CN103601520B - 鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖及其制备方法，涉及耐火砖及其制备方法领域，所述耐火砖按重量份数计，其原料组成为：25~35份特级矾土熟料、15~25份粒径为0.2~1mm的刚玉颗粒、3~5份酚醛树脂、12~18份刚玉细粉、10~15份SiC细粉、3~5份粒径为1~5μm的氧化铝微粉、8~15份天然鳞片石墨以及2~4份Si粉；所述耐火砖内部生成有Si3N4、Si2N2O和Sialon非氧化物增强相。所述耐火砖的制备方法包括混料、成形以及氮化处理步骤。本发明的鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖与传统鱼雷罐用Al2O3-SiC-C砖相比，能够大幅提高砖体的热态强度、抗冲刷性和热震稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及耐火砖及其制备方法领域，具体为一种鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖及其制备方法。
背景技术
鱼雷罐用耐火砖主要为Al2O3-SiC-C质，为了适应鱼雷罐内不同区域的工作环境，其组成在鱼雷罐内的冲击区、渣线区和铁线区有所微调。根据鱼雷罐的使用条件，其在频繁的接铁水、倒铁水过程中，内衬所用的Al2O3-SiC-C耐火砖主要的损毁方式是受铁水冲蚀、熔渣侵蚀以及热震损伤，因此，鱼雷罐用Al2O3-SiC-C砖尤其需要具备高的抗热震稳定性、热态强度和抗渣侵蚀性。
传统鱼雷罐用Al2O3-SiC-C砖为树脂结合的不烧砖，经低温烘烤后直接使用，属于碳结合状态，砖体内部处于热力学不平衡状态，因此在高温下使用过程中砖体内部会继续发生反应而影响Al2O3-SiC-C砖的热态强度、耐冲刷性以及高温体积稳定性等，降低了Al2O3-SiC-C砖的使用寿命。
发明内容
本发明的目的就是提供一种鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖及其制备方法，通过合理选择耐火砖各组分的粒度以及配比，并在传统鱼雷罐用Al2O3-SiC-C砖制备工艺的基础上进行工艺改进，从而提高鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖的热态强度和耐冲刷性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖，按重量份数计，其原料组成为：25~35份特级矾土熟料、15~25份粒径为0.2~1mm的刚玉颗粒、3~5份酚醛树脂、12~18份刚玉细粉、10~15份SiC细粉、3~5份粒径为1~5μm的氧化铝微粉、8~15份天然鳞片石墨以及2~4份Si粉；所述耐火砖内部生成有Si3N4、Si2N2O和Sialon非氧化物增强相；
所述特级矾土熟料分为3~5mm、1~3mm、0~1mm三个粒度等级，三个粒度的重量比为25~30：5~10：15~20；
所述SiC细粉和Si粉的粒径为120目、200目和325目中的一种或几种；
所述刚玉为棕刚玉、电熔白刚玉或者致密刚玉。
所述鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）、混料：先将特级矾土熟料和刚玉颗粒在强制混碾机内混碾5~10分钟，然后向强制混碾机内加入酚醛树脂再混碾5~10分钟，之后加入天然鳞片石墨再混碾5~10分钟，最后加入刚玉细粉、SiC细粉、氧化铝微粉以及Si粉，再继续混碾10~20分钟，制成混合料，备用；
（2）、成型：将步骤（1）混碾后的混合料在压砖机上压制成型，然后将成型后的砖坯在200℃下烘烤24小时，取出备用；
（3）、氮化处理：将步骤（2）低温烘烤后的耐火砖置于氮化炉内，保持氮化炉内氮气分压为0.1~0.2MPa，并在1400~1450℃下烧成36~72h，然后自然冷却至室温即得产品。
有益效果：本发明通过调整传统鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖的原料配方，并对其各组成成分的粒度及配比进行优化，能够使耐火砖组分中的颗粒料和细粉料之间结合形成致密均匀的组织结构，增强耐火砖的常温和高温强度。同时，优化传统鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖的制备工艺，增加了氮化处理的工艺过程，并通过控制氮化处理的氮气分压、温度和时间等工艺参数，从而使砖体基质中的Si粉、SiC粉以及Al2O3组分在高温氮气气氛下可发生原位反应生成Si3N4、Si2N2O以及Sialon等非氧化物增强相。与传统的碳结合鱼雷罐用Al2O3-SiC-C砖相比，本发明产品能够大幅提高Al2O3-SiC-C砖的热态强度、抗冲刷性和热震稳定性，同时还可以增强耐火砖的抗氧化性，尤其适用于鱼雷罐的冲击区、铁线区部位，可显著提高砖的使用寿命，达到更好的使用效果。
具体实施方式
鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖，按重量份数计，其原料组成为：25~35份特级矾土熟料、15~25份粒径为0.2~1mm的刚玉颗粒、3~5份酚醛树脂、12~18份刚玉细粉、10~15份SiC细粉、3~5份粒径为1~5μm的氧化铝微粉、8~15份天然鳞片石墨以及2~4份Si粉；所述耐火砖内部生成有Si3N4、Si2N2O和Sialon非氧化物增强相；
所述特级矾土熟料分为3~5mm、1~3mm、0~1mm三个粒度等级，三个粒度的重量比为25~30：5~10：15~20；
所述SiC细粉和Si粉的粒径为120目、200目和325目中的一种或几种；
所述刚玉为棕刚玉、电熔白刚玉或者致密刚玉。
所述鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）、混料：先将特级矾土熟料和刚玉颗粒在强制混碾机内混碾5~10分钟，然后向强制混碾机内加入酚醛树脂再混碾5~10分钟，之后加入天然鳞片石墨再混碾5~10分钟，最后加入刚玉细粉、SiC细粉、氧化铝微粉以及Si粉，再继续混碾10~20分钟，制成混合料，备用；
（2）、成型：将步骤（1）混碾后的混合料在压砖机上压制成型，然后将成型后的砖坯在200℃下烘烤24小时，取出备用；
（3）、氮化处理：将步骤（2）低温烘烤后的耐火砖置于氮化炉内，保持氮化炉内氮气分压为0.1~0.2MPa，并在1400~1450℃下烧成36~72h，然后自然冷却至室温即得产品。
实施例1
鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖，按重量份数计，其原料组成为：30份重量比为25：10：20的粒径分别为3~5mm、1~3mm和0~1mm的特级矾土熟料、20份粒径为0.2~1mm的棕刚玉颗粒、3份酚醛树脂、15份粒径为325目的棕刚玉细粉、12份粒径为200目的SiC细粉、3份粒径为1~5μm的氧化铝微粉、10份粒径为100目的天然鳞片石墨以及4份粒径为200目的Si粉；所述耐火砖内部生成有Si3N4、Si2N2O和Sialon非氧化物增强相。
上述鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖的制备方法为：先将特级矾土熟料和刚玉颗粒在强制混碾机内混碾5分钟，然后向强制混碾机内加入酚醛树脂再混碾5分钟，之后加入天然鳞片石墨再混碾5分钟，最后加入刚玉细粉、SiC细粉、氧化铝微粉以及Si粉，再继续混碾20分钟，制成混合料备用；将混碾后的混合料在1000t摩擦压砖机上压制成型，然后将成型后的砖坯在200℃下烘烤24小时，取出备用；将低温烘烤后的耐火砖置于氮化炉内，保持氮化炉内氮气分压为0.1MPa，并在1400℃下烧36h，然后自然冷却至室温即得产品。
实施例2
鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖，按重量份数计，其原料组成为：25份重量比为30：10：15的粒径分别为3~5mm、1~3mm和0~1mm的特级矾土熟料、25份粒径为0.2~1mm的电熔白刚玉颗粒、3份酚醛树脂、12份粒径为200目的电熔白刚玉细粉、15份粒径为325目的SiC细粉、5份粒径为1~5μm的氧化铝微粉、8份粒径为100目的天然鳞片石墨以及2份粒径为325目的Si粉；所述耐火砖内部生成有Si3N4、Si2N2O和Sialon非氧化物增强相。
上述鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖的制备方法为：先将特级矾土熟料和刚玉颗粒在强制混碾机内混碾10分钟，然后向强制混碾机内加入酚醛树脂再混碾10分钟，之后加入天然鳞片石墨再混碾10分钟，最后加入刚玉细粉、SiC细粉、氧化铝微粉以及Si粉，再继续混碾10分钟，制成混合料备用；将混碾后的混合料在630t摩擦压砖机上压制成型，然后将成型后的砖坯在200℃下烘烤24小时，取出备用；将低温烘烤后的耐火砖置于氮化炉内，保持氮化炉内氮气分压为0.2MPa，并在1450℃下烧48h，然后自然冷却至室温即得产品。
实施例3
鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖，按重量份数计，其原料组成为：35份重量比为30：5：20的粒径分别为3~5mm、1~3mm和0~1mm的特级矾土熟料、15份粒径为0.2~1mm的棕刚玉颗粒、5份酚醛树脂、18份粒径为200目的棕刚玉细粉、10份粒径为200目的SiC细粉、5份粒径为1~5μm的氧化铝微粉、15份粒径为100目的天然鳞片石墨以及2份粒径为200目的Si粉；所述耐火砖内部生成有Si3N4、Si2N2O和Sialon非氧化物增强相。
上述鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖的制备方法为：先将特级矾土熟料和刚玉颗粒在强制混碾机内混碾5分钟，然后向强制混碾机内加入酚醛树脂再混碾10分钟，之后加入天然鳞片石墨再混碾5分钟，最后加入刚玉细粉、SiC细粉、氧化铝微粉以及Si粉，再继续混碾15分钟，制成混合料备用；将混碾后的混合料在630t摩擦压砖机上压制成型，然后将成型后的砖坯在200℃下烘烤24小时，取出备用；将低温烘烤后的耐火砖置于氮化炉内，保持氮化炉内氮气分压为0.15MPa，并在1430℃下烧36h，然后自然冷却至室温即得产品。
实施例4
鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖，按重量份数计，其原料组成为：25份重量比为25：8：16的粒径分别为3~5mm、1~3mm和0~1mm的特级矾土熟料、15份粒径为0.2~1mm的致密刚玉颗粒、5份酚醛树脂、15份粒径为120目的致密刚玉细粉、15份粒径为200目的SiC细粉、3份粒径为1~5μm的氧化铝微粉、15份粒径为120目的天然鳞片石墨以及4份粒径为200目的Si粉；所述耐火砖内部生成有Si3N4、Si2N2O和Sialon非氧化物增强相。
上述鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖的制备方法为：先将特级矾土熟料和刚玉颗粒在强制混碾机内混碾5分钟，然后向强制混碾机内加入酚醛树脂再混碾10分钟，之后加入天然鳞片石墨再混碾5分钟，最后加入刚玉细粉、SiC细粉、氧化铝微粉以及Si粉，再继续混碾20分钟，制成混合料备用；将混碾后的混合料在1000t摩擦压砖机上压制成型，然后将成型后的砖坯在200℃下烘烤24小时，取出备用；将低温烘烤后的耐火砖置于氮化炉内，保持氮化炉内氮气分压为0.1MPa，并在1400℃下烧72h，然后自然冷却至室温即得产品。
Claims (2)
1.鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖，其特征在于：按重量份数计，其原料组成为：25~35份特级矾土熟料、15~25份粒径为0.2~1mm的刚玉颗粒、3~5份酚醛树脂、12~18份刚玉细粉、10~15份SiC细粉、3~5份粒径为1~5μm的氧化铝微粉、8~15份天然鳞片石墨以及2~4份Si粉；所述耐火砖内部生成有Si3N4、Si2N2O和Sialon非氧化物增强相；
所述特级矾土熟料分为3~5mm、1~3mm、0~1mm三个粒度等级，三个粒度的重量比为25~30：5~10：15~20；
所述SiC细粉和Si粉的粒径为120目、200目和325目中的一种或几种；
所述刚玉为棕刚玉、电熔白刚玉或者致密刚玉。
2.如权利要求1所述的鱼雷罐用Al2O3-SiC-C耐火砖的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、混料：先将特级矾土熟料和刚玉颗粒在强制混碾机内混碾5~10分钟，然后向强制混碾机内加入酚醛树脂再混碾5~10分钟，之后加入天然鳞片石墨再混碾5~10分钟，最后加入刚玉细粉、SiC细粉、氧化铝微粉以及Si粉，再继续混碾10~20分钟，制成混合料，备用；
（2）、成型：将步骤（1）混碾后的混合料在压砖机上压制成型，然后将成型后的砖坯在200℃下烘烤24小时，取出备用；
（3）、氮化处理：将步骤（2）低温烘烤后的耐火砖置于氮化炉内，保持氮化炉内氮气分压为0.1~0.2MPa，并在1400~1450℃下烧成36~72h，然后自然冷却至室温即得产品。
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