CN1661117A

CN1661117A - 一种Al2O3－SiC－C铁沟浇注料的制备方法

Info

Publication number: CN1661117A
Application number: CN 200410012778
Authority: CN
Inventors: 顾华志; 汪厚植; 张文杰; 吴峰; 董西岳; 吕春燕
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE; Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: CN100395351C

Abstract

本发明涉及一种高炉出铁沟的耐火材料的制备方法。其技术方案是：采用电熔致密刚玉和SiC为骨料，基质部分包括刚玉粉、超细粉、高铝水泥，以及氮化硅、金属硅，外加分散剂。其中：电熔致密刚玉为70～80％，SiC为8～15％，超细粉为5～10％，高铝水泥为1～5％，氮化硅2～15％，金属硅为1～11％，分散剂为0.1～0.3％。加水搅拌后，浇注成型、养护、干燥。本发明通过调整Si、Si₃N₄的加入量，利用原位反应生成Sialon基质结合相，制造的Sialon增强Al₂O₃－SiC－C铁沟浇注料易施工，强度高，且具有优良的抗铁水、熔渣的侵蚀、渗透、冲刷性能。通铁量比该炉同类料提高30％以上。

Description

一种Al2O3-SiC-C铁沟浇注料的制备方法

一、技术领域

本发明属于耐火材料领域。尤其涉及一种高炉出铁沟的耐火材料的制备方法。

二、背景技术

铁沟是用来输送高炉铁水到铁水包的通道。在使用过程中，铁沟内衬承受着流动的高温铁水、熔渣对沟衬的剧烈冲刷，以及高温熔渣对内衬的化学侵蚀、铁水的渗透和间歇式出铁、出渣的温度骤变对内衬造成的冷热冲击而引起沟衬出现裂纹等。因此，一般要求铁沟内衬耐火材料的高温力学强度高、耐熔渣及铁水的化学侵蚀性好、抗氧化性强、热震稳定性好。

目前，国内外铁沟所用的材料主要是Al₂O₃-SiC-C质浇注料或捣打料(CN：00123762.4)及个别使用SiC-MA质材料(JP 2000-351674)。它们的主要成分均为抗冲刷性和耐侵蚀性能好的刚玉或优质矾土熟料，和具有耐热震性能和熔渣侵蚀的SiC，同时添加适量超细粉、抗氧化剂、减水剂等。国内针对不同的使用要求，开发了分别以电熔致密刚玉、电熔棕刚玉或亚白刚玉、高铝矾土熟料(CN：88102344.2)等为骨料的高、中、低档低水泥浇注料。但是，由于Al₂O₃-SiC-C系材料中引入的SiC，属电熔法制备的键性极强的共价化合物，在使用条件下难以烧结，不易发生再结晶，在材料中仍然成孤立状态存在；通常采用的水泥结合剂的CaO以及熔渣中的CaO，高温下与Al₂O₃、SiO₂等会生成低熔物，随着温度升高和CaO数量增加，液相量增多，这些对提高材料的高温力学强度和抗渣侵蚀性能都是不利的。

另外，由于现代高炉均朝着大型、高效、自动化和高寿命方向发展，并采用精料、高风温、高压炉顶、富氧、喷煤和计算机控制等新技术以强化冶炼，因此，铁沟的工作条件随之日益苛刻，相应地对铁沟耐火材料及其施工和铁沟的通铁量也提出了更高的要求。

三、发明内容

本发明的任务是提供一种施工性能好，施工后材料强度高，使用中具有优良的抗铁水、熔渣的冲刷、侵蚀、渗透等性能的高通铁量铁沟浇注料的制备方法。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：采用电熔致密刚玉和SiC为骨料，基质部分包括刚玉粉、超细粉、高铝水泥，以及氮化硅、金属硅，外加分散剂，加水搅拌后，浇注成型、养护、干燥。

上述各组分的重量比为：电熔致密刚玉为70～80％，SiC为8～15％，超细粉为5～10％，高铝水泥为1～5％，氮化硅2～15％，金属硅为1～11％，外加分散剂0.1～0.3％。

其中，电熔致密刚玉Al₂O₃含量≥98％，SiC中的SiC含量≥95％，超细粉的Al₂O₃含量≥99.4％，氮化硅粉末的Si₃N₄含量≥90％。

部分组份的颗粒粒度为：电熔致密刚玉为8～5mm、5～3mm、3～1mm、≤1mm、≤0.045mm，SiC为≤1mm，氮化硅≤0.045mm，金属硅≤0.045mm。

电熔致密刚玉的颗粒级配均为：10～20％。

按上述配比的混和物，外加约4.5～5.5％的水，搅拌3分钟后浇注成型，然后经110℃×24h干燥。

由于采用上述技术方案，本发明通过添加适量的氮化硅和金属硅，利用原位反应机理，使得浇注料在使用过程中，基质组成以Sialon、Al₂O₃等为主，改变了以往难以烧结的SiC和易形成低熔物的水泥为结合相的局面，提高了固-固基质结合率。而且原位生成的Sialon因保持有氮化硅的晶格，所以具有良好的机械强度、硬度等物理性能，并且韧性、化学稳定性和抗氧化性均优于Si₃N₄。另外，Sialon氧化属保护性氧化，氧化过程中放出的气体一定程度上能阻止渣的渗透，同时Sialon中的N在熔渣中溶解形成氮化物，能提高熔渣的粘度，可以进一步增强材料抗熔渣渗透能力。

本发明在现行Al₂O₃-SiC-C铁沟浇注料基础上，采用电熔致密刚玉、SiC为主要原料，通过调整Si、Si₃N₄的加入量，利用原位反应生成Sialon基质结合相，制备的Sialon增强Al₂O₃-SiC-C铁沟浇注料具有易施工，高强度及优良的抗铁水、熔渣的侵蚀、渗透、冲刷性能。通铁量比该炉同类料提高30％以上。

四、具体实施方式

实施例1本发明Al₂O₃-SiC-C铁沟浇注料的制备方法是，其组分的重量比为：Al₂O₃含量≥98％电熔致密刚玉为70～75％，SiC含量≥95％的SiC为10～15％，Al₂O₃含量≥99.4％超细粉为6～10％，高铝水泥为1～2％，Si₃N₄含量≥90％氮化硅10～12％，金属硅为9～11％，分散剂为0.1～0.3％。

各组分的颗粒粒度为：致密刚玉为8～5mm、5～3mm、3～1mm、≤1mm、≤0.045mm，SiC为≤1mm，氮化硅≤0.045mm，金属硅≤0.045mm。电熔致密刚玉的颗粒级配均为：10～20％。

按上述配比的混和物外加约5％的水，搅拌3分钟后浇注成型，然后经110℃×24h干燥，1000℃×3h、1450℃×3h烧成。测其性能，结果见附表。

比较例采用(以重量比计)：电熔致密刚玉70～75％，SiC 15～20％，超细粉8～10％，水泥3～6％，金属硅1～4％，分散剂0.2～0.3％。

按上述配比的混合物外加5％的水，搅拌3分钟后浇注成型，然后经110℃×24h干燥，1100℃×3h、1450℃×3h烧成。测其性能，结果见附表。

附表

	性能	实施例1	比较例
	性能	实施例1	比较例	线变化率％显气孔率％体积密度g/cm³抗折强度MPa耐压强度MPa热态抗折强度MPa抗渣实验	110℃×24h1000℃×3h1450℃×3h110℃×24h1000℃×3h1450℃×3h110℃×24h1000℃×3h1450℃×3h110℃×24h1000℃×3h1450℃×3h110℃× 24h1000℃×3h1450℃×3h1400℃×0.5h1450℃×3h	-0.02～-0.13-0.09～-0.14+0.25～+0.419～1218～2116～172.99～3.012.89～2.962.92～2.955.4～5.75.6～5.88.9～9.444.0～45.060.5～66.092.4～96.83.4～4.7基本无侵蚀和渗透	-0.06-0.12+0.49822182.932.862.925.65.66.434.237.041.01.4有侵蚀及渗透

Claims

1、一种Al₂O₃-SiC-C铁沟浇注料的制备方法，其特征在于采用电熔致密刚玉和SiC为骨料，基质部分包括刚玉粉、超细粉、高铝水泥，以及氮化硅、金属硅，外加分散剂，加水搅拌后，浇注成型、养护、干燥。

2、根据权利要求1所述的A1₂O₃-SiC-C铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述组分的重量比：电熔致密刚玉为70～80％，SiC为8～15％，超细粉为5～10％，高铝水泥为1～5％，氮化硅2～15％，金属硅为1～11％，外加分散剂0.1～0.3％。

3、根据权利要求1所述的Al₂O₃-SiC-C铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述的电熔致密刚玉Al₂O₃含量≥98％，SiC中的SiC含量≥95％，超细粉的Al₂O₃含量≥99.4％，氮化硅粉末的Si₃N₄含量≥90％。

4、根据权利要求1所述的Al₂O₃-SiC-C铁沟浇注料的制备方法，其特征在于颗粒的粒度为：致密刚玉为8～5mm、5～3mm、3～1mm、≤1mm、≤0.045mm，SiC为≤1mm，氮化硅≤0.045mm，金属硅≤0.045mm。

5、根据权利要求4所述的Al₂O₃-SiC-C铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述的致密刚玉的颗粒级配均为：10～20％

6、根据权利要求1～5项中任一项所述的Al₂O₃-SiC-C铁沟浇注料的制备方法，其特征在于按上述配比的混和物，外加约4.5～5.5％的水，搅拌3分钟后浇注成型，然后经110℃×24h干燥。