本發明專利技術提供一種含氮化物的復合材料，包括以下組分：電熔穩定氧化鋯、氮化物、石墨、硅或碳化硅。本發明專利技術還提出應用所述復合材料制備的浸入式水口。本發明專利技術采用電熔穩定氧化鋯、石墨為主要原料，以及塞隆、阿隆、鎂阿隆、氮化硅、氮化硅鐵、氮化硼等氮化物中的一種或數種，以樹脂為結合劑制備的復合浸入式水口，具有極佳的抗侵蝕性和抗熱震穩定性。電熔穩定氧化鋯自身就具有優良的抗保護渣侵蝕性能，再引入含氮化合物，利用含氮化合物熱膨脹系數低、導熱率高、強度高、對鋼水和保護渣不潤濕等優良特性，大大提高了浸入式水口的抗侵蝕性和抗熱震穩定性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于復合材料領域，具體涉及一種含氧化物、氮化物的復合材料。
技術介紹
浸入式水口是鋼液從中間包到結晶器的通道，用來保護鋼水不與外界空氣接觸，防止鋼水氧化，促進非金屬雜質上浮，防止鋼水夾帶保護渣以及防止結晶器中鋼水分流等功能。浸入式水口在使用過程中，由于長時間承受高溫鋼液的機械沖刷作用，水口壁徑的溫度梯度產生的熱應力作用以及保護渣的化學侵蝕作用，使用條件極為惡劣。浸入式水口在高速連鑄生產中起到分流、防止二次氧化、穩定結晶器內鋼水流場、提高鑄坯質量、防止卷渣及漏鋼等多重作用。但是，浸入式水口的使用壽命是影響連鑄機作業率的關鍵環節之一。雖然在渣線部位添加了 ZrO2復合材料，但是其耐侵蝕性能還未達到連鑄生產的要求標準。 浸入式水口在使用過程中由于長時間的受到鋼水的侵蝕和沖刷，很容易產生擴徑，特別是渣線部分，外面是保護渣的化學侵蝕，里面是鋼水的侵蝕和沖刷，常常會侵蝕斷，而影響連鑄作業，給鋼廠造成很大的影響。浸入式水口的渣線部位采用的材質一般為鋯碳材料，即以穩定氧化鋯、石墨為主要原料，再加入少量抗氧化劑，為了提高抗侵蝕性，一般采用增加氧化鋯含量、降低石墨含量，這雖然能提高抗侵蝕性，但由于降低了石墨含量，抗熱震性又存在問題，往往容易炸裂。
技術實現思路
針對現有技術的不足之處，本專利技術的目的是提出一種用于浸入式水口渣線的含氮化物的復合材料，能夠耐化學腐蝕、鋼水的侵蝕，具有抗熱震性。本專利技術的另一目的是提出所述復合材料的應用。本專利技術的第三個目的是提出應用所述復合材料的浸入式水口，以及該浸入式水口的制備方法。實現本專利技術上述目的的具體技術方案為一種含氮化物的復合材料，包括以下重量份的組分電熔穩定氧化鋯65-80份氮化物5-20份石墨5-20份桂或碳化硅1-3份其中，所述電熔穩定氧化鋯中氧化鋯質量含量為92-97% ;所述電熔穩定氧化鋯中立方氧化鋯相占70-85%。所述石墨為鱗片石墨。其主要應用于復合材料、陶瓷色料、陶瓷制品、磨料及金屬鋯等領域。鱗片石墨天然晶質石墨，其形似魚磷狀，屬六方晶系，呈層狀結構，具有良好的耐高溫、導電、導熱、潤滑、可塑及耐酸堿等性能。本專利技術所述的石墨的含碳量為98-99%。所述硅為金屬硅粉。金屬硅粉就是粉末狀的單質硅，是將硅塊研磨成粉末。按嚴格的化學元素分類，硅其實不是金屬，是非金屬。但硅有很多性質接近金屬，硅塊在外觀上也有金屬的光澤，很象金屬。所以工業上常常稱為金屬硅。其中，所述氮化物為塞隆(Si-Al-0-Ν)、阿隆(A1-0-N，氧氮化鋁)、鎂阿隆(MgAlON,化學式為Al23O27N5)、氮化娃、氮化娃鐵、氮化硼中的一種或多種。塞隆是Si、Al、O、N四種元素的合成詞，是Si3N4中Si、N原子被Al和O原子置換所形成的固溶體。所述復合材料通過以下方法制備將電熔穩定氧化鋯、含氮化合物、石墨、硅或碳化硅按比例混合，加入重量份8-14份的結合劑，造?；鞜挾谩Ｋ鲈炝；鞜捠窃谠炝ＴO備中，加熱控制被處理物料的溫度，造粒時按照低速(80-100r/min) 5-10分鐘，中速(400-600r/min)3-7分鐘，高速(800-1000r/min)5-15分鐘造粒，造粒設備中的物料溫度控 制在40-65°C之間。其中，所述結合劑為酚醛樹脂或環氧樹脂。應用本專利技術所述的復合材料制備的浸入式水口。本專利技術所述的浸入式水口，包括本體和渣線，所述渣線為所述含氮化物的復合材料制備。其中，所述本體為鋁碳材料制備。鋁碳材料為本領域常規耐高溫材料，其是以剛玉、石墨、鋯莫來石、熔融石英以及硅粉、碳化硅粉為原料，以酚醛樹脂為結合劑經過造?；鞜挾傻膹秃喜牧?。制備所述的浸入式水口的方法，其是將電熔穩定氧化鋯、氮化物、石墨、硅或碳化硅、結合劑按比例混合，造粒混煉、干燥后，與本體復合，成型，在900-1100°C下焙燒。焙燒的時間為20-30h。所述成型是等靜壓成型。等靜壓成型是將待壓試樣置于高壓容器中，利用液體介質不可壓縮的性質和均勻傳遞壓力的性質從各個方向對試樣進行均勻加壓，當液體介質通過壓力泵注入壓力容器時，根據流體力學原理，其壓強大小不變且均勻地傳遞到各個方向。此時高壓容器中的粉料在各個方向上受到的壓力是均勻的和大小一致的。通過上述方法使瘠性粉料成型為致密坯體的方法稱為等靜壓法。本專利技術的方法中，等靜壓成型壓力為80-125MPa。其中，所述焙燒是在非氧化氣氛中焙燒。非氧化氣氛可以通過通入惰性氣體的方法得到，也可以通過密閉焙燒，消耗盡密閉空間的氧氣的方法得到。本專利技術的有益效果在于本專利技術采用電熔穩定氧化鋯、石墨為主要原料，以及塞隆、阿隆、鎂阿隆、氮化硅、氮化硅鐵、氮化硼含氮化物中的一種或數種，樹脂為結合劑制備的整體復合浸入式水口，具有極佳的抗侵蝕性和抗熱震穩定性。電熔穩定氧化鋯自身就具有優良的抗保護渣侵蝕性能，再引入含氮化合物，利用含氮化合物熱膨脹系數低、導熱率高、強度高、對鋼水和保護渣不潤濕等優良特性，大大提高了浸入式水口的抗侵蝕性和抗熱震穩定性。具體實施例方式現以以下最佳實施例來說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。實施例中，如無特殊說明，所使用的設備和方法均為所屬領域常規的設備和方法。本專利技術的實施例中，塞隆購自唐山六方碳化硅有限公司，粒度O. 074mm;阿隆購自武漢科技大學，AlON的摩爾分數為35. 7%,粒度O. 074mm ;石墨購自青島天盛石墨有限公司，599#、899#。電熔穩定氧化鋯購自振中電熔鋯業有限公司。實施例I渣線材料電熔穩定氧化鋯80% (振中電熔鋯業有限公司，其中氧化鋯質量含量為92-97%，該含量范圍內的電熔穩定氧化鋯均能得到同樣技術效果的復合材料)，石墨5%，塞隆12%(購自唐山六方碳化硅有限公司，其中N為14-30%質量比例，該含量范圍內的塞隆均可達到同樣技術效果)，金屬硅粉3%，外加酚醛樹脂10% (均為質量比)。石墨為含碳量99%的鱗片石墨。 造?；鞜挼倪^程在造粒機中進行,控制造粒時按照80r/min低速8分鐘,500r/min中速5分鐘，800r/min高速10分鐘造粒，造粒設備中的物料溫度控制為55°C。經造粒混煉、干燥后與鋁碳材料的本體用模具復合成型，用等靜壓成型后(成型壓力85MPa)，密閉，于900°C的溫度下20h燒成，制成浸入式水口。該浸入式水口在某鋼廠使用15爐，使用10小時，沒有出現炸裂、擴徑、蝕斷等現象，滿足了客戶使用要求。實施例2渣線材料電熔穩定氧化鋯65%，石墨12%，塞隆20%，金屬硅粉3%，外加酚醛樹脂10%。石墨為含碳量98%的鱗片石墨。造粒混煉的過程在造粒機中進行,控制造粒時按照100r/min低速8分鐘，550r/min中速5分鐘，800r/min高速12分鐘造粒,造粒設備中的物料溫度控制在40°C。經造?；鞜挕⒏稍锖笈c鋁碳質本體復合，用等靜壓成型后(成型壓力lOOMPa)，密閉，在非氧化氣氛下于1100°C的溫度下經過25h燒成，制成的浸入式水口在某鋼廠使用16爐，使用12小時，沒有出現炸裂、擴徑、蝕斷等現象，滿足客戶使用要求。實施例3渣線材料電熔穩定氧化鋯70%，石墨20%，塞隆5%，阿隆3%，碳化硅粉2%，外加酚醛樹脂14%。石墨為含碳量99. 5%的鱗片石墨。造粒混煉的過程在造粒機中進行,控制造粒時按照80r/min低速8分本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種含氮化物的復合材料，包括以下重量份的組分：FDA00002323696200011.jpg
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄢鳳明，劉麗，曹仁鋒，趙偉，王次明，劉靖軒，任林，胡玲軍，趙冉，張艷鳳，于久利，車曉梅，樊浩勇，黃建，
申請(專利權)人：北京利爾高溫材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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