CN106588058A - 一种铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料及制法 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了一种铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料，组成为刚玉质原料65‑75份、碳化硅5‑10份、碳粉10‑20份、防氧化剂1‑3份、外加结合剂热固性酚醛树脂为其他原料总重3‑5％，防氧化剂为金属粉末或者硅粉末；制备步骤为混料、模具内行高压成型；然后常温‑220℃烘干，时间大于30小时；4‑10小时逐渐降温，硬化后出炉。本发明选取的原料组成合理，产品成本低，易于推广使用；所用原料具有多种不同粒度区间，堆积密度大，产品强度高、耐磨性能好，防酸性和碱性渣渗效果强，热震稳定性强，高温性能优异，使用寿命长。

Description

一种铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料及制法
技术领域
本发明涉及一种铁水熔炼及大型容器工作层用刚玉-碳化硅-碳复合材料技术，特别是一种铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料及制法。
背景技术
作为高炉设备部分工作层、铁水包、混铁车和专用包所用的耐火材料，钢铁企业为保障生产的连续性同时降低生产成本，就要求这些高炉设备、铁水包、混铁车和专用包所用的耐火材料所用的耐火材料均有长寿命的作用。
高炉铁水熔炼及大型容器工作层耐火材料内衬，通常分为渣线、渣线以下和铁水冲击垫衬等部位。这些部位主要受到铁水和铁渣对耐火材料的冲刷和侵蚀及多次热震造成材料的裂纹和剥落。
为了防止高炉铁水熔炼及大型容器工作层耐火材料内衬遭受高温铁水和铁渣的强烈冲刷磨损、铁渣的渗透和侵蚀作用、间歇操作带来的温度剧变作用对工作层材料的损坏，需要研制一种高温性能优异、气孔率低、抗侵蚀性强、热震稳定性和耐磨性好，抗熔渣渗透性能优异，整体性良好、使用寿命长的材料，可以用于一种铁水熔炼及大型容器工作层。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料及制法，提供一种高温性能优异、气孔率低、抗侵蚀性强、热震稳定性和耐磨性好，抗熔渣渗透性能优异，整体性良好、使用寿命长的一种铁水熔炼及大型容器工作层用超细碳结合的高强Al2O3-SiC-C复合材料。
为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
一种铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料，属于Al2O3-SiC-C复合材料，其组成为：刚玉质原料65-75份、碳化硅5-10份、碳粉10-20份、防氧化剂1-3份、外加结合剂；外加结合剂的加入量为刚玉质原料、碳化硅质原料、鳞片石墨、合成的尖晶石和防氧化剂的总重量的3-5％，上述组成均为质量份，所述的外加结合剂为热固性酚醛树脂，碳粉为超细鳞片石墨、炭黑、石油焦粉中的一种或多种任意比例的混合物；防氧化剂为金属粉末或者硅粉末。
具体的，所述的刚玉质原料是电熔棕刚玉、电熔白刚玉、电熔致密刚玉、板状刚玉中的一种或几种任意比例的混合物，其平均粒度小于8mm。
具体的，所述的碳化硅质原料是含量大于98%的黑碳化硅、含量大于90%的黑碳化硅中的一种或两种，其平均粒度小于3mm。
具体的，所述的鳞片石墨原料是碳含量大于98%或碳含量大于95%中的一种或两种的混合物，其平均粒度小于0.088mm。
具体的，所述的炭黑是是碳含量大于95%或碳含量大于90%中的一种或两种的混合物，其平均粒度小于5μm。
具体的，所述的石油焦粉是碳含量大于95%或碳含量大于90%中的一种或两种的混合物，其平均粒度小于5μm。
具体的，所述的防氧化剂为Al粉、Si粉、Ti粉中的一种或几种任意比例的混合物，其平均粒度小于0.088mm。
一种铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料的制备方法，特征在于制备步骤为：
步骤一、按照质量份刚玉质原料65-75份、碳化硅10-15份、防氧化剂1-3份、碳粉10-20份，外加结合剂为其他原料总量3-5％放入强力混砂机预混20-35min，将混合好的料备用；外加结合剂为热固性酚醛树脂；防氧化剂为金属粉末或者硅粉末；
步骤二、将混合好的料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；
步骤三、将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度为常温-220℃，时间大于30小时；
步骤四、保温结束后，逐渐降温，时间为4-10小时，硬化后出炉，即制成铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料。
通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
本发明引入超细碳粉，形成碳结合，其它所用原料具有多种不同粒度区间，堆积密度大，产品强度高、耐磨性能好，防酸性和碱性渣渗效果强，热震稳定性强，高温性能优异，使用寿命长。
本发明的铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料具有以下性能：气孔率≤5％，体积密度≥3.1g/cm3；常温耐压强度≥50MPa；高温抗折强度8MPa；热震稳定性好，1100℃，水冷，10次；荷重软化温度≥1770℃。
具体实施方式
下面结合实施例对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。
实施例1
1、刚玉质原料67份、碳化硅10份、防氧化剂3份、炭黑20份、外加结合剂热固性酚醛树脂3％分别称量，备用。其中，防氧化剂为硅粉。
2、将超细鳞片石墨、炭黑、石油焦粉先预混，然后在强力混砂机中以先加入刚玉质原料、碳化硅大、中颗粒，再加入外加结合剂热固性酚醛树脂，最后炭黑细粉加入，混料20～35分钟；
3、将混练好的料在1000t以上的摩擦压砖机上成型；
4、将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度常温-210℃，时间32小时；保温结束后，逐渐降温，时间为9小时，硬化后出炉，制成铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料。
实施例2
1、刚玉质原料70 份、碳化硅10份、防氧化剂2份、鳞片石墨18份、外加结合剂热固性酚醛树脂3％分别称量，备用；其中，防氧化剂为铝粉；
2、将鳞片石墨细粉先预混，然后在强力混砂机中以先加入刚玉质原料、碳化硅大、中颗粒，再加入外加结合剂热固性酚醛树脂，最后鳞片石墨细粉加入，混料20～35分钟；
3、将混练好的料在1000t以上的摩擦压砖机上成型；
4、将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度常温-210℃，时间32小时；保温结束后，逐渐降温，时间为9小时，硬化后出炉，制成铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料。
实施例3
1、刚玉质原料75份、碳化硅8份、防氧化剂钛粉2份、鳞片石墨15份、外加结合剂热固性酚醛树脂3％放入强力混砂机预混20-35min，将混合好的料备用；
2、将鳞片石墨细粉先预混，然后在强力混砂机中以先加入刚玉质原料、碳化硅大、中颗粒，再加入外加结合剂热固性酚醛树脂，最后鳞片石墨细粉加入，混料20～35分钟；
3、将混练好的料在1000t以上的摩擦压砖机上成型；
4、将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度常温-210℃，时间32小时；保温结束后，逐渐降温，时间为9小时，硬化后出炉，制成铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料。

Claims (8)

1.一种铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料，属于Al2O3-SiC-C复合材料，其特征是：组成为：刚玉质原料65-75份、碳化硅5-10份、碳粉10-20份、防氧化剂1-3份、外加结合剂；外加结合剂的加入量为刚玉质原料、碳化硅质原料、鳞片石墨、合成的尖晶石和防氧化剂的总重量的3-5％，上述组成均为质量份，所述的外加结合剂为热固性酚醛树脂，碳粉为超细鳞片石墨、炭黑、石油焦粉中的一种或多种任意比例的混合物；防氧化剂为金属粉末或者硅粉末。
2.根据权利要求1所述铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料，其特征是：所述的刚玉质原料是电熔棕刚玉、电熔白刚玉、电熔致密刚玉、板状刚玉中的一种或几种任意比例的混合物，其平均粒度小于8mm。
3.根据权利要求1所述铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料，其特征是：所述的碳化硅质原料是含量大于98%的黑碳化硅、含量大于90%的黑碳化硅中的一种或两种，其平均粒度小于3mm。
4.根据权利要求1所述铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料，其特征是：所述的鳞片石墨原料是碳含量大于98%的石墨或碳含量大于95%的石墨的一种或两种的混合物，其平均粒度小于0.088mm。
5.根据权利要求1所述铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料，其特征是：所述的炭黑是碳含量大于95%的炭黑或碳含量大于90%的炭黑的一种或两种的混合物，其平均粒度小于5μm。
6.根据权利要求1所述铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料，其特征是：所述的石油焦粉是碳含量大于95%的石油焦粉或碳含量大于90%的石油焦粉中的一种或两种的混合物，其平均粒度小于5μm。
7.根据权利要求1所述铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料，其特征是：所述的防氧化剂为Al粉、Si粉、Ti粉中的一种或几种任意比例的混合物，其平均粒度小于0.088m。
8.一种铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料的制备方法，特征在于：制备步骤为：
步骤一、按照质量份刚玉质原料65-75份、碳化硅10-15份、防氧化剂1-3份、碳粉10-20份，外加结合剂为其他原料总量3-5％放入强力混砂机预混20-35min，将混合好的料备用；外加结合剂为热固性酚醛树脂；防氧化剂为金属粉末或者硅粉末；
步骤二、将混合好的料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；
步骤三、将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度为常温-220℃，时间大于30小时；
步骤四、保温结束后，逐渐降温，时间为4-10小时，硬化后出炉，即制成铁水熔炼及大型容器工作层用高强复合材料。
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