專利名稱：高溫耐火磚及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高溫爐體電解鋁槽內(nèi)使用的一種含ZrB2(二硼化鋯)材料的新型氮化硅結合碳化硅的高溫耐火磚及制備方法。
背景技術：
高溫耐火磚是高溫爐體內(nèi)常用的保溫、隔熱和結構材料。幾乎所有的高溫容器和設備內(nèi)部都需要配套耐火材料來實現(xiàn)高溫的技術工藝條件和保護鋼結構爐體的長期穩(wěn)定的工作。高溫設備內(nèi)配套耐火材料的高溫化學抗侵蝕性能直接影響著耐火材料的壽命和高溫設備的工作壽命。電解鋁槽內(nèi)目前使用的耐火材料是碳質(zhì)耐火磚和氮化硅結合碳化硅耐火磚。碳質(zhì)耐火磚很容易被高溫氧化損壞造成電解鋁槽槽體壽命短的問題。而氮化硅結合碳化硅耐火磚抗冰晶石電解質(zhì)熔液侵蝕能力不是非常令人滿意，通常采取增加氮化硅結合碳化硅耐火磚的厚度來延長氮化硅結合碳化硅耐火磚的工作壽命，但是，增加氮化硅結合碳化硅耐火磚的厚度給氮化硅結合碳化硅耐火磚的制造工藝增加了很多困難，氮氣不能有效地滲透到磚體內(nèi)部與硅粉發(fā)生氮化反應生成氮化硅結合相，容易造成氮化硅結合碳化硅耐火磚內(nèi)部硅粉氮化不完全、分層、夾心、磚體強度不高等質(zhì)量問題，而直接影響氮化硅結合碳化硅耐火磚的使用效果。
ZrB2(二硼化鋯)材料具有優(yōu)良的抗冰晶石電解質(zhì)熔液侵蝕能力，具有熔點高、蒸氣壓低、電阻率低、硬度高、熱導率良好等優(yōu)點，在1100℃以下時有較好的抗氧化能力，非常適合用于電解鋁槽內(nèi)耐火耐冰晶石腐蝕材料。但ZrB2(二硼化鋯)材料為共價鍵化合物，熔點高，很難燒結為大型致密材料磚體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有電解鋁槽內(nèi)目前使用的碳質(zhì)耐火磚和氮化硅結合碳化硅耐火磚存在的上述問題，提供一種含ZrB2(二硼化鋯)材料的新型氮化硅結合碳化硅的高溫耐火磚及制備方法。
其技術方案是
(一)高溫耐火磚，包括下列重量百分比的材料組成碳化硅顆粒70～80％、硅粉10～20％、常溫結合劑2～10％，其特征是還包括二硼化鋯0.5％～20％。所述的碳化硅顆粒中SiC含量大于98.5％，F(xiàn)e2O3小于0.5％，顆粒粒度為2.0～0.005mm(含碳化硅顆粒的粒度含小于180目的碳化硅細粉)；硅粉中Si大于98.5％，F(xiàn)e2O3小于0.5％，顆粒粒度為小于180目的硅細粉；常溫結合劑為工業(yè)糊精或濃度為10％的聚乙烯醇溶液；二硼化鋯材料中ZrB2含量大于96.5％，F(xiàn)e2O3小于0.3％，粒度在80目至500目之間。
(二)制備高溫耐火磚的方法是把混合好的物料在壓磚機中壓制成磚坯，壓磚機可以是大型振動加壓成型機，也可以是400～1000噸的摩擦壓磚機；成型好的含二硼化鋯材料的氮化硅結合碳化硅耐火磚坯在80℃～120℃的溫度下干燥60小時，使得磚坯的水分小于0.8％；把干燥好的磚坯裝在氮化爐中并通入含量99.99％高純氮氣連續(xù)升溫，升溫速度控制在40℃/小時，升溫至1450℃時，在該溫度下氮化燒成保溫50小時，冷卻后即可。氮化爐可以是電加熱的，也可以是燃油或燃氣的馬弗式氮化爐。
本發(fā)明的效果是在電解鋁槽側墻用氮化硅結合碳化硅耐火磚體中添加含ZrB2(二硼化鋯)材料，可以大大提高氮化硅結合碳化硅耐火磚抗冰晶石電解質(zhì)熔液侵蝕和滲透的能力，從而有效減緩氮化硅結合碳化硅耐火磚遭受電解鋁槽內(nèi)冰晶石電解質(zhì)熔液侵蝕的速度，達到明顯延長含ZrB2(二硼化鋯)材料的新型氮化硅結合碳化硅耐火磚使用壽命的目的。同時，避免了通過增加氮化硅結合碳化硅耐火磚的厚度來禰補氮化硅結合碳化硅耐火磚工作壽命的缺陷，保證了含ZrB2(二硼化鋯)材料的新型氮化硅結合碳化硅耐火磚質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性。
四

無
五具體實施例方式添加ZrB2(二硼化鋯)材料(ZrB2大于96.5％，F(xiàn)e2O3小于0.3％)的實施方式是在生產(chǎn)工藝的配料過程中把ZrB2(二硼化鋯)材料伴隨碳化硅顆粒(SiC大于98.5％，F(xiàn)e2O3小于0.5％，顆粒粒度為2.0～0.005mm，含小于180目的碳化硅細粉，加入量為75％)以及硅粉(Si大于98.5％，F(xiàn)e2O3小于0.5％，顆粒粒度為小于180目的硅細粉，加入量為15％)和外加常溫結合劑(一般可采用工業(yè)糊精或濃度為10％的聚乙烯醇溶液，加入量為總配料質(zhì)量的5％)一起加入強制攪拌混砂機中混合20分鐘。添加ZrB2(二硼化鋯)材料的粒度在80目至500目之間，添加ZrB2(二硼化鋯)材料的數(shù)量為總配料質(zhì)量的5％。
把混合好的物料在壓磚機中壓制成磚坯，壓磚機可以是大型振動加壓成型機，也可以是400～1000噸的摩擦壓磚機。成型好的含ZrB2(二硼化鋯)材料的氮化硅結合碳化硅耐火磚坯在110℃的溫度下干燥60小時，使得磚坯的水分小于0.8％。把干燥好的磚坯裝在氮化爐中并通入高純氮氣(N2大于99.99％)連續(xù)升溫，氮化爐可以是電加熱的，也可以是燃油或燃氣的馬弗式氮化爐，升溫速度控制在40℃/小時，升溫至1450℃時在該溫度下氮化燒成保溫50小時。冷卻后即可得到本發(fā)明涉及的含ZrB2(二硼化鋯)材料的新型氮化硅結合碳化硅耐火磚。
權利要求
1.一種高溫耐火磚，包括下列重量百分比的材料組成碳化硅顆粒70～80％、硅粉10～20％、常溫結合劑2～10％，其特征是還包括二硼化鋯0.5％～20％。
2.根據(jù)權利要求1所述的高溫耐火磚，其特征是所述的碳化硅顆粒中SiC含量大于98.5％，F(xiàn)e2O3小于0.5％，顆粒粒度為2.0～0.005mm；硅粉中Si大于98.5％，F(xiàn)e2O3小于0.5％，顆粒粒度為小于180目的硅細粉；常溫結合劑為工業(yè)糊精或濃度為10％的聚乙烯醇溶液；二硼化鋯材料中ZrB2含量大于96.5％，F(xiàn)e2O3小于0.3％，粒度在80目至500目之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的高溫耐火磚，其特征是碳化硅顆粒的粒度含小于180目的碳化硅細粉。
4.一種制備上述權利要求1、2或3所述高溫耐火磚的方法，其特征是把混合好的物料在壓磚機中壓制成磚坯，壓磚機可以是大型振動加壓成型機，也可以是400～1000噸的摩擦壓磚機；成型好的含二硼化鋯材料的氮化硅結合碳化硅耐火磚坯在80℃～120℃的溫度下干燥60小時，使得磚坯的水分小于0.8％；把干燥好的磚坯裝在氮化爐中并通入含量99.99％高純氮氣連續(xù)升溫，升溫速度控制在40℃/小時，升溫至1450℃時，在該溫度下氮化燒成保溫50小時，冷卻后即可。
5.根據(jù)權利要求4所述高溫耐火磚的方法，其特征是氮化爐可以是電加熱的，也可以是燃油或燃氣的馬弗式氮化爐。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫爐體電解鋁槽內(nèi)使用的一種含ZrB
文檔編號C04B35/586GK1472174SQ03112449
公開日2004年2月4日 申請日期2003年6月26日 優(yōu)先權日2003年6月26日
發(fā)明者潘偉, 黃朝暉, 巴愛民, 潘 偉 申請人:東營市宇佳工貿(mào)有限責任公司