CN113461410A - 一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖及其生产方法 - Google Patents

一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖及其生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113461410A
CN113461410A CN202110827856.6A CN202110827856A CN113461410A CN 113461410 A CN113461410 A CN 113461410A CN 202110827856 A CN202110827856 A CN 202110827856A CN 113461410 A CN113461410 A CN 113461410A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mullite
granularity
plate brick
particle size
raw materials
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.)
Granted
Application number
CN202110827856.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113461410B (zh
Inventor
赵臣瑞
岳茜
李宏宇
李勇
牛智旺
梁保青
关斌斌
尚俊利
韩彦峰
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.)
Henan Rongjin High Temperatrue Materials Co ltd
Original Assignee
Henan Rongjin High Temperatrue Materials Co ltd
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 Henan Rongjin High Temperatrue Materials Co ltd filed Critical Henan Rongjin High Temperatrue Materials Co ltd
Priority to CN202110827856.6A priority Critical patent/CN113461410B/zh
Publication of CN113461410A publication Critical patent/CN113461410A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113461410B publication Critical patent/CN113461410B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/101—Refractories from grain sized mixtures
    • C04B35/103—Refractories from grain sized mixtures containing non-oxide refractory materials, e.g. carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62204—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802—Powder coating materials
    • C04B35/62828—Non-oxide ceramics
    • C04B35/62836—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C04B2235/3463—Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3856—Carbonitrides, e.g. titanium carbonitride, zirconium carbonitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3865—Aluminium nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3895—Non-oxides with a defined oxygen content, e.g. SiOC, TiON
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/402—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

本发明提供一种添加氮化钛包裹莫来石的Al‑Al2O3滑板砖及其生产方法。按重量百分比计，原料组成为：54‑74％的刚玉、6‑12％活性氧化铝微粉、10‑30％的电熔莫来石、5‑10％的金属铝粉，外加上述原料总量3‑4％的热固性酚醛树脂。通过引入氮化钛包裹的电熔莫来石原料，并利用金属结合技术，克服了传统滑板砖对碳的依赖，解决了含碳耐火材料碳含量降低对其抗侵蚀性、热震稳定性的不利影响，采用免烧免浸生产工艺，降低了生产成本，缩短了生产周期，同时又使滑板砖具有强度、抗氧化性、热震稳定性、抗侵蚀性优越，使用寿命长、安全系数高等特点。

Description

一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖及其生产方法，属于功能耐火材料技术领域。
背景技术
我国中低品位矾土储量巨大，约占矾土资源的60％，实现中低品位矾土资源的高效、综合利用是实现耐火行业持续绿色发展的重要途径。利用中低品位矾土通过电熔法制备莫来石，形成的电熔莫来石形成其固有的针状结构，莫来石是常压下Al2O3-SiO2系统中唯一稳定的二元化合物，其熔点为1890±90℃。具有耐火度高、抗热震性能好、荷重软化温度高、抗蠕变、高温体积稳定性好、抗化学侵蚀、电绝缘性强等性质，属高级耐火材料，有利于提高耐火材料的综合性能。中低品位矾土制备的莫来石中TiO2含量较高。TiO2会反应生成碳氮化钛固溶体固溶在莫来石中。碳氮化钛固溶体是一种性能优良的非氧化物陶瓷材料，具有高熔点、高硬度、耐侵蚀和优异的抗氧化性等特性，在一些研究中表明，碳氮化钛固溶体的存在能显著增强莫来石陶瓷材料的强度和硬度，并且有利于莫来石的致密化。
非氧化物具有高温性能优异、热膨胀系数小、抗侵蚀性好的特点，使其成为碳的理想替代材料，非氧化物耐火材料的应用，使得耐火材料的转向新型非氧化物-氧化物复合耐火材料的方向发展，氧化物-非氧化物耐火材料与含碳耐火材料相比具有较好的抗氧化性。滑板砖通常采用含碳耐火材料，使其具有优异的抗侵蚀性和热震稳定性，然而含碳耐火材料在高温下易发生碳氧化，破坏产品结构，影响制品寿命，并且在使用过程中容易污染钢水，不符合洁净钢的冶炼要求，限制了其应用。研发既能适应普通钢的连铸又能适应特殊钢的连铸，同时满足生产洁净钢和品种钢冶炼要求的无碳滑板，势在必行。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖及其生产方法。通过引入氮化钛包裹的电熔莫来石原料，并利用金属结合技术，克服了传统滑板砖对碳的依赖，解决了含碳耐火材料碳含量降低对其抗侵蚀性、热震稳定性的不利影响，采用免烧免浸生产工艺，降低了生产成本，缩短了生产周期，同时又使滑板砖具有强度、抗氧化性、热震稳定性、抗侵蚀性优越，使用寿命长、安全系数高等特点。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖，按重量百分比计，原料组成为：54-74％的刚玉、6-12％活性氧化铝微粉、10-30％的电熔莫来石、5-10％的金属铝粉，外加上述原料总量3-4％的热固性酚醛树脂。
所述刚玉为板状刚玉，其粒度范围为：1mm<粒度1≤2mm、0.5mm<粒度2≤1mm、0.044mm<粒度3≤0.5mm、0<粒度4≤0.044mm，不同粒度的重量比为：粒度1：粒度2：粒度3：粒度4＝0-20：18-22：20-24：11-14。
所述活性氧化铝微粉的型号为RG4000和CL370，RG4000和CL370的重量比为1:1。
所述电熔莫来石的粒度范围为：1mm≤粒度≤2mm。
所述电熔莫来石是利用中低品位或废弃矾土，经过2000℃高温电熔制备得到的，按重量百分比计，电熔莫来石的主要组分重量含量为Al2O3：70-75％，SiO2：10-15％，TiO2：5-8％。
所述滑板砖的生产方法，包括以下步骤：
(1)将电熔莫来石在氮气气氛下，于1300℃热处理5-8h，得到氮化钛包裹的电熔莫来石原料，备用；
(2)按配比称取各原料，先将除酚醛树脂外的所有原料投入高速混练机中，以200-300转/分钟的转速混合2-5min，然后向高速混练机中加入酚醛树脂，继续以200-300转/分钟的转速混练30-40min后，得到成型用泥料，在温度20-35℃，湿度40-50％的恒温恒湿条件下困料8-12h后进行压制成型，得到滑板砖坯体；
(3)将坯体自然干燥24h后，送入干燥器烘干，干燥温度为200-230℃，在此温度下干燥8-10h；
(4)干燥后产品再经加箍、磨制、涂布，即制成本发明产品。
干燥器升温时在100℃之前的升温速率为5-10℃/h，100℃之后的升温速率为10-15℃/h。
本发明有益效果：
本发明利用中低品位或废弃矾土制备的含Ti2O3电熔莫来石，制备了添加氮化钛包裹的莫来石的Al-Al2O3滑板砖，该产品制备原料中不含碳，产品无需沥青浸渍，具有节能和环保优势，降低了生产成本，提高经济效益，为大力发展国家产业政策鼓励的节能型、利废型、保健型、生态型的耐火材料技术和产品提供了参考。
1、本发明产品的混料过程使用高速混练机，采用所有原料一次性投入混料的工艺路线，打破了传统先加颗粒料，再加树脂，最后加入预混合粉料的原料分次加入的混料方式，提高了泥料的稳定性。
2、本发明产品中加入电熔莫来石原料，该原料采用中低品位或废弃矾土制备而成，使用前经过1300℃氮气气氛下热处理，在莫来石外层形成氮化钛非氧化物层，经过热处理后的莫来石含有莫来石、氧化铝、碳氮化钛、氮化钛等物相，该莫来石具有传统莫来石低热膨胀系数的特点，同时还具有碳氮化钛和氮化钛熔点高、耐磨性好、抗氧化性强、抗侵蚀性好的特点，并具有良好的导热性和化学稳定性的优异性能，能改善滑板砖的热震稳定性。
3、本发明产品在使用过程中原位生成Ti(C,N)和Al2OC-AlN等非氧化物增强相，提升了滑板的高温使用性能。其中，电熔莫来石中的Ti2O3与酚醛树脂残碳或者N2反应分别形成TiC、TiN，TiC与TiN固溶形成Ti(C,N)；金属铝在高温熔融状态下与氮气或Al2O3反应分别生成AlN、Al2O，AlN、Al2O与酚醛树脂的残碳反应生成Al2OC-AlN固溶体。与采用传统滑板相比，在滑板材料组成设计、提高富钛耐火原料利用价值方面有创新，实现了含高钛的低品位或废弃矾土的高效利用，又降低了滑板制备过程中对烧结刚玉的依赖。
4、本发明所得产品为金属和非金属结合滑板，非氧化物结合相一方面通过电熔莫来石原料预处理，在莫来石原料外层形成氮化钛非氧化物包裹层，将该非氧化物直接引入到滑板砖中改善滑板砖的性能，另一方面莫来石中的Ti在高温下原位生成碳氮化钛非氧化物增强相，改善滑板砖的性能。
5、本发明产品的无碳滑板砖，只有少量的树脂残碳，在很大程度上减小了滑动机构对钢液的增碳污染，为洁净钢的发展提供基础和保证；
6、本发明产品无需高温烧成，无需沥青浸渍和干馏工序，简化了生产工序，大大降低了生产成本；
7、经测试，本发明产品的性能指标为：显气孔率3-8％、体积密度3.00-3.15g/cm3、常温耐压强度140-210MPa、常温抗折强度13-18MPa，高温抗折强度30-55MPa。根据YB/T5049-2019《滑板砖》行业标准中HBLT-80牌号(不浸渍)指标要求：显气孔率≤13％、体积密度≥2.90g/cm3、常温耐压强度≥80MPa。本发明各项理化性能均达到行业标准，说明本发明产品具有较好的物理性能。
附图说明
图1热处理前电熔莫来石原料的XRD图；
图2热处理后电熔莫来石原料的XRD图；
图3所得滑板砖产品使用后的XRD图；
其中，X1、X2、X3分别对应实施例1、实施例2、实施例3所得滑板砖产品；
图4所得滑板砖产品使用后，产品中Ti(C,N)的SEM图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
实施例1：
一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖，按重量百分比计，原料组成为：74％的板状刚玉、3％的CL370、3％的RG4000、10％的电熔莫来石、10％的金属铝粉，外加上述原料总量3％的热固性酚醛树脂。
板状刚玉的粒度范围为：1mm<粒度1≤2mm、0.5mm<粒度2≤1mm、0.044mm<粒度3≤0.5mm、0<粒度4≤0.044mm，不同粒度的重量比为：粒度1：粒度2：粒度3：粒度4＝20：22：20：12。
电熔莫来石的粒度范围为：1≤粒度≤2mm；电熔莫来石是利用中低品位或废弃矾土经过2000℃高温电熔制备的含Ti2O3电熔莫来石，按重量百分比计，电熔莫来石的主要组分重量含量为Al2O3：70-75％，SiO2：10-15％，TiO2：5-8％。
该滑板砖的生产方法，包括以下步骤：
(1)将电熔莫来石在氮气气氛下，于1300℃热处理5-8h，得到氮化钛包裹的电熔莫来石原料，备用；
其中，热处理前后电熔莫来石原料的X射线衍射(XRD)图，如图1(热处理前)、图2(热处理后)所示。
(2)按配比称取各原料，先将除酚醛树脂外的所有原料投入高速混练机中，以200-300转/分钟的转速混合2-5min，然后向高速混练机中加入酚醛树脂，继续以200-300转/分钟的转速混练30-40分钟后，得到成型用泥料，在温度20-35℃，湿度40％-50％的恒温恒湿条件下困料8-12小时后进行压制成型，得到滑板砖坯体；
(3)将坯体自然干燥24小时后，送入干燥器烘干，干燥温度为200-230℃，100℃之前的升温速率为5-10℃/h，100℃之后的升温速率为10-15℃/h，干燥温度达到目标温度后保温8-10h；
其中，由于热固性酚醛树脂的特性，100℃之前树脂聚合反应进行，此时为树脂分子链结构形成的关键，升温不宜过快，升温过快会导致固化的结构破坏，使固化后的结构强度降低。
(4)干燥后产品再经加箍、磨制、涂布，即制成本发明产品。
其中，所得产品使用后的XRD图谱如图3(X1)所示，扫描电子显微镜(SEM)图如图4(右图为左图的局部放大图)所示，并对图4中点2处进行EDS能谱分析，结果如下表1(点2位置上各原子的百分比at％)所示。结合图3、图4和表1可知，所的产品在高温使用过程中原位生成Ti(C,N)和Al2OC-AlN等非氧化物增强相。
表1图4中点2的EDS能谱分析结果(at％)
项目 Si Al O N C Ti
点2 6.23 11.38 45.66 6.03 9.92 20.78
所得产品的性能指标为：显气孔率3％、体积密度3.15g/cm3、常温耐压强度210MPa、常温抗折强度18MPa，高温抗折强度(1400℃×0.5h埋碳)55MPa。残余抗折强度保持率72.8％(1100℃风冷3次)，产品的热震稳定性和强度较好。
实施例2：
一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖，按重量百分比计，原料组成为：64％的板状刚玉、3％的CL370、3％的RG4000、20％的电熔莫来石、10％的金属铝粉，外加上述原料总量3.5％的热固性酚醛树脂。
板状刚玉的粒度范围为：1mm<粒度1≤2mm、0.5mm<粒度2≤1mm、0.044mm<粒度3≤0.5mm、0<粒度4≤0.044mm，不同粒度的重量比为：粒度1：粒度2：粒度3：粒度4＝10：22：20：12。
电熔莫来石的粒度范围为：1≤粒度≤2mm；电熔莫来石是利用中低品位或废弃矾土经过2000℃高温电熔制备的含Ti2O3电熔莫来石，按重量百分比计，电熔莫来石的主要组分重量含量为Al2O3：70-75％，SiO2：10-15％，TiO2：5-8％。
该滑板砖的生产方法与实施例1相同，所得产品的性能指标为：显气孔率5.7％、体积密度3.08g/cm3、常温耐压强度184MPa、常温抗折强度16MPa，高温抗折强度(1400℃×0.5h埋碳)53MPa。残余抗折强度保持率75.9％(1100℃风冷3次)，产品的热震稳定性和强度较好。
实施例3：
一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖，按重量百分比计，原料组成为：54％的板状刚玉、3％的CL370、3％的RG4000、30％的电熔莫来石、10％的金属铝粉，外加上述原料总量4％的热固性酚醛树脂。
板状刚玉的粒度范围为：1mm<粒度1≤2mm、0.5mm<粒度2≤1mm、0.044mm<粒度3≤0.5mm、0<粒度4≤0.044mm，不同粒度的重量比为：粒度1：粒度2：粒度3：粒度4＝0：22：20：12。
电熔莫来石的粒度范围为：1≤粒度≤2mm；电熔莫来石是利用中低品位或废弃矾土经过2000℃高温电熔制备的含Ti2O3电熔莫来石，按重量百分比计，电熔莫来石的主要组分重量含量为Al2O3：70-75％，SiO2：10-15％，TiO2：5-8％。
该滑板砖的生产方法与实施例1相同，所得产品的性能指标为：显气孔率8％、体积密度3.00g/cm3、常温耐压强度175MPa、常温抗折强度14MPa，高温抗折强度50MPa。残余抗折强度保持率83.4％(1100℃风冷3次)，产品的热震稳定性和强度较好。
实施例4：
一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖，按重量百分比计，原料组成为：64％的板状刚玉、4％的CL370、4％的RG4000、20％的电熔莫来石、8％的金属铝粉，外加上述原料总量3.5％的热固性酚醛树脂。
板状刚玉的粒度范围为：1mm<粒度1≤2mm、0.5mm<粒度2≤1mm、0.044mm<粒度3≤0.5mm、0<粒度4≤0.044mm，不同粒度的重量比为：粒度1：粒度2：粒度3：粒度4＝10：22：20：12。
电熔莫来石的粒度范围为：1≤粒度≤2mm；电熔莫来石是利用中低品位或废弃矾土经过2000℃高温电熔制备的含Ti2O3电熔莫来石，按重量百分比计，电熔莫来石的主要组分重量含量为Al2O3：70-75％，SiO2：10-15％，TiO2：5-8％。
该滑板砖的生产方法与实施例1相同，所得产品的性能指标为：显气孔率6.2％、体积密度3.07g/cm3、常温耐压强度172MPa、常温抗折强度15MPa，高温抗折强度(1400℃×0.5h埋碳)42MPa。残余抗折强度保持率74.5％(1100℃风冷3次)，产品的热震稳定性和强度较好。
实施例5：
一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖，按重量百分比计，原料组成为：63％的板状刚玉、6％的CL370、6％的RG4000、20％的电熔莫来石、5％的金属铝粉，外加上述原料总量3.5％的热固性酚醛树脂。
板状刚玉的粒度范围为：1mm<粒度1≤2mm、0.5mm<粒度2≤1mm、0.044mm<粒度3≤0.5mm、0<粒度4≤0.044mm，不同粒度的重量比为：粒度1：粒度2：粒度3：粒度4＝10：20：22：11。
电熔莫来石的粒度范围为：1≤粒度≤2mm；电熔莫来石是利用中低品位或废弃矾土经过2000℃高温电熔制备的含Ti2O3电熔莫来石，按重量百分比计，电熔莫来石的主要组分重量含量为Al2O3：70-75％，SiO2：10-15％，TiO2：5-8％。
该滑板砖的生产方法与实施例1相同，所得产品的性能指标为：显气孔率6.8％、体积密度3.06g/cm3、常温耐压强度140MPa、常温抗折强度13MPa，高温抗折强度(1400℃×0.5h埋碳)30MPa。残余抗折强度保持率70.4％(1100℃风冷3次)，产品的热震稳定性和强度较好。
实施例6：
一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖，按重量百分比计，原料组成为：63％的板状刚玉、6％的CL370、6％的RG4000、20％的电熔莫来石、5％的金属铝粉，外加上述原料总量3.5％的热固性酚醛树脂。
板状刚玉的粒度范围为：1mm<粒度1≤2mm、0.5mm<粒度2≤1mm、0.044mm<粒度3≤0.5mm、0<粒度4≤0.044mm，不同粒度的重量比为：粒度1：粒度2：粒度3：粒度4＝10：18：24：11。
电熔莫来石的粒度范围为：1≤粒度≤2mm；电熔莫来石是利用中低品位或废弃矾土经过2000℃高温电熔制备的含Ti2O3电熔莫来石，按重量百分比计，电熔莫来石的主要组分重量含量为Al2O3：70-75％，SiO2：10-15％，TiO2：5-8％。
该滑板砖的生产方法与实施例1相同，所得产品的性能指标为：显气孔率7.1％、体积密度3.06g/cm3、常温耐压强度145MPa、常温抗折强度13MPa，高温抗折强度(1400℃×0.5h埋碳)32MPa。残余抗折强度保持率68.1％(1100℃风冷3次)，产品的热震稳定性和强度较好。

Claims (7)

1.一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖，其特征在于，按重量百分比计，原料组成为：54-74％的刚玉、6-12％活性氧化铝微粉、10-30％的电熔莫来石、5-10％的金属铝粉，外加上述原料总量3-4％的热固性酚醛树脂。
2.如权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述刚玉为板状刚玉，其粒度范围为：1mm<粒度1≤2mm、0.5mm<粒度2≤1mm、0.044mm<粒度3≤0.5mm、0<粒度4≤0.044mm，不同粒度的重量比为：粒度1：粒度2：粒度3：粒度4＝0-20：18-22：20-24：11-14。
3.如权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述活性氧化铝微粉的型号为RG4000和CL370，RG4000和CL370的重量比为1:1。
4.如权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述电熔莫来石的粒度范围为：1mm≤粒度≤2mm。
5.如权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述电熔莫来石是利用中低品位或废弃矾土，经过2000℃高温电熔制备得到的，按重量百分比计，电熔莫来石的主要组分重量含量为Al2O3：70-75％，SiO2：10-15％，TiO2：5-8％。
6.如权利要求1-5任一项所述的滑板砖的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将电熔莫来石在氮气气氛下，于1300℃热处理5-8h，得到氮化钛包裹的电熔莫来石原料，备用；
(2)按配比称取各原料，先将除酚醛树脂外的所有原料投入高速混练机中，以200-300转/分钟的转速混合2-5min，然后向高速混练机中加入酚醛树脂，继续以200-300转/分钟的转速混练30-40min后，得到成型用泥料，在温度20-35℃，湿度40-50％的恒温恒湿条件下困料8-12h后进行压制成型，得到滑板砖坯体；
(3)将坯体自然干燥24h后，送入干燥器烘干，干燥温度为200-230℃，在此温度下干燥8-10h；
(4)干燥后产品再经加箍、磨制、涂布，即制成本发明产品。
7.如权利要求6所述的滑板砖的生产方法，其特征在于，干燥器升温时在100℃之前的升温速率为5-10℃/h，100℃之后的升温速率为10-15℃/h。
CN202110827856.6A 2021-07-22 2021-07-22 一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖及其生产方法 Active CN113461410B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110827856.6A CN113461410B (zh) 2021-07-22 2021-07-22 一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖及其生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110827856.6A CN113461410B (zh) 2021-07-22 2021-07-22 一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖及其生产方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113461410A true CN113461410A (zh) 2021-10-01
CN113461410B CN113461410B (zh) 2022-09-09

Family

ID=77881685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110827856.6A Active CN113461410B (zh) 2021-07-22 2021-07-22 一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖及其生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113461410B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114455941A (zh) * 2022-01-19 2022-05-10 北京科技大学 一种高炉用硅-刚玉-高钛莫来石复合耐火材料及其制备方法
CN115057692A (zh) * 2022-06-08 2022-09-16 郑州海迈高温材料研究院有限公司 一种添加钛铁合金的铝碳滑板砖及其生产方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5925585A (en) * 1994-11-24 1999-07-20 Savoie Refractaires Materials formed by refractory grains bound in a matrix of aluminum nitride or sialon containing titanium nitride
CN101058514A (zh) * 2007-04-12 2007-10-24 武汉科技大学 一种碳氮化钛滑板耐火材料及其制备方法
CN102030548A (zh) * 2010-11-08 2011-04-27 无锡市南方耐材有限公司 一种金属陶瓷结合免烧低碳滑板砖及其制备方法
WO2012119332A1 (zh) * 2011-03-07 2012-09-13 巩义市五耐科技开发有限公司 特种耐火耐酸砖及其制备方法
CN103011867A (zh) * 2013-01-03 2013-04-03 北京科技大学 一种不烧Al-Al2O3无碳复合滑板的制备方法
CN103588494A (zh) * 2013-11-29 2014-02-19 湖南湘钢瑞泰科技有限公司 滑板砖及其制备方法
CN110511003A (zh) * 2019-09-03 2019-11-29 北京科技大学 一种Ti(C,N)固溶体结合刚玉质耐火材料及其制备方法
CN110922173A (zh) * 2019-12-20 2020-03-27 马鞍山利尔开元新材料有限公司 一种添加氮化钛复合粉体转炉挡渣滑板砖及其制备方法
CN111875363A (zh) * 2020-07-16 2020-11-03 北京科技大学 一种含碳氮化钛固溶体的电熔莫来石制备方法
CN112876265A (zh) * 2021-02-09 2021-06-01 马鞍山利尔开元新材料有限公司 一种钛硅碳金属复合转炉挡渣滑板砖及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5925585A (en) * 1994-11-24 1999-07-20 Savoie Refractaires Materials formed by refractory grains bound in a matrix of aluminum nitride or sialon containing titanium nitride
CN101058514A (zh) * 2007-04-12 2007-10-24 武汉科技大学 一种碳氮化钛滑板耐火材料及其制备方法
CN102030548A (zh) * 2010-11-08 2011-04-27 无锡市南方耐材有限公司 一种金属陶瓷结合免烧低碳滑板砖及其制备方法
WO2012119332A1 (zh) * 2011-03-07 2012-09-13 巩义市五耐科技开发有限公司 特种耐火耐酸砖及其制备方法
CN103011867A (zh) * 2013-01-03 2013-04-03 北京科技大学 一种不烧Al-Al2O3无碳复合滑板的制备方法
CN103588494A (zh) * 2013-11-29 2014-02-19 湖南湘钢瑞泰科技有限公司 滑板砖及其制备方法
CN110511003A (zh) * 2019-09-03 2019-11-29 北京科技大学 一种Ti(C,N)固溶体结合刚玉质耐火材料及其制备方法
CN110922173A (zh) * 2019-12-20 2020-03-27 马鞍山利尔开元新材料有限公司 一种添加氮化钛复合粉体转炉挡渣滑板砖及其制备方法
CN111875363A (zh) * 2020-07-16 2020-11-03 北京科技大学 一种含碳氮化钛固溶体的电熔莫来石制备方法
CN112876265A (zh) * 2021-02-09 2021-06-01 马鞍山利尔开元新材料有限公司 一种钛硅碳金属复合转炉挡渣滑板砖及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李红霞等: "《耐火材料手册》", 31 January 2007, 冶金工业出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114455941A (zh) * 2022-01-19 2022-05-10 北京科技大学 一种高炉用硅-刚玉-高钛莫来石复合耐火材料及其制备方法
CN114455941B (zh) * 2022-01-19 2022-12-13 北京科技大学 一种高炉用硅-刚玉-高钛莫来石复合耐火材料及其制备方法
CN115057692A (zh) * 2022-06-08 2022-09-16 郑州海迈高温材料研究院有限公司 一种添加钛铁合金的铝碳滑板砖及其生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113461410B (zh) 2022-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113461410B (zh) 一种添加氮化钛包裹莫来石的Al-Al2O3滑板砖及其生产方法
CN102633512B (zh) 一种基于废弃型砂的莫来石轻质隔热砖及其制备方法
CN111410519B (zh) 一种添加钛酸铝的Al2O3-C滑板砖及其生产方法
JP4782416B2 (ja) 溶融金属濾過用繊維強化フィルター及びそのようなフィルターの製造方法
CN106986649A (zh) 一种高性能SiC/W金属陶瓷复合喷嘴及其制备方法
CN111807822B (zh) 一种添加铝硅合金低温烧制的铝锆碳滑板及其生产方法
CN110950648A (zh) 一种凝胶注模成型制备陶瓷基金属陶瓷的方法
CN113880562A (zh) 一种含镍铝合金的有机硅树脂结合高温烧制的铝锆碳滑板砖及其生产方法
CN113087534A (zh) 一种耐高温的碱激发铝硅酸盐粘结剂及其制备方法
CN104817327A (zh) 一种氮化硅复合陶瓷模具材料及其制备方法与应用
CN104496504A (zh) 水泥回转窑用赛隆结合镁铝尖晶石耐火材料及制备方法
CN113754410B (zh) 一种低碳微孔镁碳砖及其制备方法
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
CN117263706B (zh) 一种耐磨低电阻碳材料及其制备方法
CN115057692B (zh) 一种添加钛铁合金的铝碳滑板砖及其生产方法
CN110814273B (zh) 一种呋喃树脂负载纳米陶瓷改性型砂
CN103524133A (zh) 一种氮化硅陶瓷球的制备工艺
CN108484002B (zh) 一种Si/B杂化树脂中温增强的不烧滑板砖及其生产方法
CN114149269B (zh) 铝电解槽侧墙用AlN-SiC固溶体结合SiC复合耐火材料及制备方法
CN112647007B (zh) 一种钛-镁铝尖晶石-棕刚玉复合滑板及其生产方法
CN115947591A (zh) 一种高碳含量的中温烧成金属结合铝锆碳滑板砖及其制备方法
CN101423405A (zh) 一种Al8B4C7-Al4O4C质复合耐火材料及其制备方法
CN112442328B (zh) 粘结剂及其制备方法和应用
CN114573325A (zh) 一种低碳镁碳砖及其制备方法
CN107417287A (zh) 一种微波冶金窑车用刚玉‑氧氮化硅复合耐火材料

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant