本发明属于耐火材料，具体涉及一种镁碳质核心水口，适用于薄带连铸用。
背景技术：
1、薄带连铸流程短、碳排放低，是钢铁工业的发展前沿，核心水口是薄带连铸流程的关键耐材，起着稳定双辊熔池流场和温度场的重要功能，并避免污染钢液（低溶出）与熔池结渣，高品质带材的浇铸工艺对关键耐材的耐蚀性、溶出性及稳定性提出了更高的要求；基于高品质浇注参数的调整，特别是拉速的降低，对核心水口的服役寿命提出了更高要求；核心水口服役时经历两次热冲击，因其结构复杂，热冲击时应力集中，局部容易剥落，严重时开裂，因此为了保证抗热震性，目前核心水口材料采用的是较高的碳含量（15wt%左右），碳容易向钢水扩散溶出，不利于抗钢液侵蚀性能，制约了服役寿命，特别是碳氧化后以气体形式逸出导致熔池表面流场紊乱；因此低碳含量、高抗热震的材料与外形结构符合薄带连铸新工艺对核心水口的耐蚀性、低溶出性及高可靠性提出更高的要求，而铸带缺陷的主要原因之一是存在al2o3和mgo·al2o3高熔点夹杂；常规的核心水口材料主要以尖晶石质-碳质(cn 110090946 b)、锆碳质（cn 111168050 a）等，铝镁质核心水口因为蚀损进入铸带中形成刚玉或是尖晶石夹杂，而锆碳质核心水口选用稳定氧化锆容易脱溶，导致氧化锆失稳而裂解进入钢液中。
2、镁碳质耐火材料具有耐高温、抗钢液冲刷、抗钢液侵蚀性优异等性能，目前被广泛用于塞棒棒头部位，其在服役工况下能够在工作面形成致密的氧化镁富集层，进而实现低熔出特性；核心水口最为重要的性能是抗热震性，而mgo的热膨胀系数大( 13.5 × 10-6 /℃-1，20-1000 ℃) ，故镁碳质材料的抗热震性与其它含碳耐火材料抗热震性存在较大的差距，从而限制了其作为核心水口材质的应用。
技术实现思路
1、本发明的目的是提出一种镁碳质核心水口，使其具有较低的热膨胀系数，优异的抗热震性，同时能够显著提高钢液的耐蚀性，避免引起氧化铝或是尖晶石等高熔点夹杂物。
2、为完成上述目的本发明采用如下技术方案：
3、一种镁碳质核心水口，其原料组成及质量百分比为：粒度为1-0.047mm的氧化镁骨料55-70%，粒度＜0.047mm的钛酸镁15-30%，粒度0.1-0.3mm的鳞片石墨9-12%，粒度＜0.047mm碳纤维粉2-3%，粒度＜0.047mm防氧化剂1-3%；镁碳质核心水口的结合体系由酚醛树脂粉、碳酸锂和糠醛构成；所述酚醛树脂粉的加入量为镁碳质核心水口原料总重量的7%～9%；所述糠醛的加入量为酚醛树脂粉重量的110%～120%；所述的碳酸锂为酚醛树脂粉重量的1%～1.5%；将原料与结合体系在高速搅拌机中进行混炼造粒后，坯料经干燥后并控制合适的挥发份，加入核心水口模具的中等静压成型，脱膜后坯体经固化后进行热处理，热处理气氛为n2；所述的氧化镁骨料与作为基质的钛酸镁在热处理过程，镁砂骨料周边与 mmgo· ntio2细粉发生固相反应，mgo + mmgo· ntio2 → xmgo· ytio2，其中0.5＜ x/ y≤2，氧化镁骨料周边通过固相扩散至基质中，形成反应环状间隙；镁碳质核心水口在使用前需要在1200℃弱氧化气氛下预热烘烤2小时，此时金属钛粉、氮化钛或碳化钛氧化后形成的tio2，进一步固溶到原有的基质体系中，即发生tio2 + xmgo· ytio2→ umgo· vtio2反应，提高氧化层的结合强度，在浇注钢液时起到抗氧化剂的作用，减缓石墨或是结合碳的氧化。
4、所述的氧化镁骨料为电熔镁砂或是烧结镁砂，其中mgo＞98.0wt%。
5、所述的钛酸镁化学式为 mmgo· ntio2，为一种人工合成料，将mgo与tio2按照比例（1≤ m/n≤2）混匀并压块通过烧结的工艺制备，然后将其破碎磨成200目细粉。
6、所述的碳纤维粉为m系列碳纤维的一种或多种，如m40，m46，m50。
7、所述的防氧化剂为金属钛粉、碳化钛粉与氮化钛粉的一种或两种。
8、等静压成型的压力30～50mpa，保压1～5分钟。
9、热处理的温度在1200℃～1400℃，并保温1～3小时。
10、镁砂骨料表面存在均匀厚度间隙，可以显著降低材料热膨胀系数、提高材料抗热震性，且不影响材料使用性能，为此可以通过理论计算加以证明：
11、假设粒度为1mm的镁砂颗粒为的均匀球体，取镁砂热膨胀系数13.5*10-6/℃，温度变化20-1000℃，1.0mm颗粒线膨量：δl = 1.0*(1000-20)*13.5*10-6 = 0.013mm = 13μm，由此推断：1.0mm颗粒表面存在10微米环状带间隙（长度方向20μm）可以完全缓冲颗粒膨胀，从而避免了镁砂颗粒给核心水口的抗热震性带来的不利影响。
12、本发明同时引入了高模量的碳纤维粉，由于其受热后收缩（热膨胀系数为负值），因此亦能够降低核心水口材料的热膨胀系数。
13、本发明中引入的金属钛粉在氮气氛下ti + n2→ tin，形成陶瓷基结合能够增强镁碳质核心水口的力学性能，同时也能提高材料的抗氧化性。
14、本发明结合体系中含有的碳酸锂能够降低酚醛树脂石墨化的转变温度，提高石墨化程度，从而提高结合相的抗氧化性。
15、本发明提出的一种镁碳质核心水口，利用=镁碳质材料具有优异的抗钢水侵蚀与冲刷性能，并通过基质与骨料原位固相反应，使得镁砂骨料边缘形成环状间隙预留膨胀缝，同时引放少量的高模量碳纤维进一步降低材料整理的热膨胀系数从而提高了镁碳质核心水口的抗热震性，辅助以复合结合（氮化钛与树脂碳）提升材料的力学性能和抗氧化性，最终获得一种新型镁碳质核心水口；其性能与传统尖晶石碳质核心水口相比如下表所示。
16、本发明与尖晶石质核心水口性能（典型值）对比
17、 <![cdata[密度/ g·cm<sup>-3</sup>]]> 2.63 2.55 显气孔率/ % 18.0 16.2 熟坯强度/ mpa 8.5 5.0 <![cdata[热膨胀系数，室温-1000℃/*10<sup>-6</sup>]]> 4.5 4.0
18、因此由上可见，本发明采用镁质材料避免污染钢液或形成高熔点夹杂物，通过原位反应形成骨料间隙降低热膨胀系数，引入陶瓷增强技术提高材料的力学性能与抗热震性，具有明显的创新性，同时应用前景广阔。
1.一种镁碳质核心水口，其特装在于：原料组成及质量百分比为：粒度为1-0.047mm的氧化镁骨料55-70%，粒度＜0.047mm的钛酸镁15-30%，粒度0.1-0.3mm的鳞片石墨9-12%，粒度＜0.047mm碳纤维粉2-3%，粒度＜0.047mm防氧化剂1-3%；镁碳质核心水口的结合体系由酚醛树脂粉、碳酸锂和糠醛构成；所述酚醛树脂粉的加入量为镁碳质核心水口原料总重量的7%～9%；所述糠醛的加入量为酚醛树脂粉重量的110%～120%；所述的碳酸锂为酚醛树脂粉重量的1%～1.5%；将原料与结合体系在高速搅拌机中进行混炼造粒后，坯料经干燥后并控制合适的挥发份，加入核心水口模具的中等静压成型，脱膜后坯体经固化后进行热处理，热处理气氛为n2；所述的氧化镁骨料与作为基质的钛酸镁在热处理过程，镁砂骨料周边与mmgo·ntio2细粉发生固相反应，mgo + mmgo·ntio2 → xmgo·ytio2，其中0.5＜x/y≤2，氧化镁骨料周边通过固相扩散至基质中，形成反应环状间隙；镁碳质核心水口在使用前需要在1200℃弱氧化气氛下预热烘烤2小时，此时金属钛粉、氮化钛或碳化钛氧化后形成的tio2，进一步固溶到原有的基质体系中，即发生tio2 + xmgo·ytio2→ umgo·vtio2反应，提高氧化层的结合强度，在浇注钢液时起到抗氧化剂的作用，减缓石墨或是结合碳的氧化。
2.如权利要求1所述的一种镁碳质核心水口，其特征在于：所述的氧化镁骨料为电熔镁砂或是烧结镁砂，其中mgo＞98.0wt%。
3.如权利要求1所述的一种镁碳质核心水口，其特征在于：所述的钛酸镁化学式为mmgo·ntio2，为一种人工合成料，将mgo与tio2按照比例（1≤m/n≤2）混匀并压块通过烧结的工艺制备，然后将其破碎磨成200目细粉。
4.如权利要求1所述的一种镁碳质核心水口，其特征在于：所述的碳纤维粉为m系列碳纤维的一种或多种，如m40，m46，m50。
5.如权利要求1所述的一种镁碳质核心水口，其特征在于：所述的防氧化剂为金属钛粉、碳化钛粉与氮化钛粉的一种或两种。
6.如权利要求1所述的一种镁碳质核心水口，其特征在于：等静压成型的压力30～50mpa，保压1～5分钟。
7.如权利要求1所述的一种镁碳质核心水口，其特征在于：热处理的温度在1200℃～1400℃，并保温1～3小时。
