CN102838360B - 一种复合耐火材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合耐火材料，属于耐火材料技术领域。该复合耐火材料各组分质量百分数包括：电熔和/或烧结镁铝尖晶石：60～75%，碳化硅：5～17%，石墨：5～15%，添加剂：1～10%，外加前述各组分总质量3～5%的树脂结合剂。本发明还公开了该复合耐火材料的制备方法。该复合耐火材料将镁铝尖晶石作为主要成份引入，形成了镁铝尖晶石－碳化硅－碳质耐火材料，与氧化铝相比较，镁铝尖晶石降低了与脱硫渣中的CaO的反应性，因而提高了材料的抗渣性能，降低了侵蚀速率，有利于提高预脱硫铁水包的寿命。该复合耐火材料可以应用于钢铁冶金高温容器，特别是作为炼铁用铁水包的内衬，可以满足预处理铁水包冶炼要求。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，特别涉及一种镁铝尖晶石-碳化硅-碳的复合耐火材料及其制备方法。
背景技术
含碳复合耐火材料能够被广泛应用于钢铁工业，它通常是由镁砂、铝矾土、刚玉、镁铝尖晶石等氧化物耐火原料，石墨、炭黑等非氧化物耐火原料，铝粉、硅粉等添加剂，采用焦油或树脂作为结合剂，经过混合、压制和热处理等工序制备而成的。中国专利200610019533.7公开了一种方镁石-碳化硅-碳复合材料及其制备方法，这种复合材料能够用于冶金炉及容器的内衬，同时对钢水增碳行为比传统复合材料要低得多，能够满足洁净钢冶炼的需要。美国专利US 6464932公开了一种不烧含碳耐火材料，其中的氧化铝-碳化硅-碳不烧耐火材料能够应用于鱼雷罐等铁水装载容器，这种耐火材料如果应用于KR预处理脱硫铁水包，受脱硫剂影响，其侵蚀速率将增加，使用寿命降低。中国专利200710040413.2公开了一种矾土基红柱石-SiC-C质砖、制作方法及其应用，这种砖在组分中引入两种规格红柱石，这种砖在使用过程中发生二次莫来石反应，形成莫来石网络框架，金属铝粉和金属硅粉复合使用，不仅能够提高材料的抗氧化性，而且有利于提高材料的中、高温物理性能，将这种砖用于300吨铁水包，使用寿命提高达到700～800炉，并且，异常结构性剥落减少，冲击区熔损减轻、包壁裂纹扩展抑制，但是在铁水包采用KR铁水预处理工艺时，这种砖侵蚀速率有上升的趋势。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种用作铁水装载容器内衬，在铁水预处理过程中能够降低内衬侵蚀率、提高内衬使用寿命的复合耐火材料及其制备方法。
本发明提供的复合耐火材料的各组分质量百分数包括：电熔和/或烧结镁铝尖晶石：60～75%，碳化硅：5～17%，石墨：5～15%，添加剂：1～10%，外加前述各组分总质量3～5%的树脂结合剂。
作为优选，所述电熔或烧结镁铝尖晶石包括颗粒和/或细粉，所述碳化硅包括颗粒和/或细粉。
作为优选，所述颗粒粒径小于等于5mm，所述细粉粒径小于等于0.088mm。
作为优选，所述添加剂选自Al粉、Si粉、MgAl合金粉、氮化硅铁粉、硅线石粉、蓝晶石粉，氧化铝粉中的一种或者它们的混合物，
所述硅线石粉和/或蓝晶石粉的粒径小于等于0.2mm，
所述Al粉和/或Si粉和/或MgAl合金粉和/或氮化硅铁粉的粒径小于等于0.088mm，
氧化铝粉的粒径小于等于5μm。
作为优选，所述树脂结合剂为液态酚醛树脂。
作为优选，所述复合耐火材料的常温耐压强度大于35MPa，显气孔率小于10%，密度大于2.75g/cm3。
基于本发明提供的复合耐火材料的制备方法包括以下步骤：
按照质量百分数取电熔或烧结镁铝尖晶石：60～75%，碳化硅：5～17%，石墨：5～15%，添加剂：1～10%，外加前述各组分总质量3～5%的树脂结合剂，形成第Ⅰ中间产物；
对所述第Ⅰ中间产物进行成型处理，形成第Ⅱ中间产物；
对所述第Ⅱ中间产物进行热处理，得到所述复合耐火材料。
作为优选，所述混合是经用高速混炼机混合45min实现的。
作为优选，所述成型处理是采用1000t摩擦压砖机实现的。
作为优选，所述热处理需要36h，同时，在最高温度240℃保温5h。
本发明提供的复合耐火材料将镁铝尖晶石作为主要成份引入，形成了镁铝尖晶石－碳化硅－碳质耐火材料，与氧化铝相比较，镁铝尖晶石降低了与脱硫渣中的CaO的反应性，因而提高了材料的抗渣性能，降低了侵蚀速率，有利于提高预脱硫铁水包的寿命。本发明提供的复合耐火材料可以应用于钢铁冶金高温容器，特别是作为炼铁用铁水包的内衬，可以满足预处理铁水包冶炼要求。
具体实施方式
为了深入了解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供的复合耐火材料的各组分质量百分数包括：电熔和/或烧结镁铝尖晶石：60～75%，碳化硅：5～17%，石墨：5～15%，添加剂：1～10%，外加前述各组分总质量3～5%的树脂结合剂。
其中，电熔或烧结镁铝尖晶石包括颗粒和/或细粉，碳化硅包括颗粒和/或细粉。
其中，颗粒粒径小于等于5mm，细粉粒径小于等于0.088mm。
其中，添加剂选自Al粉、Si粉、MgAl合金粉、氮化硅铁粉、硅线石粉、蓝晶石粉，氧化铝粉中的一种或者它们的混合物，
硅线石粉和/或蓝晶石粉的粒径小于等于0.2mm，
Al粉和/或Si粉和/或MgAl合金粉和/或氮化硅铁粉的粒径小于等于0.088mm，
氧化铝粉的粒径小于等于5μm。
其中，树脂结合剂为液态酚醛树脂。
其中，复合耐火材料的常温耐压强度大于35MPa，显气孔率小于等于10%，密度大于2.75g/cm3。
基于本发明提供的复合耐火材料的制备方法包括以下步骤：
步骤1：按照质量百分数取电熔或烧结镁铝尖晶石：60～75%，碳化硅：5～17%，石墨：5～15%，添加剂：1～10%，外加前述各组分总质量3～5%的树脂结合剂进行混合，形成第Ⅰ中间产物；
其中，混合是经用高速混炼机混合45min实现的。
步骤2：对第Ⅰ中间产物进行成型处理，形成第Ⅱ中间产物；
其中，成型处理是采用1000t摩擦压砖机实现的。
步骤3：对第Ⅱ中间产物进行热处理，得到复合耐火材料。
其中，所述热处理需要36h，同时，在最高温度240℃保温5h。
实施例1
参见表1，按实施例1进行配料，经高速混练机混合45min后，经1000t摩擦压砖机成型，在最高温度240℃保温5小时保温条件下热处理36小时，制得常温耐压强度大于35MPa，显气孔率小于等于10％，体积密度大于2.75g/cm3的本发明提供的复合耐火材料定型制品。
实施例2
参见表1，按实施例2进行配料，经高速混练机混合45min后，经1000t摩擦压砖机成型，在最高温度240℃保温5小时保温条件下热处理36小时，制得常温耐压强度大于35MPa，显气孔率小于等于10％，体积密度大于2.75g/cm3的本发明提供的复合耐火材料定型制品。
实施例3
参见表1，按实施例3进行配料，经高速混练机混合45min后，经1000t摩擦压砖机成型，在最高温度240℃保温5小时保温条件下热处理36小时，制得常温耐压强度大于40MPa，显气孔率小于10％，体积密度大于2.75g/cm3的一种不烧烧结尖晶石－碳化硅－碳质耐火材料定型制品。
实施例4
参见表1，按实施例4进行配料，经高速混练机混合45min后，经1000t摩擦压砖机成型，在最高温度240℃保温5小时保温条件下热处理36小时，制得常温耐压强度大于35MPa，显气孔率小于10％，体积密度大于2.75g/cm3的一种不烧尖晶石－碳化硅－碳质耐火材料定型制品。
实施例5
参见表1，按实施例5进行配料，经高速混练机混合45分钟后，经1000t摩擦压砖机成型，在最高温度240℃保温5小时保温条件下热处理36小时，制得常温耐压强度大于35MPa，显气孔率小于等于10％，体积密度大于2.75g/cm3的本发明提供的复合耐火材料定型制品。
本发明提供的复合耐火材料将镁铝尖晶石作为主要成份引入，形成了镁铝尖晶石－碳化硅－碳质耐火材料，与氧化铝相比较，镁铝尖晶石降低了与脱硫渣中的CaO的反应性，因而提高了材料的抗渣性能，降低了侵蚀速率，有利于提高预脱硫铁水包的寿命。本发明提供的复合耐火材料可以应用于钢铁冶金高温容器，特别是作为炼铁用铁水包的内衬，可以满足预处理铁水包冶炼要求。
表1实施例1～实施例5中各组分规格及质量百分数
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种复合耐火材料，其特征在于，各组分质量百分数包括：电熔和/或烧结镁铝尖晶石：60～75%，碳化硅：5～17%，石墨：5～15%，添加剂：1～10%，外加前述各组分总质量3～5%的树脂结合剂；
所述电熔或烧结镁铝尖晶石包括颗粒和/或细粉，所述碳化硅包括颗粒和/或细粉；
所述颗粒粒径小于等于5mm，所述细粉粒径小于等于0.088mm；
所述树脂结合剂为液态酚醛树脂。
2.根据权利要求1所述的复合耐火材料，其特征在于，所述添加剂选自Al粉、Si粉、MgAl合金粉、氮化硅铁粉、硅线石粉、蓝晶石粉，氧化铝粉中的一种或者它们的混合物，
所述硅线石粉和/或蓝晶石粉的粒径小于等于0.2mm，
所述Al粉和/或Si粉和/或MgAl合金粉和/或氮化硅铁粉的粒径小于等于0.088mm，
氧化铝粉的粒径小于等于5μm。
3.根据权利要求1所述的复合耐火材料，其特征在于，所述复合耐火材料的常温耐压强度大于35MPa，显气孔率小于10%，密度大于2.75g/cm3。
4.基于权利要求1所述的复合耐火材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照质量百分数取电熔或烧结镁铝尖晶石：60～75%，碳化硅：5～17%，石墨：5～15%，添加剂：1～10%，外加前述各组分总质量3～5%的树脂结合剂进行混合，形成第Ⅰ中间产物；
对所述第Ⅰ中间产物进行成型处理，形成第Ⅱ中间产物；
对所述第Ⅱ中间产物进行热处理，得到所述复合耐火材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述混合是经用高速混炼机混合45min实现的。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述成型处理是采用1000t摩擦压砖机实现的。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述热处理需要36h，同时，在最高温度240℃保温5h。
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