專利名稱：一種賽隆-碳化硅-剛玉復合耐火材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及耐火材料領域中的一種賽隆-碳化硅-剛玉復合耐火材料的制備方法。
背景技術：
現(xiàn)階段高溫窯爐在爐身下部、爐腰、爐腹等處主要采用氮化硅結合碳化硅的耐火 材料，這種材料的使用壽命較過去碳磚等復合材料有了較大的提高，同時具有一定節(jié)能降 耗的效果。隨著高爐內襯結構及冶煉強度的不斷提高，鋼鐵企業(yè)需要更長的高爐壽命這種 要求下，氮化硅結合碳化硅在抵抗熔融鐵水、爐渣、堿金屬和煤氣聯(lián)合侵蝕的綜合性能方面 尚有一定的缺陷，難以滿足更長壽命的高爐要求；另外在爐腹、爐腰、爐下部還存在劇烈的 熱沖擊、堿金屬、熔融、渣鐵等導致的熱震破壞、化學侵蝕和機械磨損等。氮化硅結合碳化硅 磚已難以滿足高爐更長壽命的要求，對這些部位進行維修(中修)往往造成巨大的經濟損 失。研究表明，目前采用的耐火磚部分含有主晶相和結合相，結合相均為陶瓷結合和化學結 合，在高爐內的熔融渣鐵、煤氣和堿金屬等侵蝕介質共存的高溫狀態(tài)下，侵蝕介質先與結合 相發(fā)生化學反應，生成低熔點化合物，從而降低了耐火磚抵抗熔融渣鐵、煤氣、堿金屬的化 學侵蝕及熱震沖擊和機械磨損的性能。賽隆材料是以AL、0固溶到Si3N4的固溶體，是最近三十年來發(fā)展起來的一種高性 能耐火材料，與傳統(tǒng)的氧化物相比，該材料的綜合性能十分優(yōu)越，其中包括機械性能(高強 度、高硬度、高韌性和高耐磨等)、熱學性能(耐高溫、抗熱沖擊等)、物理性能(密度小、膨 脹系數(shù)低)和化學性能(耐腐蝕、耐沖刷等)有著廣泛的應用前景。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術缺陷，充分利用賽隆材料的特性，提出了一種抗侵蝕性能優(yōu)良的賽隆_碳化硅_剛玉復合耐火材料。其技術方案(1)原料組成和質量比為240-325目的剛玉15_25%，粒徑0. 5_3mm 之間碳化硅顆粒45-55%，碳化硅細粉8-12%，賽隆17-25%，其中，碳化硅顆粒為SiC含量 大于98%、Fe2O3含量不大于0.2%，碳化硅細粉為Si含量大于98%、Fe2O3含量小于0. 3% 和顆粒粒度325目；(2)配料工序先將碳化硅顆粒加入行星式混料機中混合4-6分鐘，力口 入碳化硅細粉、剛玉、賽隆再混合8-12分鐘，加入占原料總質量比3-4%的結合劑后，在行 星式混料機中混合25-35分鐘；(3)成型工序把混制好的原料用振動成型機或液壓成型機 壓制成耐火磚坯；(4)烘干工序將成型好的耐火磚坯在30-150°C的溫度下干燥，干燥后的 水分應減少4% ； (5)氮化燒成工序把干燥好的磚坯置于氮化爐中并充入高純氮氣連續(xù)加 熱升溫，氮化爐升溫速度控制在40-200°C /小時，升溫至1390°C -1400°C溫度，在該溫度范 圍內保持20-22小時后停止加熱，自然降溫至700-850°C時，停止充入氮氣，冷卻至室溫后 開爐可得到賽隆_碳化硅_剛玉復合耐火磚。所述的結合劑為木質素或黃糊精，高純氮氣的N2含量不小于99. 99%。
本發(fā)明通過賽隆結合相來改善耐火磚的使用性能，并取得了明顯的效果。
具體實施例方式實施例1 一種賽隆-碳化硅-剛玉復合的耐火磚，以重量百分比表示，240-325目 剛玉20 %，碳化硅顆粒0. 5-3mm50 %，碳化硅細粉10 %，賽隆20 %。配料先將碳化硅顆粒加入行星式混料機中混合5分鐘，加入碳化硅細粉、剛玉、 賽隆再混合10分鐘，加入按總配料重量的3%加入結合劑(結合劑為木質素或黃糊精)后 再在行星式混料機中混合30分鐘。成型把混制好的原料，根據(jù)實際理論重量測重后，壓制成520X360X90的制品， 壓機可為振動成型機、液壓成型機。烘干將成型好的賽隆-碳化硅-剛玉耐火磚坯在75°C的溫度下干燥，干燥后的 水分應減少4%。氮化燒成把干燥好的磚坯置于氮化爐中并充入高純氮氣(N2純度大于99. 99% ) 連續(xù)加熱升溫，氮化爐可采用電加熱、升溫速度控制在200°C /小時，升溫至1400°C，在該溫 度范圍內保溫21小時后停止加熱，自然降溫至850°C時，停止充入氮氣，冷卻至室溫后開爐 方可得到賽隆_碳化硅_剛玉復合耐火(磚)材料。磚體理化性能體密-2. 8g/cm3,顯氣孔率14，耐壓強度215mpa，常溫抗折強度 62mpa，高溫抗折強度85mpa，坩堝法抗水晶石侵蝕能力和氮化硅結合碳化硅相比效果明顯。實施例2 以重量百分比配比，碳化硅顆粒0. 5_3mm55%，剛玉20%，碳化硅細粉 8%，賽隆 17%。配料先將碳化硅顆粒加入行星式混料機中混合4分鐘，加入碳化硅細粉、剛玉、 賽隆再混合12分鐘后，按總配料重量的4%加入結合劑(結合劑為木質素、黃糊精)后再行 星式混料機中混合28分鐘。成型把混制好的原料，根據(jù)實際理論重量測重后，壓制成520X360X90的制品， 壓機可為振動成型機、液壓成型機。干燥將成型好的賽隆-碳化硅-剛玉耐火磚坯在120°C的溫度下干燥，干燥后的 水分應減少4%。氮化燒成把干燥好的磚坯置于氮化爐中并充入高純氮氣(N2純度大于99. 99% ) 連續(xù)加熱升溫，氮化爐可采用電加熱、升溫速度控制在60°C /小時，升溫至1395°C溫度的范 圍時，在該溫度范圍內保溫21小時后停止加熱，自然降溫至850°C時，停止充入氮氣，冷卻 至室溫后方可得到賽隆_碳化硅_剛玉復合耐火材料。磚體理化性能顯氣孔率14、體積密度> 2. 8g/cm3、耐壓強度210mpa、常溫抗折 強度60mpa、高溫抗折強度80mpa、坩堝法抗水晶石侵蝕能力和氮化硅結合碳化硅相比為 特優(yōu)。實施例3 以重量百分比配比碳化硅顆粒55%，剛玉17%、碳化硅細粉8%，賽隆 20%。配料先將碳化硅顆粒加入行星式混料機中混合5分鐘，加入碳化硅細粉、剛玉賽 隆再混合10分鐘后，按總配料重量的4%加入結合劑后(結合劑為木質素或黃糊精)再行 星式混料機中混合30分鐘。
成型把混制好的原料，根據(jù)實際理論重量測重后，壓制成520X360X90的制品，壓機可為振動成型機、液壓成型機。干燥將成型好的賽隆_碳化硅_剛玉耐火磚坯在45°C的溫度下干燥，干燥后的 水分應減少4% .氮化燒成把干燥好的磚坯置于氮化爐中并充入高純氮氣(N2大于99. 99% )連續(xù)加熱升溫，氮化爐可采用電加熱、升溫速度控制在100°c /小時，升溫至1400°C溫度的范圍 時，在該溫度范圍內保溫21小時后停止加熱，自然降溫至750°C時，停止充入氮氣，冷卻至 室溫后方可得到賽隆_碳化硅_剛玉復合耐火材料。磚體理化性能顯氣孔率15、體積密度> 2. 68g/cm3、耐壓強度180mpa、常溫抗折 強度48mpa、高溫抗折強度56mpa、坩堝法抗水晶石侵蝕能力和氮化硅結合碳化硅相比略 優(yōu)。
權利要求
一種賽隆-碳化硅-剛玉復合耐火材料的制備方法，其特征是(1)原料組成和質量比為240-325目的剛玉15-25％，粒徑0.5-3mm之間碳化硅顆粒45-55％，碳化硅細粉8-12％，賽隆17-25％，其中，碳化硅顆粒為SiC含量大于98％、Fe2O3含量不大于0.2％，碳化硅細粉為Si含量大于98％、Fe2O3含量小于0.3％和顆粒粒度325目；(2)配料工序先將碳化硅顆粒加入行星式混料機中混合4-6分鐘，加入碳化硅細粉、剛玉、賽隆再混合8-12分鐘，加入占原料總質量比3-4％的結合劑后，在行星式混料機中混合25-35分鐘；(3)成型工序把混制好的原料用振動成型機或液壓成型機壓制成耐火磚坯；(4)烘干工序將成型好的耐火磚坯在30-150℃的溫度下干燥，干燥后的水分應減少4％；(5)氮化燒成工序把干燥好的磚坯置于氮化爐中并充入高純氮氣連續(xù)加熱升溫，氮化爐升溫速度控制在40-200℃/小時，升溫至1390℃-1400℃溫度，在該溫度范圍內保持20-22小時后停止加熱，自然降溫至700-850℃時，停止充入氮氣，冷卻至室溫后開爐可得到賽隆-碳化硅-剛玉復合耐火磚。
2.根據(jù)權利要求1所述的賽隆_碳化硅_剛玉復合耐火材料的制備方法，其特征是 所述的結合劑為木質素或黃糊精，高純氮氣的N2含量不小于99. 99%。
全文摘要
本發(fā)明涉及耐火材料領域中的一種賽隆-碳化硅-剛玉復合耐火材料的制備方法。原料組成為剛玉15-25％，碳化硅顆粒45-55％，碳化硅細粉8-12％，賽隆17-25％。工藝過程為先將碳化硅顆粒加入行星式混料機中混合4-6分鐘，加入碳化硅細粉、剛玉、賽隆再混合8-12分鐘，加入占原料總質量比3-4％的結合劑后，在行星式混料機中混合25-35分鐘；壓制成耐火磚坯；在30-150℃的溫度下干燥；置于氮化爐中并充入高純氮氣連續(xù)加熱升溫燒結，降溫和冷卻。本發(fā)明通過賽隆結合相來改善耐火磚的使用性能，并取得了明顯的使用效果。
文檔編號C04B35/66GK101798232SQ20091023107
公開日2010年8月11日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權日2009年12月22日
發(fā)明者巴愛民 申請人:山東宇佳新材料有限公司