一種連鑄用低碳鋁碳耐火材料制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于耐火材料【技術(shù)領(lǐng)域】，主要提出一種連鑄用低碳鋁碳耐火材料制備方法，利用聚硼硅氮烷作為添加劑，從而提高低碳鋁碳耐火材料的高溫強(qiáng)度、抗氧化性和抗侵蝕性；采用酚醛樹脂作為結(jié)合劑，酚醛樹脂的加入量為低碳鋁碳耐火材料原料重量的4-6wt%；將聚硼硅氮烷加入到酚醛樹脂中，聚硼硅氮烷的加入量為酚醛樹脂質(zhì)量的3-7wt%。本發(fā)明能明顯提高連鑄低碳耐火材料的高溫強(qiáng)度、抗氧化性和抗渣侵蝕性。
【專利說明】一種連鑄用低碳鋁碳耐火材料制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于耐火材料【技術(shù)領(lǐng)域】，主要提出一種連鑄用低碳鋁碳耐火材料制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁碳耐火材料是以氧化鋁和石墨為主要原料，以酚醛樹脂等有機(jī)物為結(jié)合劑而制成的碳結(jié)合耐火材料。由于氧化鋁熔點(diǎn)高、抗鋼水侵蝕性好，石墨具有優(yōu)良的抗熱震性和抗渣侵蝕性，因此鋁碳材料被廣泛的應(yīng)用在連鑄用含碳耐火材料中，主要包括長水口、整體塞棒、浸入式水口等。此類產(chǎn)品石墨含量一般在10 wt%以上。由于熔融鋼液中碳的溶解度很高，鋁碳耐火材料中的石墨通過接觸面向鋼液中擴(kuò)散，會(huì)造成鋼中碳含量增加，鋼坯品質(zhì)降低。為此科研工作者對(duì)低碳鋁碳耐火材料開展了系列研究，其石墨含量一般在6 wt%以下，而單純降低鋁碳耐火材料中的碳含量，會(huì)造成鋁碳耐火材料的高溫強(qiáng)度、抗氧化性、抗侵蝕性等大幅降低。為此需要在低碳鋁碳耐火材料中加入一定量的抗氧化劑如氮化硼、碳化硼、氮化硅、碳化硅、硅粉等，這些添加劑在熱處理或使用過程中可先于石墨與氧反應(yīng)，能將CO還原成C，抑制鋁碳耐火材料中C的消耗速度；生成的氧化物可提高耐火材料的致密度、形成保護(hù)層，從而提高鋁碳耐火材料抗侵蝕性。發(fā)生的反應(yīng)如下:
2BN (s) +3C0 (g) =B2O3 (I) +3C (s) +N2 (g)
B4C (s, I) +6C0 (g) =2B203 (I) +7C (s)
Si3N4 (s) +6C0 (g) =3Si02 (s) +6C (s) +2N2 (g)
SiC(s) +2C0 (g)=SiO2 (s) +3C(s)
Si(s) +2C0(g)=SiO2 (s) +2C(s)
但這些抗氧化劑均以固體微粉形式加入，難以完全分散均勻，對(duì)耐火材料的高溫強(qiáng)度、抗氧化性和抗渣侵蝕性提高有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決低碳鋁碳耐火材料技術(shù)問題存在的不足，本發(fā)明提供了一種高溫強(qiáng)度大、抗氧化性和抗侵蝕性好的連鑄用低碳鋁碳耐火材料制備方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種連鑄用低碳鋁碳耐火材料制備方法，利用聚硼硅氮烷作為添加劑，從而提高低碳鋁碳耐火材料的高溫強(qiáng)度、抗氧化性和抗侵蝕性。
[0005]一種連鑄用低碳鋁碳耐火材料制備方法，采用酚醛樹脂作為結(jié)合劑，酚醛樹脂的加入量為低碳鋁碳耐火材料原料重量的4-6wt% ;利用聚硼硅氮烷作為添加劑，將聚硼硅氮烷加入到酚醛樹脂中，聚硼硅氮烷的加入量為酚醛樹脂質(zhì)量的3-7 wt%。
[0006]一種連鑄用低碳鋁碳耐火材料制備方法，所述低碳鋁碳耐火材料的原料及質(zhì)量百分比為:氧化鋁94-97 wt%，鱗片石墨3-6 ?七％;具體制備工藝是: 先將聚硼硅氮烷加入到酚醛樹脂中，混合均勻，作為結(jié)合劑；將上述結(jié)合劑加入到低碳鋁碳耐火材料的原料中，混練、120MPa壓力等靜壓成型；
將上述含碳耐火材料在1200°C，氮?dú)鈿夥障聼崽幚?小時(shí)。
[0007]所述的聚硼硅氮烷是市售或以含硼化合物對(duì)聚硅氮烷通過脫氫耦合或硼氫化反應(yīng)進(jìn)行改性而得到。所述聚硼硅氮烷的制備方法為目前成熟且企業(yè)使用中的工藝。
[0008]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明將聚硼硅氮烷作為添加劑，加入到含碳耐火材料的結(jié)合劑酚醛樹脂中，在氮?dú)鈿夥障聼崽幚恚瑫?huì)生成以Si3N4、BN和少量的SiC為主的SiBNC陶瓷纖維，從而提高低碳鋁碳耐火材料的高溫強(qiáng)度、抗氧化性和抗侵蝕性。
[0009]本發(fā)明將聚硼硅氮烷作為添加劑的低碳鋁碳耐火材料，與現(xiàn)有的低碳鋁碳耐火材料做對(duì)比，鋁碳耐火材料原料均為:氧化鋁94wt%，石墨6wt%，酚醛樹脂外加，均為鋁碳耐火材料原料重量的6wt%;采用相同的工藝；實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。其測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為:
根據(jù)GB/T 3002-1982測(cè)定上述實(shí)施例的高溫抗折強(qiáng)度，測(cè)試溫度為1400°C ；
根據(jù)GB/T 13244-1991測(cè)定上述實(shí)施例的脫碳層厚度。氧化溫度1000°C，保溫時(shí)間2 h ； 抗渣侵蝕性測(cè)定方法為耐火材料制為圓柱形試樣，放入中頻爐加熱的熔融鋼水中，鋼
水溫度1550°C= 50°C，所用保護(hù)渣為低碳鋼用保護(hù)渣。
[0010]表1
【權(quán)利要求】
1.一種連鑄用低碳鋁碳耐火材料制備方法，其特征在于利用聚硼硅氮烷作為添加劑，從而提高低碳鋁碳耐火材料的高溫強(qiáng)度、抗氧化性和抗侵蝕性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連鑄用低碳鋁碳耐火材料制備方法，其特征在于:采用酚醛樹脂作為結(jié)合劑，酚醛樹脂的加入量為低碳鋁碳耐火材料原料重量的4-6wt% ;利用聚硼硅氮烷作為添加劑，將聚硼硅氮烷加入到酚醛樹脂中，聚硼硅氮烷的加入量為酚醛樹脂質(zhì)量的3-7 wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種連鑄用低碳鋁碳耐火材料制備方法，其特征在于:所述低碳鋁碳耐火材料的原料及質(zhì)量百分比為:氧化鋁94-97 wt%，鱗片石墨3-6被％;具體制備工藝是: 先將聚硼硅氮烷加入到酚醛樹脂中，混合均勻，作為結(jié)合劑； 將上述結(jié)合劑加入到低碳鋁碳耐火材料的原料中，混練、120MPa壓力等靜壓成型； 將上述含碳耐火材料 在1200°C，氮?dú)鈿夥障聼崽幚?小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C04B35/10GK103880449SQ201410117218
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】楊文剛, 劉國齊, 李紅霞, 于建賓, 馬天飛, 錢凡, 姜欣 申請(qǐng)人:中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司