CN104446561A - 一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料及其制备方法，其原料按百分比由以下成分组成：黑碳化硅细粉70~80%，单质硅细粉18~25%，硅溶胶1~5%，结合剂1~3%。本发明制作工艺简单，在烧成过程中表面可形成薄致密层，不仅可以减少碳化硅的进一步氧化，而且还具有自修复功能，使得本发明热稳定性好、耐压和抗折强度大。

Description

一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料及其制备方法

技术领域

    本发明涉及一种耐火材料，具体涉及一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料及其制备方法。

背景技术

所谓干熄焦，是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法。干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。

我国前期的干熄焦炉的耐火材料都是成套的从国外引进，近年来，中国的干熄焦技术及干熄焦设备用的耐火材料得到飞速发展，已经逐步取代进口耐火材料，干熄焦装置斜道区耐火材料使用环境恶劣，对材料的强度、耐磨性及热震稳定性提出了很高的要求，国内现有的耐火材料大都无法满足它的特殊要求，这使得斜道区耐火材料的使用寿命远远低于其它部位的耐火材料，而且斜道区耐火材料一旦严重损坏无法有效修补，从斜道往上必须全部拆除更换新的耐火材料，这样不仅造成耐火材料的单耗上升，还造成干熄焦装置熄焦能力降低。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种强度高、耐磨性和热震稳定性好且具有自修复功能的干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料，其原料按百分比由以下成分组成：黑碳化硅细粉70~80%，单质硅细粉18~25%，硅溶胶1~5%，结合剂1~3%。

优选地，所述黑碳化硅细粉粒径<30μm。

优选地，所述单质硅细粉粒径<0.08mm。

优选地，所述结合剂为羧甲基纤维素。

一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料的制备方法，包括以下步骤：

1）首先将黑碳化硅细粉、单质硅细粉和结合剂放置于球磨机内粉磨5~10分钟；

    2）然后将上述所得混合粉和硅溶胶放入搅拌机内搅拌5~8分钟，将搅拌机内的混合物放入高强摩擦压力机内压制成型；

3）在温度为120~200℃下烘干，在干燥窑内至少干燥24h后，放置于高温箱式硅钼棒电阻炉烧制成品。

优选地，所述步骤3）中的烧制温度为1400~1550℃。

有益效果：本发明与现有技术相比，采用非氧化物作为原料，并且采用氧化烧成工艺，使产品在烧成过程中表面形成薄致密层，不仅可以减少碳化硅的进一步氧化，而且该产品具有自修复功能，显著提升了产品的热稳定性（1100℃水冷热震稳定性超过50次以上），常温耐压强度大于170Mpa，高温抗折强度大于45Mpa，产品的耐磨性达到cm3≦4。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

实施例1

本发明提供一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料，其原料按百分比由以下成分组成：黑碳化硅细粉70%，单质硅细粉25%，硅溶胶2%，羧甲基纤维素3%。

所述黑碳化硅细粉粒径为28μm，所述单质硅细粉粒径为0.07mm。

1）首先将黑碳化硅细粉、单质硅细粉和羧甲基纤维素放置于球磨机内粉磨5分钟；

    2）然后将上述所得混合粉和硅溶胶放入搅拌机内搅拌5分钟，将搅拌机内的混合物放入高强摩擦压力机内压制成型；

3）在温度为120℃下烘干，在干燥窑内干燥24h后，放置于烧制温度为1400℃的高温箱式硅钼棒电阻炉内烧制成品。

通过电镜对本实施例所得成品进行观察，发现成品试样致密，且基质分散均匀，基质部分含二氧化硅14.8%、单质硅0.4%、黑碳化硅69.6%、孔隙率为15.2%。硅溶胶在热处理过程中形成的纳米粒子和单质硅氧化得到的二氧化硅均有利于促进材料的烧结，使材料最终具有较高的耐压和抗折强度。

本实施例中所得的干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料，显气孔率为10~10.8%，常温耐压强度为175~185Mpa，高温抗折强度为50~60Mpa，水冷热震稳定性55次不开裂。

实施例2

本发明提供一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料，其原料按百分比由以下成分组成：黑碳化硅细粉80%，单质硅细粉18%，硅溶胶1%，羧甲基纤维素1%。

所述黑碳化硅细粉粒径为27μm，所述单质硅细粉粒径为0.06mm。

1）首先将黑碳化硅细粉、单质硅细粉和羧甲基纤维素放置于球磨机内粉磨10分钟；

    2）然后将上述所得混合粉和硅溶胶放入搅拌机内搅拌8分钟，将搅拌机内的混合物放入高强摩擦压力机内压制成型；

3）在温度为200℃下烘干，在干燥窑内干燥26h后，放置于烧制温度为1550℃的高温箱式硅钼棒电阻炉内烧制成品。

通过电镜对本实施例所得成品进行观察，发现成品试样致密，且基质分散均匀，基质部分含二氧化硅15.8%、单质硅0.3%、黑碳化硅68.8%、孔隙率为15.1%。硅溶胶在热处理过程中形成的纳米粒子和单质硅氧化得到的二氧化硅均有利于促进材料的烧结，使材料最终具有较高的耐压和抗折强度。

本实施例中所得的干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料，显气孔率为10.5~11.5%，常温耐压强度为179~188Mpa，高温抗折强度为48~55Mpa，水冷热震稳定性50次不开裂。

实施例3

本发明提供一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料，其原料按百分比由以下成分组成：黑碳化硅细粉75%，单质硅细粉20%，硅溶胶3%，羧甲基纤维素2%。

所述黑碳化硅细粉粒径为26μm，所述单质硅细粉粒径为0.06mm。

1）首先将黑碳化硅细粉、单质硅细粉和羧甲基纤维素放置于球磨机内粉磨7分钟；

    2）然后将上述所得混合粉和硅溶胶放入搅拌机内搅拌6分钟，将搅拌机内的混合物放入高强摩擦压力机内压制成型；

3）在温度为160℃下烘干，在干燥窑内干燥27h后，放置于烧制温度为1480℃的高温箱式硅钼棒电阻炉内烧制成品。

通过电镜对本实施例所得成品进行观察，发现成品试样致密，且基质分散均匀，基质部分含二氧化硅16.5%、单质硅0.5%、黑碳化硅68.9%、孔隙率为14.1%。硅溶胶在热处理过程中形成的纳米粒子和单质硅氧化得到的二氧化硅均有利于促进材料的烧结，使材料最终具有较高的耐压和抗折强度。

本实施例中所得的干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料，显气孔率为11.3~11.9%，常温耐压强度为172~179Mpa，高温抗折强度为49~55Mpa，水冷热震稳定性52次不开裂。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料，其特征在于：其原料按百分比由以下成分组成：黑碳化硅细粉70~80%，单质硅细粉18~25%，硅溶胶1~5%，结合剂1~3%。

2.根据权利要求1所述的一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料，其特征在于：所述黑碳化硅细粉粒径<30μm。

3.根据权利要求1所述的一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料，其特征在于：所述单质硅细粉粒径<0.08mm。

4.根据权利要求1所述的一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料，其特征在于：所述结合剂为羧甲基纤维素。

5.一种根据权利要求1所述的一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

   1）首先将黑碳化硅细粉、单质硅细粉和结合剂放置于球磨机内粉磨5~10分钟；

   2）然后将上述所得混合粉和硅溶胶放入搅拌机内搅拌5~8分钟，将搅拌机内的混合物放入高强摩擦压力机内压制成型；

   3）在温度为120~200℃下烘干，在干燥窑内至少干燥24h后，放置于高温箱式硅钼棒电阻炉烧制成品。

6.根据权利要求5所述的一种干熄焦炉用高强度碳化硅耐火材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中的烧制温度为1400~1550℃。