專利名稱：一種輕質(zhì)Al₂O₃-SiC-C耐火磚及其制備方法
—種輕質(zhì)A1203-S i C-C耐火磚及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于輕質(zhì)耐火磚技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
耐火材料是由骨料及基質(zhì)構(gòu)成，基質(zhì)相對疏松。耐火材料在使用過程中,渣等溶劑首先侵蝕基質(zhì)?；|(zhì)包圍著骨料，當(dāng)基質(zhì)被侵蝕成變質(zhì)層，骨料就與基質(zhì)一起從耐火材料剝落到熔渣中。因而在抗侵蝕方面，致密骨料的作用并不明顯。在制備傳統(tǒng)魚雷式混鐵車、混鐵爐和鐵水包(罐)用Al2O3-SiC-C和Al2O3-SiC耐火材料時，人們常以致密的材料為骨料， 如白剛玉、棕剛玉或礬土等。為了制備致密骨料，原料必須經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)或電熔，這會導(dǎo)致大量能耗和環(huán)境污染；同時，致密耐火材料的高熱導(dǎo)率也會使容器中鐵水溫度降低，導(dǎo)致大量熱量損失。
隨著對節(jié)能減排的要求日益提聞，聞效節(jié)能型耐火材料的研發(fā)受:到關(guān)注。目如，關(guān)于輕質(zhì)耐火材料的研究主要集中在高溫窯爐保溫層使用的隔熱耐火材料，而關(guān)于工作層用輕質(zhì)耐火材料的研究較少，特別是魚雷式混鐵車、混鐵爐和鐵水包(罐)工作層未采用輕質(zhì)耐火材料，尤其是未采用輕質(zhì)Al2O3-SiC-C或采用Al2O3-SiC耐火材料。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡單的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C 耐火磚的制備方法，用該方法制 備的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚強度高、熱震穩(wěn)定性優(yōu)異、抗介質(zhì)侵蝕能力強和導(dǎo)熱率低，顯氣孔率和氣孔尺寸可控，該耐火磚用于魚雷式混鐵車、混鐵爐和鐵水包(罐)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是以45飛5wt%的多孔剛玉顆粒、 18 25%的剛玉細粉、4 8wt%的SiC顆粒、4 8wt%的SiC細粉、6 12wt%的鱗片石墨、 I. 5^2. 5wt%的硅粉和O. 2^0. 6wt%的鋁粉為原料，外加所述原料3. 5^5wt%的酚醛樹脂， 攪拌均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在20(T240°C條件下保溫12 36小時，然后在 140(Tl500°C和還原氣氛條件下保溫2 6小時，即得輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚。
所述多孔剛玉顆粒的制備方法是向Al (OH) 3細粉中加入占Al (OH) 3細粉5 10wt% 的水，攪拌均勻，壓制成型，將成型后的坯體在110 °C條件下干燥12 36小時；然后在 150(Γ1600 條件下保溫3 8小時，即得多孔剛玉陶瓷。再將多孔剛玉陶瓷破碎，篩分，選取粒徑小于5mm的顆粒為多孔剛玉顆粒。
在上述技術(shù)方案中所述剛玉細粉為白剛玉細粉和板狀剛玉細粉中的一種或兩種，Al2O3含量大于96wt%， 粒徑小于74 μ m ;所述SiC顆粒的SiC含量大于95wt%,粒徑小于Imm ；所述SiC細粉的SiC含量大于96wt%，粒徑小于74Mm ；所述鱗片石墨的C含量大于90wt%,粒徑小300 μ m ；所述硅粉的Si含量大于90wt%，粒徑為3 100 μ m ;鋁粉的Al含量大于90wt%，粒徑為 30 100 μ m ；所述酚醛樹脂的殘?zhí)悸蚀笥?0%，酚醛樹脂為液態(tài)酚醛樹脂或為固態(tài)酚醛樹脂粉末，其中固態(tài)酚醛樹脂粉末的粒徑小于200Mm。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明采用原位分解成孔技術(shù)制備多孔剛玉顆粒，再用所制備的多孔剛玉顆粒為主要骨料制備出輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚，制備工藝 簡單。另由于多孔剛玉顆粒不僅具有較高的氣孔率和很小的孔尺寸，且多孔剛玉顆粒表面有微孔，與基質(zhì)相容性強，在高溫下原位反應(yīng)后能在骨料與基質(zhì)之間形成碳化硅晶須等非氧化物橋接， 故所制備的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚既具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)和高的強度，又具有優(yōu)異的熱震穩(wěn)定性和較強的抗介質(zhì)侵蝕能力。
因此，本發(fā)明制備工藝簡單，所制備的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚具有強度高、熱震穩(wěn)定性優(yōu)異、抗介質(zhì)侵蝕能力強和導(dǎo)熱率低的特點，還具有顯氣孔率和氣孔尺寸可控的優(yōu)點。本發(fā)明所制備的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚適用于魚雷式混鐵車、混鐵爐和鐵水包(罐)等設(shè)備。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
為避免重復(fù)，先將本具體實施方式
中的原料統(tǒng)一描述如下，實施例中不再贅述白剛玉細粉和板狀剛玉細粉的Al2O3含量均大于96wt%，粒徑均小于74 μ m ;SiC顆粒的SiC含量大于95wt%，粒徑小于Imm ；SiC細粉的SiC含量大于96wt%，粒徑小于74Mm ；鱗片石墨的C含量大于90wt%，粒徑小300 μ m ;硅粉的Si含量大于90wt%，粒徑為3 100 μ m ；鋁粉的Al含量大于90wt%，粒徑為30 100 μ m ；酚醛樹脂的殘?zhí)悸蚀笥?0%，酚醛樹脂為液態(tài)酚醛樹脂或為固態(tài)酚醛樹脂粉末，其中的固態(tài)酚醛樹脂粉末粒徑小于200Mm ；多孔剛玉顆粒的制備方法是向Al (OH)3細粉中加入占Al (OH)3細粉5 10wt%的水，攪拌均勻，壓制成型，將成型后的坯體在110°C條件下干燥12 36小時；然后在150(Tl60(rC條件下保溫3 8小時，即得多孔剛玉陶瓷。再將多孔剛玉陶瓷破碎，篩分，選取粒徑小于5mm 的顆粒為多孔剛玉顆粒。
實施例I一種輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚及其制備方法以15 18wt%的粒徑為5 3mm的多孔剛玉顆粒、30 35wt%的粒徑為3 Imm的多孔剛玉顆粒、10 12wt%的粒徑為小于Imm的多孔剛玉顆粒、18 22%的白剛玉細粉、4 6wt%的SiC顆粒、4 6wt%的SiC細粉、6 9wt%的鱗片石墨、 I. 5^2. 5wt%的硅粉和O. 2^0. 6wt%的鋁粉為原料，外加所述原料3. 5^5wt%的液態(tài)酚醛樹月旨，攪拌均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在22(T240°C條件下處理12 24小時，然后在 140(Tl450°C和還原氣氛條件保溫2 6小時。
本實施例中多孔剛玉顆粒的顯氣孔率為25 35%，平均孔徑為l(T20Mffl。
采用本實施例所述技術(shù)方案，制得顯氣孔率為28 38%、體積密度為2. 36^2. 66g/ cm3和耐壓強度為45 60MPa的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚。
實施例2一種輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚及其制備方法以12 15wt%的粒徑為5 3mm的多孔剛玉顆粒、25 30wt%的粒徑為3 Imm的多孔剛玉顆粒、8 10wt%的粒徑為小于Imm的多孔剛玉顆粒、22 25%的板狀剛玉細粉、6 8wt%的SiC顆粒、6 8wt%的SiC細粉、9 12wt%的鱗片石墨、 I. 5^2. 5wt%的硅粉和O. 2^0. 6wt%的鋁粉為原料，外加所述原料3. 5^5wt%的固態(tài)酚醛樹脂粉末，攪拌均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在20(T22(TC條件下處理2Γ36小時，然后在 145(Tl500°C和還原氣氛條件保溫2 6小時。
本實施例中多孔剛玉顆粒的顯氣孔率為32 40%，平均孔徑為f lOMffl。
采用本實施例所述技術(shù)方案，制得顯氣孔率為34 41%、體積密度為2. 16^2. 43g/ cm3和耐壓強度為35 45MPa的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚。
實施例3一種輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚及其制備方法以12 18wt%的粒徑為5 3mm的多孔剛玉顆粒、28 32wt%的粒徑為3 Imm的多孔剛玉顆粒、9 llwt%的粒徑為小于Imm的多孔剛玉顆粒、10 12wt%的白剛玉細粉、10 12wt%的板狀剛玉細粉、5 7wt%的SiC顆粒、5 7wt%的SiC 細粉、8 10wt%的鱗片石墨、I. 5^2. 5wt%的硅粉和O. 2^0. 6wt%的鋁粉為原料，外加所述原料 3. 5^5wt%的液態(tài)酚醛樹脂，攪拌均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在21(T230°C條件下處理12 24小時，然后在142(Tl470°C和還原氣氛條件保溫2飛小時。
本實施例中多孔剛玉顆粒的顯氣孔率為3(Γ38%，平均孔徑為5 15Mm。
采用本實施例所述技術(shù)方案，制得顯氣孔率為3廣40%、體積密度為2. 29^2. 54g/ cm3和耐壓強度為40 55MPa的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚。
實施例4一種輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚及其制備方法以15 18wt%的粒徑為5 3mm的多孔剛玉顆粒、30 35wt%的粒徑為3 Imm的多孔剛玉顆粒、10 12wt%的粒徑為小于Imm的多孔剛玉顆粒、18 22%的白剛玉細粉、4 6wt%的SiC顆粒、4 6wt%的SiC細粉、6 9wt%的鱗片石墨、 I. 5^2. 5wt%的硅粉和O. 2^0. 6wt%的鋁粉為原料，外加所述原料3. 5^5wt%的固態(tài)酚醛樹脂粉末，攪拌均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在22(T240°C條件下處理2(Γ30小時，然后在 143(Tl480°C和還原氣氛條件保溫2 6小時。
本實施例中多孔剛玉顆粒的顯氣孔率為3(Γ38%，平均孔徑為5 15Mm。
采用本實施例所述技術(shù)方案，制得顯氣孔率為3廣41%、體積密度為2. 28^2. 54g/ cm3和耐壓強度為38 54MPa的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚。
實施例5一種輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚及其制備方法以32 38wt%的粒徑為3 Imm的多孔剛玉顆粒、13 17wt%的粒徑為小于Imm的多孔剛玉顆粒、22 25%的板狀剛玉細粉、6 8wt%的SiC 顆粒、6 8wt%的SiC細粉、8 10wt%的鱗片石墨、I. 5 2. 5wt%的硅粉和O. 2 O. 6wt%的鋁粉為原料，外加所述原料3. 5^5wt%的固態(tài)酚醛樹脂粉末，攪拌均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在20(T240°C條件下處理24 36小時，然后在145(Tl500°C和還原氣氛條件保溫2 6小時。
本實施例中多孔剛玉顆粒的顯氣孔率為3(Γ36%，平均孔徑為5 15Mm。
采用本實施例所述技術(shù)方案，制得顯氣孔率為3(Γ38%、體積密度為2. 26^2. 48g/ cm3和耐壓強度為50 65MPa的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚。
本具體實施方式
先采用原位分解成孔技術(shù)制備多孔剛玉顆粒，再以所制備的多孔剛玉顆粒為主要骨料制備出輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚，制備工藝簡單。另由于多孔剛玉顆粒不僅具有較高的氣孔率和很小的孔尺寸，且多孔剛玉顆粒表面有微孔，與基質(zhì)相容性強，在高溫下原位反應(yīng)后能在骨料與基質(zhì)之間形成碳化硅晶須等非氧化物橋接，故所制備的輕質(zhì) Al2O3-SiC-C耐火磚既具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)和高強度，又具有優(yōu)異的熱震穩(wěn)定性和較強的抗介質(zhì)侵蝕能力。
因此，本具體實施方式
制備工藝簡單，所制備的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚不僅具有強度高、熱震穩(wěn)定性優(yōu)異、抗介質(zhì)侵蝕能力強和導(dǎo)熱率低的特點，還具顯氣孔率和氣孔尺寸可控的優(yōu)點。本發(fā)明所制備的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚適用于魚雷式混鐵車、混鐵爐和鐵水包(罐)等設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚的制備方法，其特征在于以45 65wt%的多孔剛玉顆粒、18 25%的剛玉細粉、4 8wt%的SiC顆粒、4 8wt%的SiC細粉、6 12wt%的鱗片石墨、I. 5 2. 5wt%的硅粉和O. 2 O. 6wt%的鋁粉為原料，外加所述原料3. 5 5wt%的酚醛樹月旨，攪拌均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在20(T24(TC條件下保溫12 36小時，然后在140(Tl500°C和還原氣氛條件下保溫2 6小時，即得輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚； 所述多孔剛玉顆粒的制備方法是向Al (OH) 3細粉中加入占Al (OH) 3細粉5 10wt%的水，攪拌均勻，壓制成型，將成型后的坯體在110 °C條件下干燥12 36小時；然后在150(Γ1600 條件下保溫:Γ8小時，即得多孔剛玉陶瓷；再將多孔剛玉陶瓷破碎，篩分，選取粒徑小于5mm的顆粒為多孔剛玉顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚及其制備方法，其特征在于所述剛玉細粉為白剛玉細粉和板狀剛玉細粉中的一種或兩種，Al2O3含量均大于96wt%，粒徑均小于 74 μ m0
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚及其制備方法，其特征在于所述SiC顆粒的SiC含量大于95wt%,粒徑小于1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚的制備方法，其特征在于所述SiC細粉的SiC含量大于96wt%，粒徑小于74Mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚的制備方法，其特征在于所述鱗片石墨的C含量大于90wt%,粒徑小300 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚的制備方法，其特征在于所述硅粉的Si含量大于90wt%，粒徑為3 100 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚的制備方法，其特征在于所述鋁粉的Al含量大于90wt%，粒徑為30 100 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚的制備方法，其特征在于所述酚醛樹脂的殘?zhí)悸蚀笥?0% ;酚醛樹脂為液態(tài)酚醛樹脂或為固態(tài)酚醛樹脂粉末，其中固態(tài)酚醛樹脂粉末的粒徑小于200Mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求Γ8項中任一項所述的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚及其制備方法所制備的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚及其制備方法。以45~65wt%的多孔剛玉顆粒、18~25%的剛玉細粉、4~8wt%的SiC顆粒、4~8wt%的SiC細粉、6~12wt%的鱗片石墨、1.5~2.5wt%的硅粉和0.2~0.6wt%的鋁粉為原料，外加所述原料3.5~5wt%的酚醛樹脂，攪拌均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在200~240℃條件下保溫12~36小時，然后在1400~1500℃和還原氣氛條件下保溫2~6小時，即得輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚。本發(fā)明制備工藝簡單，所制備的輕質(zhì)Al2O3-SiC-C耐火磚不僅具有強度高、熱震穩(wěn)定性優(yōu)異、抗介質(zhì)侵蝕能力強和導(dǎo)熱率低的特點，還具有顯氣孔率和氣孔尺寸可控的特點，適用于魚雷式混鐵車、混鐵爐和鐵水包(罐)等設(shè)備。
文檔編號C04B38/08GK102976785SQ201210534120
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者鄢文, 李楠, 苗正, 陳俊峰, 魏耀武, 韓兵強, 柯昌明 申請人:武漢科技大學(xué)