專利名稱：一種復(fù)合耐火材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鎂鋁尖晶石-碳化硅-碳的復(fù)合耐火材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
含碳復(fù)合耐火材料能夠被廣泛應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)，它通常是由鎂砂、鋁礬土、剛玉、鎂鋁尖晶石等氧化物耐火原料，石墨、炭黑等非氧化物耐火原料，鋁粉、硅粉等添加齊U，采用焦油或樹脂作為結(jié)合劑，經(jīng)過混合、壓制和熱處理等工序制備而成的。中國專利200610019533. 7公開了一種方鎂石-碳化娃-碳復(fù)合材料及其制備方法，這種復(fù)合材料能夠用于冶金爐及容器的內(nèi)襯，同時對鋼水增碳行為比傳統(tǒng)復(fù)合材料要低得多，能夠滿足 潔凈鋼冶煉的需要。美國專利US 6464932公開了一種不燒含碳耐火材料，其中的氧化鋁-碳化硅-碳不燒耐火材料能夠應(yīng)用于魚雷罐等鐵水裝載容器，這種耐火材料如果應(yīng)用于KR預(yù)處理脫硫鐵水包，受脫硫劑影響，其侵蝕速率將增加，使用壽命降低。中國專利200710040413. 2公開了一種礬土基紅柱石-SiC-C質(zhì)磚、制作方法及其應(yīng)用，這種磚在組分中引入兩種規(guī)格紅柱石，這種磚在使用過程中發(fā)生二次莫來石反應(yīng)，形成莫來石網(wǎng)絡(luò)框架，金屬鋁粉和金屬硅粉復(fù)合使用，不僅能夠提高材料的抗氧化性，而且有利于提高材料的中、高溫物理性能，將這種磚用于300噸鐵水包，使用壽命提高達(dá)到700 800爐，并且，異常結(jié)構(gòu)性剝落減少，沖擊區(qū)熔損減輕、包壁裂紋擴(kuò)展抑制，但是在鐵水包采用KR鐵水預(yù)處理工藝時，這種磚侵蝕速率有上升的趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種用作鐵水裝載容器內(nèi)襯，在鐵水預(yù)處理過程中能夠降低內(nèi)襯侵蝕率、提高內(nèi)襯使用壽命的復(fù)合耐火材料及其制備方法。本發(fā)明提供的復(fù)合耐火材料的各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括電熔和/或燒結(jié)鎂鋁尖晶石60 75%,碳化娃5 17%,石墨5 15%,添加劑1 10%,外加前述各組分總質(zhì)量3 5%的樹脂結(jié)合劑。作為優(yōu)選，所述電熔或燒結(jié)鎂鋁尖晶石包括顆粒和/或細(xì)粉，所述碳化硅包括顆粒和/或細(xì)粉。作為優(yōu)選,所述顆粒粒徑小于等于5mm,所述細(xì)粉粒徑小于等于O. 088mm。作為優(yōu)選，所述添加劑選自Al粉、Si粉、MgAl合金粉、氮化硅鐵粉、硅線石粉、藍(lán)晶石粉，氧化鋁粉中的一種或者它們的混合物，所述硅線石粉和/或藍(lán)晶石粉的粒徑小于等于O. 2mm,所述Al粉和/或Si粉和/或MgAl合金粉和/或氮化硅鐵粉的粒徑小于等于O. 088mm,氧化鋁粉的粒徑小于等于5 μ m。作為優(yōu)選，所述樹脂結(jié)合劑為液態(tài)酚醛樹脂。
作為優(yōu)選，所述復(fù)合耐火材料的常溫耐壓強(qiáng)度大于35MPa，顯氣孔率小于10%，密度大于 2. 75g/cm3?；诒景l(fā)明提供的復(fù)合耐火材料的制備方法包括以下步驟按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)取電熔或燒結(jié)鎂鋁尖晶石60 75%，碳化硅5 17%，石墨5 15%，添加劑1 10%，外加前述各組分總質(zhì)量3 5%的樹脂結(jié)合劑，形成第I中間產(chǎn)物；對所述第I中間產(chǎn)物進(jìn)行成型處理，形成第II中間產(chǎn)物；對所述第II中間產(chǎn)物進(jìn)行熱處理，得到所述復(fù)合耐火材料。作為優(yōu)選，所述混合是經(jīng)用高速混煉機(jī)混合45min實(shí)現(xiàn)的。
作為優(yōu)選，所述成型處理是采用IOOOt摩擦壓磚機(jī)實(shí)現(xiàn)的。作為優(yōu)選，所述熱處理需要36h，同時，在最高溫度240°C保溫5h。本發(fā)明提供的復(fù)合耐火材料將鎂鋁尖晶石作為主要成份引入，形成了鎂鋁尖晶石一碳化硅一碳質(zhì)耐火材料，與氧化鋁相比較，鎂鋁尖晶石降低了與脫硫渣中的CaO的反應(yīng)性，因而提高了材料的抗渣性能，降低了侵蝕速率，有利于提高預(yù)脫硫鐵水包的壽命。本發(fā)明提供的復(fù)合耐火材料可以應(yīng)用于鋼鐵冶金高溫容器，特別是作為煉鐵用鐵水包的內(nèi)襯，可以滿足預(yù)處理鐵水包冶煉要求。
具體實(shí)施例方式為了深入了解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的復(fù)合耐火材料的各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括電熔和/或燒結(jié)鎂鋁尖晶石60 75%,碳化娃5 17%,石墨5 15%,添加劑1 10%,外加前述各組分總質(zhì)量3 5%的樹脂結(jié)合劑。其中，電熔或燒結(jié)鎂鋁尖晶石包括顆粒和/或細(xì)粉，碳化硅包括顆粒和/或細(xì)粉。其中，顆粒粒徑小于等于5mm,細(xì)粉粒徑小于等于O. 088mm。其中，添加劑選自Al粉、Si粉、MgAl合金粉、氮化硅鐵粉、硅線石粉、藍(lán)晶石粉，氧化鋁粉中的一種或者它們的混合物，硅線石粉和/或藍(lán)晶石粉的粒徑小于等于O. 2mm,Al粉和/或Si粉和/或MgAl合金粉和/或氮化硅鐵粉的粒徑小于等于O. 088mm,氧化鋁粉的粒徑小于等于5 μ m。其中，樹脂結(jié)合劑為液態(tài)酚醛樹脂。其中，復(fù)合耐火材料的常溫耐壓強(qiáng)度大于35MPa，顯氣孔率小于等于10%，密度大于 2. 75g/cm3?；诒景l(fā)明提供的復(fù)合耐火材料的制備方法包括以下步驟步驟I :按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)取電熔或燒結(jié)鎂鋁尖晶石60 75%，碳化硅5 17%，石墨5 15%，添加劑I 10%，外加前述各組分總質(zhì)量3 5%的樹脂結(jié)合劑進(jìn)行混合，形成第I中間產(chǎn)物；其中，混合是經(jīng)用高速混煉機(jī)混合45min實(shí)現(xiàn)的。步驟2 :對第I中間產(chǎn)物進(jìn)行成型處理，形成第II中間產(chǎn)物；其中，成型處理是采用IOOOt摩擦壓磚機(jī)實(shí)現(xiàn)的。步驟3 :對第II中間產(chǎn)物進(jìn)行熱處理，得到復(fù)合耐火材料。
其中，所述熱處理需要36h，同時，在最高溫度240°C保溫5h。實(shí)施例I參見表1，按實(shí)施例I進(jìn)行配料，經(jīng)高速混練機(jī)混合45min后，經(jīng)IOOOt摩擦壓磚機(jī)成型，在最高溫度240°C保溫5小時保溫條件下熱處理36小時，制得常溫耐壓強(qiáng)度大于35MPa，顯氣孔率小于等于10%，體積密度大于2. 75g/cm3的本發(fā)明提供的復(fù)合耐火材料定型制品。實(shí)施例2參見表1，按實(shí)施例2進(jìn)行配料，經(jīng)高速混練機(jī)混合45min后，經(jīng)IOOOt摩擦壓磚機(jī)成型，在最高溫度240°C保溫5小時保溫條件下熱處理36小時，制得常溫耐壓強(qiáng)度大于 35MPa，顯氣孔率小于等于10%，體積密度大于2. 75g/cm3的本發(fā)明提供的復(fù)合耐火材料定型制品。實(shí)施例3參見表1，按實(shí)施例3進(jìn)行配料，經(jīng)高速混練機(jī)混合45min后，經(jīng)IOOOt摩擦壓磚機(jī)成型，在最高溫度240°C保溫5小時保溫條件下熱處理36小時，制得常溫耐壓強(qiáng)度大于40MPa，顯氣孔率小于10%，體積密度大于2. 75g/cm3的一種不燒燒結(jié)尖晶石一碳化硅一碳質(zhì)耐火材料定型制品。實(shí)施例4參見表1，按實(shí)施例4進(jìn)行配料，經(jīng)高速混練機(jī)混合45min后，經(jīng)IOOOt摩擦壓磚機(jī)成型，在最高溫度240°C保溫5小時保溫條件下熱處理36小時，制得常溫耐壓強(qiáng)度大于35MPa,顯氣孔率小于10%,體積密度大于2. 75g/cm3的一種不燒尖晶石一碳化娃一碳質(zhì)耐火材料定型制品。實(shí)施例5參見表I，按實(shí)施例5進(jìn)行配料，經(jīng)高速混練機(jī)混合45分鐘后，經(jīng)IOOOt摩擦壓磚機(jī)成型，在最高溫度240°C保溫5小時保溫條件下熱處理36小時，制得常溫耐壓強(qiáng)度大于35MPa，顯氣孔率小于等于10%，體積密度大于2. 75g/cm3的本發(fā)明提供的復(fù)合耐火材料定型制品。本發(fā)明提供的復(fù)合耐火材料將鎂鋁尖晶石作為主要成份引入，形成了鎂鋁尖晶石一碳化硅一碳質(zhì)耐火材料，與氧化鋁相比較，鎂鋁尖晶石降低了與脫硫渣中的CaO的反應(yīng)性，因而提高了材料的抗渣性能，降低了侵蝕速率，有利于提高預(yù)脫硫鐵水包的壽命。本發(fā)明提供的復(fù)合耐火材料可以應(yīng)用于鋼鐵冶金高溫容器，特別是作為煉鐵用鐵水包的內(nèi)襯，可以滿足預(yù)處理鐵水包冶煉要求。表I實(shí)施例I 實(shí)施例5中各組分規(guī)格及質(zhì)量百分?jǐn)?shù)
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合耐火材料，其特征在于，各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括電熔和/或燒結(jié)鎂鋁尖晶石60 75%,碳化娃5 17%,石墨5 15%,添加劑1 10%,外加前述各組分總質(zhì)量3 5%的樹脂結(jié)合剤。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合耐火材料，其特征在于，所述電熔或燒結(jié)鎂鋁尖晶石包括顆粒和/或細(xì)粉，所述碳化娃包括顆粒和/或細(xì)粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合耐火材料，其特征在于，所述顆粒粒徑小于等于5mm，所述細(xì)粉粒徑小于等于O. 088mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合耐火材料，其特征在于，所述添加劑選自Al粉、Si粉、MgAl合金粉、氮化硅鐵粉、硅線石粉、藍(lán)晶石粉，氧化鋁粉中的ー種或者它們的混合物， 所述硅線石粉和/或藍(lán)晶石粉的粒徑小于等于O. 2mm, 所述Al粉和/或Si粉和/或MgAl合金粉和/或氮化硅鐵粉的粒徑小于等于O. 088mm, 氧化鋁粉的粒徑小于等于5 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合耐火材料，其特征在于，所述樹脂結(jié)合劑為液態(tài)酚醛樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合耐火材料，其特征在于，所述復(fù)合耐火材料的常溫耐壓強(qiáng)度大于35MPa，顯氣孔率小于10%，密度大于2. 75g/cm3。
7.基于權(quán)利要求I所述的復(fù)合耐火材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)取電熔或燒結(jié)鎂鋁尖晶石60 75%，碳化硅5 17%，石墨5 15%，添加劑1 10%，外加前述各組分總質(zhì)量3 5%的樹脂結(jié)合劑進(jìn)行混合，形成第I中間產(chǎn)物； 對所述第I中間產(chǎn)物進(jìn)行成型處理，形成第II中間產(chǎn)物； 對所述第II中間產(chǎn)物進(jìn)行熱處理，得到所述復(fù)合耐火材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述混合是經(jīng)用高速混煉機(jī)混合45min實(shí)現(xiàn)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述成型處理是采用IOOOt摩擦壓磚機(jī)實(shí)現(xiàn)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述熱處理需要36h，同時，在最高溫度240°C保溫 5h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合耐火材料，屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。該復(fù)合耐火材料各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括電熔和/或燒結(jié)鎂鋁尖晶石60～75%，碳化硅5～17%，石墨5～15%，添加劑1～10%，外加前述各組分總質(zhì)量3～5%的樹脂結(jié)合劑。本發(fā)明還公開了該復(fù)合耐火材料的制備方法。該復(fù)合耐火材料將鎂鋁尖晶石作為主要成份引入，形成了鎂鋁尖晶石－碳化硅－碳質(zhì)耐火材料，與氧化鋁相比較，鎂鋁尖晶石降低了與脫硫渣中的CaO的反應(yīng)性，因而提高了材料的抗渣性能，降低了侵蝕速率，有利于提高預(yù)脫硫鐵水包的壽命。該復(fù)合耐火材料可以應(yīng)用于鋼鐵冶金高溫容器，特別是作為煉鐵用鐵水包的內(nèi)襯，可以滿足預(yù)處理鐵水包冶煉要求。
文檔編號C04B35/66GK102838360SQ20121033665
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者崔園園, 祝少軍, 曹勇, 鐘凱 申請人:首鋼總公司