專利名稱：：用于制造鋼錠的耐火材料的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于制造不含氧化鋁雜質(zhì)的鋼錠的具有雙層結(jié)構(gòu)的而^f小古才feL的生il么卡、)右.
背景技術(shù)：
：如圖1示意性顯示的制造鋼錠的一般方法包括如下步驟使鋼液流過由流入管l、套管2、中心磚3、流鋼磚4、流出管5和錠模6組成的耐火管道，并冷卻在步驟(a)中獲得的鑄鋼以得到鋼錠。用于制造鋼錠的耐火材料通常由氧化鋁基材料制得。然而，當(dāng)鋼液流通過氧化鋁基耐火材料引入并與耐火材料的表面接觸時(shí)，氧化鋁可作為雜質(zhì)被引入鋼液。為了避免這樣的問題，已經(jīng)嘗試使用不含氧化鋁的耐火材料，例如MgO、SiC、鋯石、氧化鋯和二氧化硅。然而，這樣的方法在壓模程序中由于使用含氧化鋁的粘合劑而仍然遭受引入氧化鋁雜質(zhì)的問題之苦。韓國申請專利公布2005-4827號公開了一種通過在氧化鋁基材上層壓含CaO的耐火材料套管而獲得的連續(xù)澆鑄的噴嘴。然而，由于含CaO的耐火材料套管趨于從噴嘴基材分離，該方法經(jīng)證實(shí)并不可行。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于制造鋼錠的耐火材料的改進(jìn)的制備方法，該方法不存在上述問題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于制造鋼錠的具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料的制備方法，該方法包括(a)分別制備第一耐火材料組合物和第二耐火材料組合物，其中所述第一耐火材料組合物包含含量以該第一耐火材料組合物的總重量計(jì)為5重量％或更少的氧化鋁；(b)將在步驟(a)中獲得的第一耐火材料組合物和第二耐火材料組合物引入至壓模中，所述壓模包括圓柱狀外模、置于外模內(nèi)部的圓柱狀內(nèi)模以及置于外模和內(nèi)模之間的圓柱狀分離模，使得第一耐火材料組合物被引入至壓模的內(nèi)模與分離模之間的空間中，且第二耐火材料組合物被引入至壓模的外模與分離模之間的空間中，并進(jìn)行壓制以獲得模壓的具有由第一耐火材料層和圍繞該第一耐火材料層的第二耐火材料層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料；以及(c)干燥并任選地?zé)Y(jié)在步驟(b)中獲得的模壓的耐火材料。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于制造鋼錠的具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料的制備方法，該方法包括(a)分別制備第一耐火材料組合物和第二耐火材料組合物，其中所述第一耐火材料組合物包含含量以該第一耐火材料組合物的總重量計(jì)為5重量％或更少的氧化鋁；(b)將在步驟(a)中獲得的第二耐火材料組合物模制成圓柱狀形式，接著進(jìn)行干燥和燒結(jié)以形成圓柱狀第二耐火材料層；以及通過澆鑄或噴涂將在歩驟(a)中獲得的第一耐火材料組合物引入至圓柱狀第二耐火材料層中，從而獲得模壓的具有由第一耐火材料層和圍繞該第一耐火材料層的第二耐火材料層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料；以及(c)干燥并任選地?zé)Y(jié)在步驟(b)中獲得的模壓的耐火材料。本發(fā)明的以上以及其他目的和特征將通過本發(fā)明的如下說明并結(jié)合附圖而變得顯而易見圖l是鑄錠制造方法的示意圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案，通過插入分離模而被分開的模具的示意圖；圖2的(a)和(b)分別是該模具的俯視圖和縱向截面圖；以及圖3和圖4分別是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案的漿料澆鑄和噴涂方法的示意圖。<附圖標(biāo)記的簡要說明〉1:流入管2:套管3:中心磚4:流鋼磚5:流出管6:錠模10:內(nèi)模20:夕卜模30:分離模40:鋼液流道100:第一耐火材料組合物200:第二耐火材料層300:漿料流控制蓋400:噴嘴500:模具具體實(shí)施例方式本發(fā)明的特征在于將用于制造鋼錠的耐火材料以雙層結(jié)構(gòu)的形式制得，其中與鋼液直接接觸的內(nèi)部第一耐火材料層不含氧化鋁或者含有含量小于5重量％的氧化鋁。以下詳細(xì)描述本發(fā)明的用于制造鋼錠的具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料的制備方法<步驟(a)>分別制備第一耐火材料組合物和第二耐火材料組合物。0第一耐火材料組合物所述第一耐火材料組合物包括以該第一耐火材料組合物的總重量計(jì)75重量％至95重量％的不含氧化鋁的耐火材料基體組分。所述不含氧化鋁的耐火材料基體組分可以為用于制備耐火材料的任何常規(guī)的組分，其代表性的例子包括SiC、氧化鋯、氧化鎂(MgO)、橄欖石、氧化鈣(CaO)、白云石、二氧化硅和其混合物。所述第一耐火材料組合物可以進(jìn)一步包括另外的耐火材料基體組分，例如熟耐火粘土、鉻鐵礦、葉蠟石和粘土，所述另外的耐火材料基體組分的含量以第一耐火材料組合物的總重量計(jì)為0重量％至20重為了提高可塑性，所述第一耐火材料組合物仍可以進(jìn)一步包括粘合劑。用于本發(fā)明的粘合劑的代表性的例子包括硅溶膠、木素磺酸、硫酸鎂、氯化鎂或磨拉石，所述粘合劑的含量以第一耐火材料組合物的總重量計(jì)為0.5重量％至25重量％。為了在干燥之后強(qiáng)化的目的，所述第一耐火材料組合物可以進(jìn)一歩包括磷酸、磷酸鈉或水玻璃，它們的量以第一耐火材料組合物的總重量計(jì)為1重量％至10重量％。氧化鋁在所述第一耐火材料組合物中的總含量以第一耐火材料組合物的總重量計(jì)維持在0重量％至5重量％。為了匹配所述第一耐火材料組合物的燒結(jié)溫度，用于本發(fā)明的第一耐火材料組合物可以進(jìn)一步包括堿性組分，例如Na20、K20和Ti02作為燒結(jié)助劑。在本發(fā)明中，堿性組分可以第一耐火材料組合物的總重量計(jì)1重量％以下。ii)第二耐火材料組合物在本發(fā)明中，所述第二耐火材料組合物可以包括用于制備耐火材料的任何常規(guī)的基體組分，優(yōu)選氧化鋁-二氧化硅基材料。<步驟(b)>將在步驟(a)中獲得的第一耐火材料組合物和第二耐火材料組合物引入壓模中，接著通過(i)模壓和(ii)漿料澆鑄或噴涂獲得具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料。(i)模壓法根據(jù)本發(fā)明，可以使用用于制造雙層耐火材料的各種模具類型，且用于本發(fā)明的模具優(yōu)選包括圓柱狀外模、置于外模內(nèi)部的圓柱狀內(nèi)模以及置于外模和內(nèi)模之間的圓柱狀分離模。例如，當(dāng)使用具有置于外模和內(nèi)模之間的分離模的套管以產(chǎn)生如圖2所示的兩個(gè)分開的空間部分時(shí)，將在步驟(a)中獲得的第一耐火材料組合物和第二耐火材料組合物分別引入至壓模的內(nèi)模10與分離模30之間的空間和壓模的外模20與分離模30之間的空間中。然后，從壓模移出分離模30，接著進(jìn)行壓制以獲得模壓的具有由第一耐火材料層和圍繞該第一耐火材料層的第二耐火材料層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料?？蛇x擇地，例如，將所述第一耐火材料組合物引入內(nèi)模10與分離模30之間的空間中以進(jìn)行壓制，并從模具移出分離模30以形成具有第一耐火材料層的模具。然后，將所述第二耐火材料組合物引入外模20與包含所述第一耐火材料組合物的第一耐火材料層之間的空間中，接著進(jìn)行壓制以獲得模壓的具有由第一耐火材料層和圍繞該第一耐火材料層的第二耐火材料層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料。在使用本發(fā)明的壓模法的情況下，可以在先將第一或第二耐火材料組合物在混合器中與水混合以引入壓模。此時(shí)，優(yōu)選使用含量以100重量份的每個(gè)耐火材料組合物計(jì)為1至10重量份的水。在本發(fā)明中，待與鋼液直接接觸的內(nèi)部第一耐火材料層優(yōu)選具有3至25毫米的厚度。當(dāng)所述第一耐火材料層的厚度太薄時(shí)，由于第一耐火材料層的腐蝕，來自含氧化鋁的外部耐火材料層的氧化鋁可被引入至鋼液中。所述第二耐火材料層可以取決于所述第一耐火材料層的厚度而具有不同的厚度，且該第二耐火材料層的厚度優(yōu)選為10至40毫米。(ii)淤漿澆鑄法或噴涂法根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案，具有由第一耐火材料層和第二耐火材料層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料可以通過如下方法獲得將在步驟(a)中獲得的第二耐火材料組合物模制為圓柱狀形式，接著進(jìn)行干燥和燒結(jié)以形成圓柱狀第二耐火材料層；并通過澆鑄或噴涂將在步驟(a)中獲得的第一耐火材料組合物引入至圓柱狀第二耐火材料層以形成涂布在圓柱狀第二耐火材料層表面的第一耐火材料層。例如，在使用如圖3所示的漿料澆鑄法的情況下，具有第二耐火材料層200的模具500的出口裝有漿料流控制蓋300，并通過澆鑄將第一耐火材料層引入模具入口以填充模具，并保持大約20秒至3分鐘。從模具移出槳料流控制蓋300，從而導(dǎo)致澆鑄溶液的排出，同時(shí)漿料涂布第二耐火材料層200的表面?？蛇x擇地，例如，當(dāng)使用如圖4所示的噴涂法制造具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料時(shí)，使用引入至具有第二耐火材料層200的模具500中的噴嘴400將第一耐火材料組合物100噴涂在第二耐火材料層200的表面。在使用本發(fā)明的澆鑄或噴涂法的情況下，在將所述第一耐火材料組合物引入模具之前，優(yōu)選以漿料的形式使用該第一耐火材料組合物，所述漿料通過將該第一耐火材料組合物在常規(guī)混合器中與水、乙醇、肉桂醇(cinna)或其混合物混合而形成。此時(shí)，水、乙醇、肉桂醇或其混合物優(yōu)選的使用量以100重量份第一耐火材料組合物計(jì)為10至40重量份，且所述漿料可以包括以漿料的總重量計(jì)10重量％至70重量％，優(yōu)選50重量％至70重量％的第一耐火材料組合物。在本發(fā)明中，所述第一耐火材料層優(yōu)選具有3至5毫米的厚度，且所述第二耐火材料層優(yōu)選具有15至40毫米的厚度。<步驟(c)>隨后，在步驟(b)中獲得的具有雙層結(jié)構(gòu)的模壓的耐火材料可進(jìn)行干燥并任選地?zé)Y(jié)以獲得本發(fā)明的具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料。所述干燥過程可以在空氣中進(jìn)行12至24小時(shí)，并在150至250°C下進(jìn)行8至24小時(shí)。所述燒結(jié)過程優(yōu)選在1,200至1,500°C下進(jìn)行3至6小時(shí)。如上所述，根據(jù)本發(fā)明制得的具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料具有良好的耐蝕性，并可以防止或減少向鋼錠產(chǎn)品中引入氧化鋁雜質(zhì)。以下實(shí)施例和比較實(shí)施例僅是為了說明的目的，并不意在限制本發(fā)明的范圍。<耐火性能分析>根據(jù)下述方法評價(jià)在以下實(shí)施例和比較實(shí)施例中獲得的耐火材料的物理性能。(1)冷碎強(qiáng)度(千克/平方厘米)根據(jù)KSL3115方法使用壓漬測試儀測量耐火材料樣品的冷碎強(qiáng)度。(2)耐熱震性將耐火材料樣品在1500°C下保持30分鐘，并在水中冷卻10分鐘，接著在空氣中冷卻20分鐘(1個(gè)循環(huán))。重復(fù)上述程序直至耐火材料樣品分離，并計(jì)算循環(huán)的次數(shù)。9(3)耐蝕性將耐火材料樣品制成方柱形式，并使用煤氣燃燒器在1650。C下進(jìn)行加熱。將一批爐渣和鋼引入方柱，并用新鮮的批料取代，每30分鐘重復(fù)24次。柱體損壞的程度用基于標(biāo)準(zhǔn)樣品的腐蝕指數(shù)表示。(4)耐熱性模壓的雙層耐火材料的內(nèi)部在1650°C下加熱3小時(shí)，并測量外部III工miVi歹tjArVi瞎m殺atrj序漢。實(shí)施例1將使用表1中列出的組分(組分的含量以重量份計(jì))制得的第一耐火材料組合物和第二耐火材料組合物分別引入至壓模的內(nèi)模10與分離模30之間的空間和壓模的外模20與分離模30之間的空間中，如圖2所示，接著進(jìn)行模壓。將模壓的具有由厚度為大約15毫米的第一耐火材料層和厚度為大約20毫米的第二耐火材料層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料從模具中分離。由此獲得的模壓的耐火材料在空氣中干燥24小時(shí)，并在200°C下干燥12小時(shí)，接著在1420°C下燒結(jié)以獲得具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料。比較實(shí)施例1根據(jù)常規(guī)方法制備與在實(shí)施例中制得的耐火材料具有相同尺寸的含Al203/Si02的單層耐火材料(SK-38，WonjinWorldwideCo.,Ltd.)。如上所述評價(jià)在實(shí)施例1和比較實(shí)施例1中獲得的耐火材料的物理性能。結(jié)果示于表l中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>耐火材料的性能堆密皮2.72.52.53.83.32.62.4孔隙率(％)21221916182324冷碎強(qiáng)度(千克/平方厘米)450420440610450350380耐熱震性68810544腐蝕指數(shù)100-3728624070耐熱性(毫米)1.8-2.7-1.2-1.80.5-1.00.8-1.51.6-2,41,5-2.3實(shí)施例2使用表2中列出的組分(組分的含量以重量份計(jì))分別制備第一耐火材料組合物和第二耐火材料組合物。第二耐火材料組合物在200°C下干燥，接著在1420°C下燒結(jié)以獲得厚度為30毫米的圓柱狀第二耐火材料層200。在具有圓柱狀第二耐火材料層200的模具500的出口裝有槳料流控制蓋300，并通過澆鑄將第一耐火材料層引入模具入口以填充模具，并保持大約20至30秒。然后，從模具移出漿料流控制蓋300，從而導(dǎo)致澆鑄溶液排出，同時(shí)包含第一耐火材料組合物的漿料在第二耐火材料層200的表面涂布3至5毫米的厚度。將由此獲得的模壓的耐火材料在空氣中干燥24小時(shí)，并在200°C下干燥12小時(shí)，接著在1420°C下進(jìn)行燒結(jié)以獲得具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料。實(shí)施例3使用表2中列出的組分(組分的含量以重量份計(jì))分別制備第一耐火材料組合物和第二耐火材料組合物。根據(jù)與實(shí)施例2相同的方法形成在壓模500內(nèi)厚度為30毫米的第二耐火材料層200。然后，使用引入至具有第二耐火材料層200的模具500的噴嘴將第一耐火材料組合物噴涂在第二耐火材料層200的表面上，以在第二耐火材料層200的表面形成厚度為3至5毫米的第一耐火材料層。將由此獲得的模壓的耐火材料在空氣中干燥24小時(shí)，并在200°C下干燥12小時(shí)，接著在1420°C下進(jìn)行燒結(jié)以獲得具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料。如上所述評價(jià)在實(shí)施例2和3中獲得的耐火材料的物理性能。結(jié)果示于表2中。表212345第一耐火材料組合物(內(nèi)部)SiC氧化鋯MgO第二耐SiC95----火材料Si02539391338組合物A1203-----(外部)Zr02-6060--MgO---8560粘合劑硅溶膠--12-水玻璃-1--2水(漿料澆鑄)50%溶液50%溶液50%溶液45%溶液45%溶液水(漿料噴霧)70%溶液70%溶液65%溶液60%溶液60%溶液耐火材料的性能堆密度22.532.552.152.15孔隙率(％)2219202525冷碎強(qiáng)度(千3003503507070克/平方厘米)腐蝕指數(shù)10080805575如表1和2中所示，根據(jù)本發(fā)明制得的用于制造鋼錠的具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料表現(xiàn)出優(yōu)良的耐蝕性和耐熱性。盡管本發(fā)明針對上述具體實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該認(rèn)識到，可由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行落入由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)的各種改變和變化。1權(quán)利要求1、一種用于制造鋼錠的具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料的制備方法，該方法包括(a)分別制備第一耐火材料組合物和第二耐火材料組合物，其中所述第一耐火材料組合物包含含量以該第一耐火材料組合物的總重量計(jì)為5重量％或更少的氧化鋁；(b)將在步驟(a)中獲得的第一耐火材料組合物和第二耐火材料組合物引入至壓模中，所述壓模包括圓柱狀外模、置于外模內(nèi)部的圓柱狀內(nèi)模以及置于外模和內(nèi)模之間的圓柱狀分離模，使得第一耐火材料組合物被引入至壓模的內(nèi)模與分離模之間的空間中，且第二耐火材料組合物被引入至壓模的外模與分離模之間的空間中，并進(jìn)行壓制以獲得模壓的具有由第一耐火材料層和圍繞該第一耐火材料層的第二耐火材料層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料；以及(c)干燥并任選地?zé)Y(jié)在步驟(b)中獲得的模壓的耐火材料。2、一種用于制造鋼錠的具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料的制備方法，該方法包括(a)分別制備第一耐火材料組合物和第二耐火材料組合物，其中所述第一耐火材料組合物包含含量以該第一耐火材料組合物的總重量計(jì)為5重量％或更少的氧化鋁；(b)將在歩驟(a)中獲得的第二耐火材料組合物模制成圓柱狀形式，接著進(jìn)行干燥和燒結(jié)以形成圓柱狀第二耐火材料層；以及通過澆鑄或噴涂將在步驟(a)中獲得的第一耐火材料組合物引入至圓柱狀第二耐火材料層中，從而獲得模壓的具有由第一耐火材料層和圍繞該第一耐火材料層的第二耐火材料層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料；以及(c)干燥并任選地?zé)Y(jié)在步驟(b)中獲得的模壓的耐火材料。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述第一耐火材料組合物包含以該第一耐火材料組合物的總重量計(jì)75重量％至95重量％的不含氧化鋁的耐火材料基體組分。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述不含氧化鋁的耐火材料基體組分為SiC、氧化鋯、氧化鎂(MgO)、橄欖石、氧化鈣(CaO)、白云石、二氧化硅或其混合物。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一耐火材料組合物進(jìn)一步包括硅溶膠、木素磺酸、硫酸鎂、氯化鎂或磨拉石作為粘合劑。6、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述第二耐火材料組合物包括氧化鋁-二氧化硅基耐火材料基體組分。7、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述第一耐火材料組合物包括堿性組分作為燒結(jié)助劑。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟(b)中，在將所述第一耐火材料組合物和第二耐火材料組合物引入模具之前，將它們各自與以100重量份耐火材料組合物計(jì)1至10重量份的水混合。9、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在步驟(b)中，在將所述第一耐火材料組合物引入至第二耐火材料層之前，將第一耐火材料組合物與以100重量份第一耐火材料組合物計(jì)10至40重量份的水、乙醇、肉桂醇或其混合物混合。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一耐火材料層具有3至25毫米的厚度，且所述第二耐火材料層具有10至40毫米的厚度。11、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一耐火材料層具有3至5毫米的厚度，且所述第二耐火材料層具有15至40毫米的厚度。12、一種用于制造鋼錠的具有雙層結(jié)構(gòu)和鋼液流道的耐火材料，其根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法制得。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于制造鋼錠的具有雙層結(jié)構(gòu)的耐火材料，其通過如下方法獲得將含有含量為5重量％或更少的氧化鋁的第一耐火材料組合物與第二耐火材料組合物引入至模具中，接著壓模，或澆鑄或噴涂，該耐火材料具有良好的耐蝕性，并提供不含氧化鋁雜質(zhì)的鑄錠。文檔編號B28B3/00GK101657304SQ200780051012公開日2010年2月24日申請日期2007年11月21日優(yōu)先權(quán)日2007年2月7日發(fā)明者許宰寧申請人:元進(jìn)國際有限公司