專利名稱：一種Al₄SiC₄/SiC復(fù)合耐火材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種Al4SiC4/SiC復(fù)合材料及 其制備方法。
背景技術(shù)：
Al4SiC4/SiC復(fù)合材料具有優(yōu)良的耐高溫性能和熱穩(wěn)定性能，是制備有色金 屬和鋼鐵冶煉設(shè)備的新型爐襯材料的原料，尤其適用于生產(chǎn)低炭鋼和超低碳鋼 等潔凈鋼的鋼包內(nèi)襯與精煉爐襯，取代氧化鋁一碳質(zhì)和高鋁礬土一碳質(zhì)復(fù)合耐 火材料，有利于提高鋼的質(zhì)量，具有良好的使用效果。
碳硅化鋁(Al4SiC4)具有高熔點(diǎn)(大約2037。C)、高強(qiáng)度、高化學(xué)穩(wěn)定性、 低熱膨脹系數(shù)以及優(yōu)異的抗氧化和抗水化性能，是一種高溫結(jié)構(gòu)材料和高性能 耐火材料。目前國內(nèi)外合成Al4SiC4材料的主要方法是金屬Al粉、Si粉和C粉 或Al、 SiC和C粉或A14C3和SiC粉在1600 170(TC高溫反應(yīng)生成，但相應(yīng)的成 本比較高，很難實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的工業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種原料資源豐富、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn)的 Al4SiC4/SiC復(fù)合耐火材料的制備方法。用該方法制備的Al4SiC4/SiC復(fù)合耐火 材料的性能優(yōu)良和使用壽命延長。
為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是先將50 65 wt。/。的粘土和 35 50 wt。/。的工業(yè)炭粉混合，外加上述混合物3 10 wt。/。的結(jié)合劑，攪拌5 25 分鐘，壓制成型，在60 11(TC條件下干燥12~36小時或在室內(nèi)自然干燥24 48小時；然后在氬氣氣氛下和在1600 1800°O2 6小時條件下燒結(jié)，自然冷 卻后制得Al4SiC4/SiC復(fù)合材料。
其中粘土的SiO2含量2 40wt。/。，粒徑為0.1 0mm;工業(yè)炭粉的C含量2 80wt%，粒徑為0.1 0mm;結(jié)合劑或?yàn)槟举|(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、亞硫酸 紙漿廢液、工業(yè)糊精粉、聚乙烯醇中的一種以上，或?yàn)榉尤渲?。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所采用的工業(yè)炭粉和粘土來源廣泛，復(fù)合 材料中的AUSiC4/SiC是在材料內(nèi)部由粘土和C反應(yīng)生成，結(jié)合良好，有利于提
高材料的性能。AUSiC4和SiC不僅是非常耐高溫的材料，具有優(yōu)良的抗渣性能，
而且熱膨脹率很低，可防止在使用中由于反復(fù)加熱冷卻產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力過大而引起
爐襯材料的開裂和剝落。另夕卜，在高溫下部分AUSiC4和SiC氧化變成氣態(tài)SiO 遷移到材料的表層，然后又與高溫空氣反應(yīng)氧化變成固態(tài)的Si02，可填塞爐襯 材料的表面孔隙，使襯體材料表層致密化，阻止渣的滲透，減緩材料的蝕損， 延長使用壽命。
因此，本發(fā)明具有原料資源豐富、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。 用該方法制備的Al4SiC4/SiC復(fù)合耐火材料不僅性能優(yōu)良，且能延長使用壽命。 本發(fā)明適于有色金屬和鋼鐵冶煉設(shè)備的新型爐襯材料，尤其適用于生產(chǎn)低炭鋼 和超低碳鋼等潔凈鋼的鋼包內(nèi)襯與精煉爐襯，有利于鋼質(zhì)量的提高。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對本發(fā)明保護(hù)范圍 的限制。
實(shí)施例l
一種Al4SiC4/SiC復(fù)合耐火材料及其制備方法，先將50 55 wt。/。的SiCb含 量^40 wt。/。和粒徑為0.1 0mm的粘土、 45 50 wt。/。的C含量2 80%和粒徑為 0.1 0mm的工業(yè)炭粉混合，外加上述混合物3 7wt。/。的結(jié)合劑，攪拌10 20 分鐘，壓制成型，在60 110。C條件下干燥12 24小時；然后在氬氣氣氛下和在 1600~1700°05 6小時條件下燒結(jié)合成。經(jīng)自然冷卻后制得Al4SiC4/SiC復(fù)合材 料。
其中結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣和木質(zhì)素磺酸鈉的混合劑，先溶化成水溶液
后再用于配料。
實(shí)施例2
一種Al4SiC4/SiC復(fù)合耐火材料及其制備方法，除結(jié)合劑為工業(yè)糊精粉外， 其余同實(shí)施例1。 實(shí)施例3一種Al4SiC4/SiC復(fù)合材料及其制備方法，先將55 60 wt。/。的Si02含量 ^40wt。/。和粒徑為0.1 Omm的粘土、 40 45 wt。/。的C含量2 80 wt。/。和粒徑為 0.1 0inm的工業(yè)炭粉混合，外加上述混合物3 7 wtn/。的酚醛樹脂，攪拌混合 5 20分鐘，壓制成型，在60 11(TC條件下干燥12 36小時；然后在氬氣氣氛 下和在1650 1750°04 5小時條件下燒結(jié)，經(jīng)自然冷卻后制得Al4SiC4/SiC復(fù) 合材料。
實(shí)施例4
一種AUSiCV SiC復(fù)合材料及其制備方法，除結(jié)合劑為聚乙烯醇外，其余 同實(shí)施例3。 實(shí)施例5
一種Al4SiC4/SiC復(fù)合材料的制備方法是，先將55 65 ^%的Si02含量^40 wto/。和粒徑為0.1 0mm的粘土、 35 45 wt。/。的C含量2 80 wt。/。和粒徑為0.1 0 mm的工業(yè)炭粉混合，外加上述混合物6 10wt。/。的亞硫酸紙漿廢液，攪拌5 20分鐘，壓制成型，在室內(nèi)自然干燥24 48小時；然后在氬氣氣氛下在1700 1800°Cx2 4小時條件下燒結(jié)，經(jīng)自然冷卻后制得Al4SiC4/SiC復(fù)合材料。
本具體實(shí)施方式
所用的工業(yè)炭粉和粘土來源廣泛，復(fù)合材料中的Al4SiC4
和SiC都是在材料內(nèi)部由粘土和C反應(yīng)生成，結(jié)合良好，有利于提高材料的性 能。Al4SiC4和SiC不僅是非常耐高溫的材料，具有優(yōu)良的抗渣性能，而且熱膨 脹率很低，可防止在使用中由于反復(fù)加熱冷卻產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力過大而引起爐襯材料 的開裂和剝落。另外，在高溫下部分AUSiC4和SiC氧化變成氣態(tài)SiO遷移到 材料的表層，然后又與高溫空氣反應(yīng)氧化變成固態(tài)的Si02，可填塞爐襯材料的 表面孔隙，使襯體材料表層致密化，阻止渣的滲透，減緩材料的蝕損，延長使 用壽命。
因此，本具體實(shí)施方式
具有原料資源豐富、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn) 的特點(diǎn)。用該方法制備的AUSiC4/SiC復(fù)合耐火材料不僅性能優(yōu)良，且能延長使 用壽命。本具體實(shí)施方式
適于有色金屬和鋼鐵冶煉設(shè)備的新型爐襯材料，尤其 適用于生產(chǎn)低炭鋼和超低碳鋼等潔凈鋼的鋼包內(nèi)襯與精煉爐襯，有利于鋼質(zhì)量 的提高。
權(quán)利要求
1、一種Al4SiC4/SiC復(fù)合耐火材料的制備方法，其特征在于先將50～65wt％的粘土和35～50wt％的工業(yè)炭粉混合，外加上述混合物3～10wt％的結(jié)合劑，攪拌5～25分鐘，壓制成型，在60～110℃條件下干燥12～36小時或在室內(nèi)自然干燥24～48小時；然后在氬氣氣氛下和在1600～1800℃×2～6小時條件下燒結(jié)，自然冷卻。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al4SiC4/SiC復(fù)合耐火材料的制備方法，其特征 在于所述的粘土的Si02含量2 40 wt%，粒徑為0.1 0mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al4SiC4/SiC復(fù)合耐火材料的制備方法，其特征 在于所述的工業(yè)炭粉的C含量2 80 wt%，粒徑為0.1 0 mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al4SiC4/SiC復(fù)合耐火材料的制備方法，其特征 在于所述的結(jié)合劑或?yàn)槟举|(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、亞硫酸紙漿廢液、工業(yè) 糊精粉、聚乙烯醇中的一種以上，或?yàn)榉尤渲?br> 5、 根據(jù)權(quán)利要求1 4項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的Al4SiC4/SiC復(fù)合耐火材料的制備 方法所制備的Al4SiC4/SiC復(fù)合耐火材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Al₄SiC₄/SiC復(fù)合耐火材料及其制備方法。其技術(shù)方案是先將50～65wt％的粘土和35～50wt％的工業(yè)炭粉混合，外加上述混合物3～10wt％的結(jié)合劑，攪拌5～25分鐘，壓制成型，在60～110℃條件下干燥12～36小時或在室內(nèi)自然干燥24～48小時；然后在氬氣氣氛下和在1600～1800℃×2～6小時條件下燒結(jié)，自然冷卻后制得Al₄SiC₄/SiC復(fù)合材料。本發(fā)明具有原料資源豐富、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。用該方法制備的Al₄SiC₄/SiC復(fù)合耐火材料不僅性能優(yōu)良，且能延長使用壽命，適于有色金屬和鋼鐵冶煉設(shè)備的新型爐襯材料，尤其適用于生產(chǎn)低炭鋼和超低碳鋼等潔凈鋼的鋼包內(nèi)襯與精煉爐襯，有利于鋼質(zhì)量的提高。
文檔編號C04B35/56GK101423404SQ20081019774
公開日2009年5月6日 申請日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者晨 白, 祝洪喜, 鄧承繼 申請人:武漢科技大學(xué)