一种连铸水口材料.pdf

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摘要
申请专利号:

CN96104708.9

申请日:

1996.04.19

公开号:

CN1163243A

公开日:

1997.10.29

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回||||||公开

IPC分类号:

C04B35/00; C04B35/584; B22D41/54

主分类号:

C04B35/00; C04B35/584; B22D41/54

申请人:

北京科技大学;

发明人:

李文超; 仲维斌; 钟香崇; 王俭

地址:

100083北京市海淀区学院路30号

优先权:

专利代理机构:

北京科技大学专利代理事务所

代理人:

刘建民

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内容摘要

本发明属于耐火材料及其制作方法。它提出了以O′-Sialon为基、加入3-7wt%C及不同的ZrO2含量即5-15wt%和25-40wt%,分别制成连铸水口的内壁和外壁,从而提高水口材料的强度,避免了水口内壁的粘附堵塞,减缓了融渣对水口壁渣线附近的侵蚀。此外,发明人还给出了不含β及β′-Sialon、ZrN、ZrON等不利杂相的获得O′-Sialon-ZrO2-C材料的制备方法。

权利要求书

1: 一种以Sialon(塞隆)为基加入C制成的水口材料,其特征在于 所说的Sialon为O′-Sialon,分别加5-15wt%或25-40wt%ZrO 2 及 3-7wt%C。
2: 一种以O′-Sialon为基分别加入5-15wt%或25-40wt%ZrO 2 及 3-7wt%C所形成的连铸水口材料的制作方法,它包括球磨、混匀、压制 成型、在保护气氛下高温烧结,其特征在于: a.将球磨、混匀、压制成型的2-7wt%Y 2 O 3 +30-50wt%Si 3 N 4 +15-20wt%SiO 2 +2-15wt%Al 2 O 3 +3-7wt%C+5-15wt%或25-40wt%ZrO 2 或者是将常压合成的O′-Sialon中加入5-15wt%或25-40wt%ZrO 2 及 3-7wt%C,经球磨、混匀、压制成型后的材料埋入SiC粉中; b.所述的保护气氛对前一种材料必须是通N 2 ; C.所述的高温烧结是在1660-1700℃下经2-3小时的常压烧结。

说明书


一种连铸水口材料

    本发明属于耐火材料及其制作方法。

    连铸用浸入式水口材料经历了从熔融石英到Al2O3-C及ZrO2-C的发展。在我国,目前大多采用Al2O3-C。现在国外正研制或试用ZrO2-C-ZrB2、ZrO2-SiC-C、CaO-ZrO2-C、BN-AlN-C及Sialon(赛隆)-C等材料制作连铸水口。但这些材料都程度不同的存在着外壁渣线附近抗熔渣侵蚀较差、内壁因Al脱氧形成的未熔Al2O3的粘附堵塞以及自身强度较低的不足。目前采用在水口中吹氩尽管可以减少Al2O3粘附,但吹氩波动又带来新的问题,它导致结晶器中钢坯结晶状态受到破坏。

    本发明的目的是提高水口强度对薄板连铸尤其重要、改善外壁受渣液的侵蚀和不用吹氩方法避免水口内壁Al2O3的粘附堵塞。

    发明人采用以O′-Sialon为基,加入3-7wt%C和不同含量的ZrO2分别制成水口内壁和外壁,可弥补现有材料之不足,实现本发明的目的。

    本发明的核心内容在于:

    1、以O′-Sialon为基,加入5-15wt%ZrO2和3-7wt%C作为水口内壁。由于O′-Sialon与钢液中Al2O3反应可生成液相,从而避免了Al2O3在水口内壁的粘附堵塞。但因ZrO2及被钢液润湿,故其含量不宜超过15wt%。图1和图2分别为本发明所制成试样(10wt%ZrO2、5wt%C)和以Al2O3-C所制成的试样在1600℃下,经一小时后表面粘附情况的宏观结果(图2中a为粘附层)。两者相比,前者(图1)无粘附,后者(图2)粘附显著。

    2、以O′-Sialon为基,加入25-40wt%ZrO2和3-7wt%C作为水口外壁,由于表层O′-Sialon被氧化(见图3a)使ZrO2富集,在熔渣外压下形成致密的抗氧层(见图3b),从而减缓了熔渣对外壁渣线的进一步侵蚀。图3为以O′-Sialon为基,加入30wt%ZrO2和5wt%C,在1600℃下经2小时试验后的扫描电镜照片。图中a为侵蚀的O′-Sialon层,b为富集的抗侵蚀的ZrO2致密层。此外,还因为ZrO2中固溶了保护渣中的氧化物,使四方ZrO2转变为单斜ZrO2,其抗热振性能提高,使用寿命延长。

    3、本发明地制作方法是:依据相图取2-7wt%Y2O3、30-50wt%SiN4、15-20wt%ZrO2(制作水口外壁材料)或25-40wt%ZrO2(制作水口内壁材料),经球磨混匀、压制成型,再埋入SiC粉中通N2,在1660-1700℃下经2-3小时常压(即0.101MPa)烧结即可得理想的没有抗氧化较差的β-Sialon、β′-Sialon、ZrON及ZrON等杂相的应用于水口内壁或外壁材料的O′-Sialon-ZrO2-C。

    4、亦可先在常压下合成O′-Sialon粉,再加入3-7wt%C、5-15wt%或25-40wt%ZrO2,随后再经球磨、混匀、压制成型、埋入SiC粉中,在保护气氛下(如通N2或Ar等等),经1660-1700℃,2-3小时常压烧结,同样可得到理想的用于水口内壁或外壁材料的O′-Sialon-ZrO2-C。需要指出的是,本发明的前法通N2,不单为起保护作用,因为N2与其中的SiO2产生化学作用为获得O′-Sialon所必需,面后者通N2或Ar只起保护作用。

    O′-Sialon的分子式为Si2-xAlxO1+xN2-x,其中x=0-2。

    实施例见表1、2。

                  表1  O′-Sialon-ZrO2-C合成(方法1.wt%)  序号    ZrO2   Y2O3    SiO2 Si3N4   Al2O3    C  气氛(SiC+N2)  温度   ℃  时间  (小时)σr(20℃)  MPaσf(1400℃)  空气中   K1e  MPa.m1/2  注    1    2    3    4    5.0    15.0    25.0    40.0    5.6    7.0    2.0    5.8    17.4    20.0    15.0    19.2 50.0 38.7 41.5 30.0    15.0    14.8    12.7    2.0    7.0    4.3    3.8    3.0弱还原弱还原弱还原弱还原  1690  1660  1670  1700   2.5   2.0   3.0   2.5  250  180  228  317    135    173    148    142    3.2    2.4    2.7    2.9内壁内壁外壁外壁

    表2  O′-Sialon-ZrO2-C合成(方法2.Wt%)  序号 O′-Sialon    ZrO2    C  气氛(SiC+N2)   温度   (℃)   时间  (小时) σf(20℃)    MPaσf(400℃)  空气中    MPa   KIC  MPa.m1/2    注    1    2    3    4    91.0    87.0    78.0    83.0    5.0    10.0    15.0    12.0    4.0    3.0    7.0    5.0  弱还原  弱还原  弱还原  弱还原    1670    1675    1660    1700    2.5    2.6    3.0    2.0    190    208    240    210    175    168    160    156    2.8    2.6    3.0    2.7    内壁    用材    5    6    7    71.2    63.0    57.0    25.0    30.0    40.0    3.8    7.0    3.0  弱还原  弱还原  弱还原    1660    1680    1700    3.0    2.0    2.5    188    208    254    155    166    157    2.9    3.1    3.0    外壁    用材

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本发明属于耐火材料及其制作方法。它提出了以O-Sialon为基、加入3-7wtC及不同的ZrO2含量即5-15wt和25-40wt,分别制成连铸水口的内壁和外壁,从而提高水口材料的强度,避免了水口内壁的粘附堵塞,减缓了融渣对水口壁渣线附近的侵蚀。此外,发明人还给出了不含及-Sialon、ZrN、ZrON等不利杂相的获得O-Sialon-ZrO2-C材料的制备方法。。

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