖晶石、26kg碳化硅、6kg金属硅、23kg改性铝溶胶(质量比为1：2的铝溶胶和硅溶胶混合物)、2kg磷酸二氢铝；
36.s2、分别将外层原料和内层原料中去除改性铝溶胶和粘合剂后的组分加入至两组搅拌混合机中搅拌，直至各组分混合均匀；
37.s3、再将内层原料中的改性铝溶胶和粘合剂后加入至相对应的搅拌混合机中，继续进行搅拌，得到混合物料；
38.s4、将两组搅拌混合机中得到的混合物料分别加入模具中进行辊压成型，然后将各层采用挤压机挤压一体成型，得到压制成特定形状的具有层状结构的胚体；
39.s5、将得到的成型好的胚体放置于恒温恒湿环境中进行养护处理，即得成品。
40.该陶瓷密封垫的使用方法与实施例1相同。
41.实施例3
42.钢包滑动水口用塑性高温陶瓷密封垫的制备方法，包括以下步骤：
43.s1、按照相应的原料配方分别称取外层原料和内层原料中各组分；
44.外层原料中的组分：21kg石墨；
45.内层原料中的组分：76kg氧化铝、30kg氧化镁、32kg镁铝尖晶石、30kg碳化硅、10kg金属硅、30kg改性铝溶胶(质量比为1：1的铝溶胶和硅溶胶混合物)、3kg磷酸二氢铝；
46.s2、分别将外层原料和内层原料中去除改性铝溶胶和粘合剂后的组分加入至两组搅拌混合机中搅拌，直至各组分混合均匀；
47.s3、再将内层原料中的改性铝溶胶和粘合剂后加入至相对应的搅拌混合机中，继续进行搅拌，得到混合物料；
48.s4、将两组搅拌混合机中得到的混合物料分别加入模具中进行辊压成型，然后将各层采用挤压机挤压一体成型，得到压制成特定形状的具有层状结构的胚体；
49.s5、将得到的成型好的胚体放置于恒温恒湿环境中进行养护处理，即得成品。
50.该陶瓷密封垫的使用方法与实施例1相同。
51.实施例4
52.钢包滑动水口用塑性高温陶瓷密封垫的制备方法，包括以下步骤：
53.s1、按照相应的原料配方分别称取外层原料和内层原料中各组分；
54.外层原料中的组分：15kg石墨；
55.内层原料中的组分：80kg氧化铝、20kg氧化镁、23kg镁铝尖晶石、13kg碳化硅、7kg金属硅、20kg改性铝溶胶(质量比为1：3的铝溶胶和硅溶胶混合物)、5kg磷酸二氢铝；
56.s2、分别将外层原料和内层原料中去除改性铝溶胶和粘合剂后的组分加入至两组搅拌混合机中搅拌，直至各组分混合均匀；
57.s3、再将内层原料中的改性铝溶胶和粘合剂后加入至相对应的搅拌混合机中，继续进行搅拌，得到混合物料；
58.s4、将两组搅拌混合机中得到的混合物料分别加入模具中进行辊压成型，然后将
各层采用挤压机挤压一体成型，得到压制成特定形状的具有层状结构的胚体；
59.s5、将得到的成型好的胚体放置于恒温恒湿环境中进行养护处理，即得成品。
60.该陶瓷密封垫的使用方法与实施例1相同。
61.实施例5
62.钢包滑动水口用塑性高温陶瓷密封垫的制备方法，包括以下步骤：
63.s1、按照相应的原料配方分别称取外层原料和内层原料中各组分；
64.外层原料中的组分：2kg石墨；
65.内层原料中的组分：65kg氧化铝、27kg氧化镁、20kg镁铝尖晶石、19kg碳化硅、5kg金属硅、22kg改性铝溶胶(质量比为1：2的铝溶胶和硅溶胶混合物)、5kg磷酸二氢铝；
66.s2、分别将外层原料和内层原料中去除改性铝溶胶和粘合剂后的组分加入至两组搅拌混合机中搅拌，直至各组分混合均匀；
67.s3、再将内层原料中的改性铝溶胶和粘合剂后加入至相对应的搅拌混合机中，继续进行搅拌，得到混合物料；
68.s4、将两组搅拌混合机中得到的混合物料分别加入模具中进行辊压成型，然后将各层采用挤压机挤压一体成型，得到压制成特定形状的具有层状结构的胚体；
69.s5、将得到的成型好的胚体放置于恒温恒湿环境中进行养护处理，即得成品。
70.该陶瓷密封垫的使用方法与实施例1相同。
71.将实施例1-5制备的陶瓷密封垫进行可塑性变形性、抗撕裂性、耐火性测试，测试结果如表1所示。
72.可塑性变形性根据qb/t 1322-2010进行检测。
73.抗撕裂性根据gb/t7985-1987进行检测。
74.耐火性根据gb/t7322-2007进行检测。
75.表1
[0076][0077]
如表1所示，实施例1至5制备出的陶瓷密封垫既具备很好的高温使用性能(耐火度≥1790度)，还具有优异的塑性变形性能和抗撕裂性能(可塑性指数≥50％，抗撕裂性≥1.5mpa)，产品可发生不可逆的塑性变形填充在滑板和滑板水口的接触部位之间，在运输及加工过程中不会发生开裂，而且使用时在高温下发生局部烧结，使其在滑板和滑板水口间形成非常好的结合体，具有很好的密封性能，解决了该部位产生漏钢的隐患等。