[發明專利]一種高爐出鐵用碳化硅復合陶瓷鉆頭的制備方法

在審

• 申請號: 201810316472.6
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108706975A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 左文達;張梅;郭敏;劉磊
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622;C21B7/12
• 代理公司: 合肥律眾知識產權代理有限公司 34147
• 代理人: 白凱園

本發明公開了一種高爐出鐵用碳化硅復合陶瓷鉆頭的制備方法，包括主要原料為碳化硅和棕剛玉，輔料為鉀長石、金屬鋁、三氧化二鋁微粉、軟質粘土、藍晶石、水泥等，將碳化硅碾磨成顆粒（粒度0?1mm，19?21%或粒度1?3mm，19?21%），棕剛玉碾磨成顆粒（粒度0?1mm，9?11%或粒度1?3mm，19?21%），鉀長石、金屬鋁、三氧化二鋁微粉、軟質粘土、藍晶石以及水泥的粒度均小于300目。該種制備的碳化硅鉆頭硬度高，耐磨性好，機械性能強，相比于一般的硬質合金鉆頭，碳化硅陶瓷鉆頭原料來源廣、成本低、性能優良，適合應用于高爐爐前開鐵口等惡劣工作環境中。

技術領域

本發明涉及一種制備方法，具體為一種高爐出鐵用碳化硅復合陶瓷鉆頭的制備方法，屬于無機非金屬材料的合成技術領域。

背景技術

近年來，隨著我國鋼鐵產業的迅速發展，對高爐煉鐵技術和設備均提出了更高的要求，高爐開口機和鉆具是高爐爐前關鍵設備，其運行效果直接影響到高爐安全生產，而開口機鉆具壽命短、成本高、效率低也一直是困擾我國鋼鐵冶煉行業的技術難題，相比目前應用廣泛的硬質合金胎體、釬焊連接體系的鉆頭，工程陶瓷作為鉆頭的胎體材料更加廉價，耐磨和耐高溫性能，抗彎、抗折性能也達到使用要求，硬度更強，且制備過程不涉及焊接技術，鉆頭一體化成型，整體性能更好,目前，世界上工業發達國家正用氮化硅、碳化硼以及碳化鈦硅等陶瓷材料，替代硬質合金和氧化鋁等材料作為抗磨材料,Si3N4-SiC及賽隆-碳化硅等各種陶瓷所需的原材料資源非常豐富，因此其生產成本僅是硬質合金的1/10，耐磨性卻是硬質合金的2倍多(國外的資料是5倍),因此，無論是強度和耐磨性還是原料成本對比，利用碳化硅陶瓷材料替代現有的合金焊接件鉆具，優勢非常明顯。

國內大多數高爐使用的鉆頭原料選材較受局限，制備工藝有待完善且鉆頭的硬度以及耐磨性需要進一步的增強，對于有用合金鋼鑄造的十字形鉆頭，有用白鋼焊條焊接的合金片十字形、三翼形鉆頭，裝配時，有些采用電弧焊，有些采用黃銅釬焊，有些采用氧乙炔焊，還有采用感應釬焊，因為鉆頭材料選擇以及設計和裝配工藝不合理，不能適應高爐開鐵口作業，導致生產過程中鉆頭的消耗量很大。因此，針對上述問題提出一種高爐出鐵用碳化硅復合陶瓷鉆頭的制備方法。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種高爐出鐵用碳化硅復合陶瓷鉆頭的制備方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的，一種高爐出鐵用碳化硅復合陶瓷鉆頭的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

（1）原料選取，主要原料為碳化硅和棕剛玉，輔料為鉀長石、金屬鋁、三氧化二鋁微粉、軟質粘土、藍晶石、水泥；

（2）將碳化硅碾磨成顆粒，棕剛玉碾磨成顆粒，鉀長石、金屬鋁、三氧化二鋁微粉、軟質粘土、藍晶石以及水泥的粒度分別碾磨成顆粒；

（3）主要原料中分別取碳化硅質量的38-42%備用以及棕剛玉質量的28-32%備用，輔料中分別取金屬鋁質量的3-4%、三氧化二鋁微粉質量的5-6%、鉀長石質量的8-10%、軟質粘土質量的5-6%、藍晶石質量的5-6%以及水泥質量的2%備用；

（4）碳化硅、棕剛玉、鉀長石、金屬鋁、三氧化二鋁微粉、軟質粘土、藍晶石以及水泥放進攪拌機內，并加入適量的水進行均勻攪拌混合，待混合完成后倒入模具中，并且通過振動器將模具內的混合原料夯實，同時形成鉆頭毛胚；

（5）鉆頭毛胚放入高溫爐體內進行燒結進行升溫保溫，隨后將爐體冷卻到室溫溫度，再將燒結后模具內的成型鉆頭進行脫模取出，再將成型鉆頭進行砂邊打磨得到成品。

優選的，所述碳化硅碾磨成顆粒為粒度0-1mm，19-21%或粒度1-3mm，19-21%，棕剛玉碾磨成顆粒為粒度0-1mm，9-11%或粒度1-3mm，19-21%，鉀長石、金屬鋁、三氧化二鋁微粉、軟質粘土、藍晶石以及水泥的粒度均小于300目。