CN103145432B - 一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料的制备方法 - Google Patents

一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103145432B
CN103145432B CN201310096692.XA CN201310096692A CN103145432B CN 103145432 B CN103145432 B CN 103145432B CN 201310096692 A CN201310096692 A CN 201310096692A CN 103145432 B CN103145432 B CN 103145432B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ferro
silicon nitride
resistance
refractory
brown alundum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310096692.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103145432A (zh
Inventor
李勇
张军杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201310096692.XA priority Critical patent/CN103145432B/zh
Publication of CN103145432A publication Critical patent/CN103145432A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103145432B publication Critical patent/CN103145432B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明涉及一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料及其制备方法,属于耐火材料领域。该复合耐火材料按重量百分比计的原料组成为55-88%的棕刚玉、1-25%的活性氧化铝、5-30%的氮化硅铁,外加上述原料总量2-6%的酚醛树脂为结合剂。生产时按配比称取各种原料,混合均匀,经混炼得到泥料,然后压制成型,在120℃-600℃下干燥5-25h。该产品具有氧化物-非氧化物复合的结构,有优良的物理性能指标:显气孔率3-12%、体积密度2.95-3.33g/cm3、常温耐压强度105-265MPa、高温抗折强度12-56Mpa。本发明产品无需高温烧成,原料价格低廉,大大降低了生产成本,并且适应了RH精炼用无铬化耐火材料的需求。

Description

一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料的制备方法
技术领域
本发明涉及制备一种RH精炼用耐火材料,尤其涉及一种RH精炼用的不烧氮化硅铁-棕刚玉复合无铬化耐火材料及其制备方法,属于耐火材料领域。
背景技术
近几年来,随着冶金工业的迅速发展,对钢材质量的要求越来越高,而且纯净钢的需求量不断增加,因而促进了RH多功能精炼技术的迅速发展。
在RH精炼炉中,内衬经受着高强度的钢液冲刷,渣侵蚀以及巨大的温差变化,因此对耐火材料抗渣性、热震性的性能都有较高的要求。通常使用的镁铬砖在热震稳定性和抗渣性等方面表现都比较出色,是现在我国大多数钢厂炉外精炼设备中所广泛使用的内衬材料。但是,含Cr2O3 的耐火材料在氧化性气氛或大量碱性氧化物如K2O、Na2O、CaO等存在时,在一定温度下其三价铬(Cr3+)会转变为六价铬(Cr6+) ,六价铬是一种对人类健康有严重危害的物质。因此研发出一种不含铬元素的耐火材料取代镁铬砖刻不容缓。
氮化硅铁是氮化硅与铁及硅铁的复合材料,普遍采用以FeSi75铁合金为原料经高温直接氮化制备合成,氮化硅铁的出现实现了氮化物的低成本生产,其原因在于合成氮化物的硅源使用相对便宜的FeSi75铁合金以替代昂贵的金属硅。板状刚玉和白刚玉是以优质氧化铝粉为主要原料,而棕刚玉是以铝矾土为主要原料,相比之下棕刚玉的成本较低。
洪彦若等在研究非氧化物复合材料时,提出了金属塑性相复合耐火材料的理论及实现该材料的工艺,即过渡塑性相工艺。在刚性的无机氧化物中加入一定量的金属,金属的大部分为过渡塑性相,少部分为金属塑性相。两者初始时均起塑性成型作用,在常温压制成型时金属的塑性使刚性成型转变为塑性成型,提高制坯的密度和降低气孔率;在烧结过程,金属液化或软化,充填空隙,起助烧剂作用,提高制品致密度。区别之处在于烧结过程,过渡塑性相的金属与环境气氛及材料发生了反应,生成了非金属增强相,提高材料的高温强度和抗热震性。
为了满足RH精炼用耐火材料无铬化的发展要求,本发明以过渡塑性理论为基础,将氮化硅铁以细粉形式加入,使得耐火材料基质中同时存在高温增强相和塑性相,并且氮化硅铁、氮化硅、硅铁等都具有良好的抗侵蚀性,制备出一种低成本的优良无铬化耐火材料。
发明内容
本发明旨在制备出一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料,其无需高温烧成、生产工序简单,原料价格低廉,大大降低了生产成本。同时产品具有强度高、热震稳定性好、抗侵蚀性好、寿命长等特点,满足了RH精炼用耐火材料无铬化的需要。
本发明的技术方案:
一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料,其特征在于:按重量百分比计,所述耐火材料原料组成为55-88%的棕刚玉、1-25%的活性氧化铝、5-30%的氮化硅铁,外加上述原料总量2-6%的酚醛树脂为结合剂。
所述棕刚玉有3-1mm、1-0.1mm及0-0.1mm三种粒度,所述活性氧化铝的粒度为0-0.1mm,所述氮化硅铁的粒度为0-0.1mm。原料中三种不同粒度的比例为:
3≤粒度<1mm   45-65%
1≤粒度<0.1mm   18-30%
0.1≤粒度<0mm  17-30%  。
所述不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料的制备方法,其特征在于:按配比称取各种原料,混合均匀,经混炼得到泥料,然后加压成型,在120-600℃下干燥5-25h。 
本发明的积极效果:
1、本发明利用过渡塑性相工艺制备了氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料。其无需高温烧成、生产工序简单,原料价格低廉,大大降低了生产成本。
2、本发明所得产品为氧化物和非氧化物结合的无碳耐火材料,其中硅铁合金降低材料的气孔率并发挥着塑性相的作用,提高材料的韧性和抗热震性能,同时硅铁合金使制品氧位降低,不会对洁净钢产生O污染。
3、Si3N4高温下被氧化为Si2N2O,两者均为高熔点化合物;Fi3Si高温抗氧化性好,故本产品具有很好的抗氧化性。
4、本发明产品不含易于钢液发生反应的化学成分,氮化硅铁的存在使得产品具有优良的抗侵蚀性。
5、本发明产品具有优良的物理性能指标。显气孔率3-12%、体积密度2.95-3.33g/cm3、常温耐压强度105-265MPa、高温抗折强度12-56Mpa。
8、本发明的耐火材料能满足钢铁行业RH精炼的需求,适应了RH精炼用耐火材料无铬化的发展要求,并且生产成本大大降低,市场潜力大,适宜于推广应用,将具有良好的经济和社会效益。
具体实施方式
实施例1:一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料的制备方法,按重量百分比计,原料组成为:83%的棕刚玉、7%的活性氧化铝、10%的氮化硅铁,外加4%的热固性酚醛树脂。
生产时,先按配比称取各种原料,混合均匀,经混炼得到泥料,然后经摩擦压力机压制成型,在120-600℃下干燥9h。
所述粉料为粒度小于325目的氮化硅铁、活性氧化铝及部分棕刚玉,所述骨料为粒度为3-1mm、1-0.1mm的棕刚玉。
所得产品的性能指标为:显气孔率4.0%,体积密度3.30g/cm3,常温耐压强度240MPa,高温抗折强度19MPa,其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。
实施例2:生产工艺和实施例1相同,不同之处在于:
按重量百分比计,原料组成为:78%的棕刚玉、7%的活性氧化铝、15%的氮化硅铁,外加4%的热固性酚醛树脂。所得产品的性能指标为:显气孔率5.7%,体积密度3.16g/cm3,常温耐压强度168MPa,高温抗折强度23MPa,其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。
实施例3:生产工艺和实施例1相同,不同之处在于:
按重量百分比计,原料组成为:76%的刚玉、4%的活性氧化铝、20%的氮化硅铁,外加4%的热固性酚醛树脂。所得产品的性能指标为:显气孔率6.9%,体积密度3.11/cm3,常温耐压强度149MPa,高温抗折强度36MPa,其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。
实施例4:生产工艺和实施例1相同,不同之处在于:
按重量百分比计,原料组成为:74%的刚玉、1%的活性氧化铝、25%的氮化硅铁,外加4%的热固性酚醛树脂。所得产品的性能指标为:显气孔率8.3%,体积密度3.05g/cm3,常温耐压强度128MPa,高温抗折强度48MPa,其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。

Claims (3)

1.一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料,其特征在于:按重量百分比计,所述耐火材料原料组成为55-88%的棕刚玉、1-25%的活性氧化铝、5-30%的氮化硅铁,外加上述原料总量2-6%的酚醛树脂为结合剂;所述棕刚玉有3-1mm、1-0.1mm及0.1-0mm三种粒度,所述活性氧化铝粒度为0-0.1mm,所述氮化硅铁粒度为0-0.1mm;原料中三种不同粒度的比例为:
3≤粒度<1mm   45-65%
1≤粒度<0.1mm  18-30%
0.1≤粒度<0mm  17-30%    。
2.根据权利要求1所述的不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料的制备方法,其特征在于:按配比称取各种原料,混合均匀,经混炼得到泥料,然后加压成型,在120-600℃下干燥5-25h。
3.根据权利要求1或2所述的不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料,其特征在于:利用过渡塑性相工艺,生产出一种氧化物和非氧化物复合的无碳耐火材料,其中硅铁合金降低材料的气孔率并发挥着塑性相的作用,提高材料的韧性和抗热震性能,同时硅铁合金使制品氧位降低,不会对洁净钢产生O污染;Si3N4高温下被氧化为Si2N2O,两者均为高熔点化合物,Fi3Si高温抗氧化性好,均不易与钢液发生化学反应,使得产品具有很好的抗氧化性和抗侵蚀性;生产工序简单、无需高温烧成,适应了RH精炼用耐火材料无铬化的发展要求。
CN201310096692.XA 2013-03-25 2013-03-25 一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料的制备方法 Expired - Fee Related CN103145432B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310096692.XA CN103145432B (zh) 2013-03-25 2013-03-25 一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310096692.XA CN103145432B (zh) 2013-03-25 2013-03-25 一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103145432A CN103145432A (zh) 2013-06-12
CN103145432B true CN103145432B (zh) 2015-01-07

Family

ID=48543818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310096692.XA Expired - Fee Related CN103145432B (zh) 2013-03-25 2013-03-25 一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103145432B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104628403A (zh) * 2015-02-12 2015-05-20 宜兴市国强炉业有限公司 多元高强耐磨复合涂料及其制备方法
CN105523751A (zh) * 2015-12-21 2016-04-27 北京科技大学 一种水泥窑窑口用棕刚玉-氮化硅铁复合材料的制备方法
CN114988855B (zh) * 2022-05-12 2023-03-21 湖南湘钢瑞泰科技有限公司 一种转炉挡渣免烧免浸复合滑板砖及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101429038B (zh) * 2007-11-07 2012-07-25 鞍钢集团耐火材料公司 一种树脂结合含碳耐火材料的加料方式
CN101851106B (zh) * 2010-04-08 2013-01-09 营口鲅鱼圈耐火材料有限公司 抗氧化铝质不烧碳砖及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103145432A (zh) 2013-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101429037B (zh) 一种铝碳滑板砖及其制造方法
CN103588494B (zh) 滑板砖及其制备方法
CN102757241B (zh) 一种炮泥及其用途
CN102584293B (zh) 一种镁锆碳质滑动水口的制备方法
CN102093065B (zh) 一种以复合镁砂为主要原料的镁碳砖及制备方法
CN103030410B (zh) 铝镁铬复合尖晶石砖
CN101723685A (zh) 镁铝尖晶石炮泥
CN103420683A (zh) 一种中包用低碳刚玉尖晶石冲击砖及其制备方法
CN104261848A (zh) 一种含氧化铬的莫来石砖及其制备方法
CN105198457A (zh) 一种转炉挡渣内水口砖及其制备方法
CN106966739A (zh) 一种改良的rh喷补料
CN103011867B (zh) 一种不烧Al-Al2O3无碳复合滑板的制备方法
CN103145432B (zh) 一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料的制备方法
CN104529494B (zh) 水泥窑过渡带用氮化硅铁-铝铬渣耐火材料及制备方法
CN100519005C (zh) 一种采用不烧工艺生产的铝碳锆质滑动水口砖
CN102775171B (zh) 树脂结合铝镁质耐火材料
CN110511003A (zh) 一种Ti(C,N)固溶体结合刚玉质耐火材料及其制备方法
CN100497244C (zh) 炭复合砖及其生产方法
CN110550940A (zh) 一种Ti(C,N)固溶体结合刚玉-尖晶石质耐火材料及其制备方法
CN103145433B (zh) 一种不烧氮化硅铁-尖晶石-刚玉复合耐火材料及制备方法
CN103214256B (zh) Al23O27N5结合的刚玉质复合滑板及其制备方法
CN103304245B (zh) 一种不烧氮化硅铁-氧化铝复合无碳滑板及其制备方法
CN104311053A (zh) 连铸机中间包用高强耐冲刷浇注料
CN110436902A (zh) RH精炼炉用SiC-AlN固溶体结合棕刚玉耐火材料及其制备方法
CN103896606A (zh) 一种高炉陶瓷杯用耐火材料

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150107

Termination date: 20210325

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee