CN105198463A - 一种耐腐蚀的碳化硅砖 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀的碳化硅砖的生产工艺：按重量份配备如下原料：碳化硅微粉60-69份、碳化硅纳米粉3-5份，石墨粉：5-10份，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉0.9份，白云母粉0.8-1.1份，六方氮化硼粉：2.8份，方解石粉；混捏，将捏好的糊料在模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成。本发明的碳化硅砖其耐腐蚀性能好，使用寿命长，导热系数低，更加节能环保。

Description

一种耐腐蚀的碳化硅砖
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种耐腐蚀的碳化硅砖及其制备工艺。
背景技术
碳化硅砖是以SiC为主要原料制成的耐火材料。含SiC72%～99%。分为黏土结合、Si3N4结合、Sialon结合、β-SiC结合、Si2ON2结合和重结晶等碳化硅砖。
在高炉使用过程中，容易造成炉身中上部炉衬严重破坏的因素是，当高炉炉腹、炉腰、炉身下部受到严重侵蚀后，使炉身中上部失去支托而造成的垮落。因此炉衬材料材质的改进对于抵抗煤气化学侵蚀及固态物料磨蚀，从而做到十年无中修，极大的提高了经济效益。有中国专利提供过一种纳米微孔碳化硅砖，按重量份计有以下原料制备而成：碳化硅：65-75份，石墨：5-10份，金属硅：5-10份，a-AL2O3：3-5份，氮化物：3-5份，沥青13-15份，树脂：3-5份。其加入金属硅等超微粉添加剂，经高温晶化处理，使其抵抗钾、钠等碱金属侵蚀能力更强，抗热震性能的大幅提高，抵抗物料的机械冲刷和剥蚀性能更加优良。但是在实践中发现，其铁水溶蚀指数仍然高达26%以上，导热系数也比较高，不利于节能环保。
本发明旨在提供一种耐腐蚀的碳化硅砖及其制备工艺，其耐腐蚀性能好，使用寿命长，导热系数低，更加节能环保。
发明内容
本发明针对现有技术中的缺点，提供一种耐腐蚀的碳化硅砖及其制备工艺，其耐腐蚀性能好，使用寿命长，导热系数低，更加节能环保。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐腐蚀的碳化硅砖的生产工艺：
（1）配料：
按重量份配备如下原料：碳化硅微粉60-69份（粒径15μm）、碳化硅纳米粉（粒径为30-60nm）3-5份，石墨粉（粒径20-25μm）：5-10份，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为20nm）0.9份，白云母粉0.8-1.1份（粒径5μm），六方氮化硼粉（粒径50μm）：2.8份，方解石粉（粒径120μm）；
配制好后球磨5min混合均匀；
（2）混捏：
将混合好的干原料，置于密闭混捏锅中在150℃温度下进行混捏15min，然后加入树脂2份，进行抽真空混捏20-25min；
（3）烧结成型
将捏好的糊料在模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为2步：
第一步，以5℃/min的升速从室温升到700℃，保温10min；
第二步，以10℃/min的升速从室温升到1600-1630℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
本发明的有益之处在于：
（1）本发明的碳化硅砖耐腐蚀性能好，使用寿命长，导热系数低，更加节能环保。
（2）本发明从原料配方上进行了优化，包括物质的组分，粒径的选择，制得的碳化硅砖性能好，而且不含沥青，制作过程更安全环保。
（3）本发明还从烧结工艺上进行了优化，进行了两步法烧结保温成型，其晶华效果更好，可提高碳化硅砖的性能。
具体实施方式
实施例1：
耐腐蚀的碳化硅砖的生产工艺：
（1）配料：
按重量份配备如下原料：碳化硅微粉60份（粒径15μm）、碳化硅纳米粉（粒径为60nm）3份，石墨粉（粒径25μm）：5份，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为20nm）0.9份，白云母粉1.1份（粒径5μm），六方氮化硼粉（粒径50μm）：2.8份，方解石粉（粒径120μm）；
配制好后球磨5min混合均匀；
（2）混捏：
将混合好的干原料，置于密闭混捏锅中在150℃温度下进行混捏15min，然后加入树脂2份，进行抽真空混捏20min；
（3）烧结成型
将捏好的糊料在模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为2步：
第一步，以5℃/min的升速从室温升到700℃，保温10min；
第二步，以10℃/min的升速从室温升到1630℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
实施例2：
耐腐蚀的碳化硅砖的生产工艺：
（1）配料：
按重量份配备如下原料：碳化硅微粉69份（粒径15μm）、碳化硅纳米粉（粒径为30nm）5份，石墨粉（粒径20μm）：10份，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为20nm）0.9份，白云母粉0.8份（粒径5μm），六方氮化硼粉（粒径50μm）：2.8份，方解石粉（粒径120μm）；
配制好后球磨5min混合均匀；
（2）混捏：
将混合好的干原料，置于密闭混捏锅中在150℃温度下进行混捏15min，然后加入树脂2份，进行抽真空混捏25min；
（3）烧结成型
将捏好的糊料在模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为2步：
第一步，以5℃/min的升速从室温升到700℃，保温10min；
第二步，以10℃/min的升速从室温升到1600℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
实施例3：
耐腐蚀的碳化硅砖的生产工艺：
（1）配料：
按重量份配备如下原料：碳化硅微粉61份（粒径15μm）、碳化硅纳米粉（粒径为40nm）4份，石墨粉（粒径24μm）：6份，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为20nm）0.9份，白云母粉1.0份（粒径5μm），六方氮化硼粉（粒径50μm）：2.8份，方解石粉（粒径120μm）；
配制好后球磨5min混合均匀；
（2）混捏：
将混合好的干原料，置于密闭混捏锅中在150℃温度下进行混捏15min，然后加入树脂2份，进行抽真空混捏21min；
（3）烧结成型
将捏好的糊料在模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为2步：
第一步，以5℃/min的升速从室温升到700℃，保温10min；
第二步，以10℃/min的升速从室温升到1623℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
实施例4：
耐腐蚀的碳化硅砖的生产工艺：
（1）配料：
按重量份配备如下原料：碳化硅微粉68份（粒径15μm）、碳化硅纳米粉（粒径为50nm）3份，石墨粉（粒径21μm）：9份，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为20nm）0.9份，白云母粉0.9份（粒径5μm），六方氮化硼粉（粒径50μm）：2.8份，方解石粉（粒径120μm）；
配制好后球磨5min混合均匀；
（2）混捏：
将混合好的干原料，置于密闭混捏锅中在150℃温度下进行混捏15min，然后加入树脂2份，进行抽真空混捏24min；
（3）烧结成型
将捏好的糊料在模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为2步：
第一步，以5℃/min的升速从室温升到700℃，保温10min；
第二步，以10℃/min的升速从室温升到1607℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
实施例5：
对比例1，不采取分步烧结法：
碳化硅砖的生产工艺：
（1）配料：
按重量份配备如下原料：碳化硅微粉62份（粒径15μm）、碳化硅纳米粉（粒径为38nm）4份，石墨粉（粒径23μm）：7份，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为20nm）0.9份，白云母粉1.1份（粒径5μm），六方氮化硼粉（粒径50μm）：2.8份，方解石粉（粒径120μm）；
配制好后球磨5min混合均匀；
（2）混捏：
将混合好的干原料，置于密闭混捏锅中在150℃温度下进行混捏15min，然后加入树脂2份，进行抽真空混捏22min；
（3）烧结成型
将捏好的糊料在模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，以10℃/min的升速从室温升到1615℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
实施例6：
对比例2，原料的粒径控制不落入本发明的范围内。
碳化硅砖的生产工艺：
（1）配料：
按重量份配备如下原料：碳化硅微粉67份（粒径28μm）、碳化硅纳米粉（粒径为20nm）5份，石墨粉（粒径80μm）：8份，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为50nm）0.9份，白云母粉0.8份（粒径19μm），六方氮化硼粉（粒径90μm）：2.8份，方解石粉（粒径30μm）；
配制好后球磨5min混合均匀；
（2）混捏：
将混合好的干原料，置于密闭混捏锅中在150℃温度下进行混捏15min，然后加入树脂2份，进行抽真空混捏23min；
（3）烧结成型
将捏好的糊料在模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为2步：
第一步，以5℃/min的升速从室温升到700℃，保温10min；
第二步，以10℃/min的升速从室温升到1629℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
实施例7：
对试样的性能进行测试，结果如下表所示：
铁水溶蚀指数/% 耐火度/℃ 抗压强度/MPa 600℃下导热系数 W/m*k 抗碱性能
实施例1 8.9 1911 105 19.9 优
实施例2 9.3 1923 100 20.7 优
实施例3 11.5 1988 117 21.1 优
实施例4 10.2 1909 123 20.3 优
实施例5 16.1 1250 39 23.1 优
实施例6 19.8 1380 23 21.9 优
由此可见，本发明的碳化硅砖耐铁水腐蚀，抗压强度大，导热系数低；此外，还观察到抗渣侵蚀性非常好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种耐腐蚀的碳化硅砖的生产方法，其步骤如下：
（1）配料：
按重量份配备如下原料：碳化硅微粉60-69份、碳化硅纳米粉3-5份，石墨粉：5-10份，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉0.9份，白云母粉0.8-1.1份，六方氮化硼粉：2.8份，方解石粉；
配制好后球磨5min混合均匀；
(2）混捏：
将混合好的干原料，置于密闭混捏锅中在150℃温度下进行混捏15min，然后加入树脂2份，进行抽真空混捏20-25min；
（3）烧结成型
将捏好的糊料在模具中浇注成型，自然干燥后脱模，干燥好的湿坯在电炉中烧成，烧制分为2步：
第一步，以5℃/min的升速从室温升到700℃，保温10min；
第二步，以10℃/min的升速从室温升到1600-1630℃，保温2h后随炉冷却既得成品。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于:
步骤（1）按重量份配备如下原料：碳化硅微粉60-69份（粒径15μm）、碳化硅纳米粉（粒径为30-60nm）3-5份，石墨粉（粒径20-25μm）：5-10份，质量分数为99.9%的α-Al2O3纳米粉（粒径为20nm）0.9份，白云母粉0.8-1.1份（粒径5μm），六方氮化硼粉（粒径50μm）：2.8份，方解石粉（粒径120μm）。
3.权利要求1-2所述的方法制备得到的耐腐蚀的碳化硅砖。
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