專利名稱：一種Al₈B₄C₇-Al₄O₄C質(zhì)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，具體涉及一種A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料及其 制備方法。
背景技術(shù)：
A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)耐火合材料具有優(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，也是含碳耐火材料和非氧化物耐火材料防止氧化的 抗氧化劑，尤其適用于生產(chǎn)低碳鋼和超低碳鋼等潔凈鋼的鋼包內(nèi)襯與精煉爐襯； A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)耐火合材料取代碳復(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。
AlsB4C7和A1404C具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、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，也是含碳耐火材料和非氧化物耐火材料的抗氧化劑。 目前國內(nèi)外合成A18B4C7材料的主要方法是以B粉或者B4C粉為化合物A18B4C7中B的來源， 和金屬Al粉、C粉或者AUC3在1500-180(TC高溫反應(yīng)合成；A1404C材料主要是八1203粉和 Al粉、C粉或Al203粉和AUC3在1500-1800'C高溫反應(yīng)生成。它們合成成本比較高，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)化的A18B4C7-A1404C質(zhì) 復(fù)合耐火材料的制備方法。用該方法制備的A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料性能優(yōu)良且使用 壽命延長(zhǎng)。
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20 30wty。的氧化硼、20 40wt% 的工業(yè)炭粉和30 60wt。/。的金屬鋁粉混合，外加上述混合物3 1Owt。/o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(shí)或在室內(nèi)自然千燥24 48小時(shí)；然后 在氬氣氣氛和1400 1800°Cx2 6小時(shí)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)自然冷卻制得A18B4C7-A1404C 質(zhì)復(fù)合耐火材料。
其中氧化硼中的B2O3含量^0wt。/。，粒徑為0.1 0mm;金屬鋁粉的Al含量^90wt0/。， 粒徑為0.1 0mm;工業(yè)炭粉的C含量^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、亞硫酸紙槳廢液、工業(yè)糊精粉、聚乙烯醇中的一種以上，或結(jié)合劑為酚 醛樹脂。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所采用的工業(yè)炭粉、金屬鋁粉和氧化硼來源廣泛，復(fù)合 材料中的A18B4C7-A1404C都是在材料內(nèi)部由氧化硼、金屬鋁粉和C反應(yīng)生成的，結(jié)合良好， 有利于提高材料的性能。A18B4C7-A1404C不僅是非常耐高溫的材料，具有優(yōu)良的抗氧化和抗 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Al8B4C7-ALt04C氧化生產(chǎn)硼酸鹽玻璃，可填塞爐襯 材料的表面孔隙，使襯體材料表層致密化， 一方面阻止氧氣進(jìn)入材料內(nèi)部，保護(hù)材料不被氧 化；另一方面阻止渣的滲透，減緩材料的蝕損，延長(zhǎng)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)。用該方法反應(yīng) 合成制備的Al8B4C7-Al404C質(zhì)復(fù)合耐火材料不僅性能優(yōu)良，且能延長(zhǎng)使用壽命。本發(fā)明適于 含碳耐火材料或者非氧化物耐火材料作為抗氧化劑使用，也適合制備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)施方案
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。 實(shí)施例l
一種A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料及其制備方法先將20 25wt。/。的氧化硼、35 40wt。/。 的工業(yè)炭粉和40 45wt。/。的金屬鋁粉混合，外加上述混合物5 8wt。/。的木質(zhì)素磺酸鈣，木質(zhì) 素磺酸鈣先溶化成水溶液后再用于配料；攪拌5 15分鐘，壓制成型，在90 11(TC條件下 千燥12 24小時(shí)；然后在氬氣氣氛和1600 1700'Cx5 6小時(shí)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)自然冷 卻制得A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料。
上述混合物的理化指標(biāo)是氧化硼屮的B2O3含量290wt。/。，粒徑為0.1 0mm; 金屬鋁粉的Al含量^卯wt。/。，粒徑為0.1 0mm;工業(yè)炭粉的C含量^80wt。/。，粒徑為0.1 0mm。
實(shí)施例2
一種A1SB4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料及其制備方法先將25 30wt。/。的氧化硼、30 35wt。/。 的工業(yè)炭粉和40 45wt。/。的金屬鋁粉混合，外加上述混合物6 7wt^的木質(zhì)素磺酸鈉，木質(zhì) 素磺酸鈉先溶化成水溶液后再用于配料，攪拌10 20分鐘，壓制成型，在90 110'C條件下 干燥18~30小時(shí)；然后在氬氣氣氛下和在1700 180(TCx5 6小時(shí)的條件下燒結(jié)，經(jīng)自然冷卻制得AISB4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料。 上述混合物的理化指標(biāo)同實(shí)施例1。 實(shí)施例3
一種A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料及其制備方法先將25 30wt。/。的氧化硼、25 30wt。/。 的工業(yè)炭粉和40 45wt。/。的金屬鋁粉混合，外加上述混合物3 6wt。/。的亞硫酸紙漿廢液，攪 拌5 15分鐘，壓制成型，在60 9(TC條件下干燥24~36小時(shí)；然后在氬氣氣氛和1500 1600°C x5 6小時(shí)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)自然冷卻制得A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料。
上述混合物的理化指標(biāo)同實(shí)施例1。
實(shí)施例4
一種A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料及其制備方法先將25 30wt。/。的氧化硼、30 35wt。/。 的工業(yè)炭粉和40 45wt。/。的金屬鋁粉混合，外加上述混合物8 10wt。/。的工業(yè)糊精粉，攪拌5 15分鐘，壓制成型，在室內(nèi)自然干燥24 26小時(shí)；然后在氬氣氣氛和1400 1500°05 6 小時(shí)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)自然冷卻制得A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料。
上述混合物的理化指標(biāo)同實(shí)施例1。
實(shí)施例5
一種A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料及其制備方法先將25 30wt。/。的氧化硼、35 40wt。/0 的工業(yè)炭粉和35 40wt。/。的金屬鋁粉混合，外加上述混合物3 7wt。/。的聚乙烯醇，攪拌15 25分鐘，壓制成型，在室內(nèi)自然干燥36 48小時(shí)；然后在氬氣氣氛和1700 1800°Cx2 3 小時(shí)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)自然冷卻制得A1SB4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料。
上述混合物的理化指標(biāo)同實(shí)施例1。
實(shí)施例6
一種A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料及其制備方法先將25 30wt。/。的氧化硼、35 40wt。/。 的工業(yè)炭粉和30 35wt。/。的金屬鋁粉混合，外加上述混合物4 8wt。/。的酚醛樹脂，攪拌5 15分鐘，壓制成型，在卯 110。C條件下干燥12~24小時(shí)；然后在氬氣氣氛和在1750 1800°C x3 4小時(shí)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)自然冷卻制得A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料。
上述混合物的理化指標(biāo)同實(shí)施例1。
實(shí)施例7
一種A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料及其制備方法先將25 30wt。/。的氧化硼、25 30wt。/。 的工業(yè)炭粉和45 50wt。/。的金屬鋁粉混合，外加上述混合物8 10wt。/。的工業(yè)糊精粉和亞硫酸紙漿廢液，攪拌15 25分鐘，壓制成型，在80 11(TC條件下干燥24 36小時(shí)；然后在氬 氣氣氛和1750 1800°Cx4 6小時(shí)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)自然冷卻制得A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù) 合耐火材料。
上述混合物的理化指標(biāo)同實(shí)施例1。
實(shí)施例8
一種A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料及其制備方法先將25 30wtn/。的氧化硼、20 25wtn/。 的工業(yè)炭粉和50 55wt。/。的金屬鋁粉混合，外加上述混合物7 9wt。/。的木質(zhì)素磺酸鈉、亞硫 酸紙漿廢液和工業(yè)糊精粉，攪拌10 20分鐘，壓制成型，在60 8(TC條件下干燥24~36小 時(shí)；然后在氬氣氣氛和1650 1750°Cx4 6小時(shí)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)自然冷卻制得 A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料。
上述混合物的理化指標(biāo)同實(shí)施例1。
實(shí)施例9
一種A1SB4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料及其制備方法先將20 25wt。/。的氧化硼、20 25wt0/。 的工業(yè)炭粉和55 60wt。/。的金屬鋁粉混合，外加上述混合物6 8wt。/。的工業(yè)糊精粉和聚乙烯 醇，攪拌5 15分鐘，壓制成型，在90 110'C條件下干燥24~36小時(shí)；然后在氬氣氣氛和 1700 1750°Cx2 4小時(shí)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)自然冷卻制得A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材 料。
上述混合物的理化指標(biāo)同實(shí)施例1。
本具體實(shí)施方式
所采用的原料來源廣泛，復(fù)合材料中的A18B4C7-A1404C都是在內(nèi)部由氧 化硼、金屬鋁粉和C反應(yīng)生成的，結(jié)合良好，有利于提高材料的性能。A18B4C7-A1404C不僅 耐高溫、具有優(yōu)良的抗氧化和抗渣性能，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A18B4C7-A1404C氧化 生產(chǎn)硼酸鹽玻璃，可填塞爐襯材料的表面孔隙，使襯體材料表層致密化， 一方面阻止氧氣進(jìn) 入材料內(nèi)部，保護(hù)材料不被氧化；另一方面阻止渣的滲透，減緩材料的蝕損，延長(zhǎng)使用壽命。
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)。用該方法反 應(yīng)合成制備的Al必4C7-Al404C質(zhì)復(fù)合耐火材料不僅性能優(yōu)良，且能延長(zhǎng)使用壽命。本具體實(shí) 施方式適于含碳耐火材料或者非氧化物耐火材料作為抗氧化劑使用，也適合制備有色金屬和 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Al8B4C7-Al4O4C質(zhì)復(fù)合耐火材料的制備方法是，其特征在于先將20～30wt％的氧化硼、20～40wt％的工業(yè)炭粉和30～60wt％的金屬鋁粉混合，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(shí)或在室內(nèi)自然干燥24～48小時(shí)；然后在氬氣氣氛和1400～1800℃×2～6小時(shí)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)自然冷卻制得Al8B4C7-Al4O4C質(zhì)復(fù)合耐火材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料的制備方法，其特征在于所 述的氧化硼中的B203含量^90wt。/。，粒徑為0.1 Omm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料的制備方法，其特征在于所 述的金屬鋁粉的Al含量^90wt。/。，粒徑為0.1 0mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的A18B4C7-A1404C質(zhì)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^80wt。/。，粒徑為0.1 0mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的A18B4C7-A1404C質(zhì)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，或結(jié)合劑為酚醛樹脂。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 5項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料的制備方法所 制備的A18B4C7-A1404C質(zhì)復(fù)合耐火材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Al₈B₄C₇-Al₄O₄C質(zhì)復(fù)合耐火材料及其制備方法。所采用的技術(shù)方案是先將20～30wt％的氧化硼、20～40wt％的工業(yè)炭粉和30～60wt％的金屬鋁粉混合，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(shí)或在室內(nèi)自然干燥24～48小時(shí)；然后在氬氣氣氛和1400～1800℃×2～6小時(shí)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)自然冷卻制得Al₈B₄C₇-Al₄O₄C質(zhì)復(fù)合耐火材料。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)，所制備的Al₈B₄C₇-Al₄O₄C質(zhì)復(fù)合耐火材料不僅性能優(yōu)良，且能延長(zhǎng)使用壽命。
文檔編號(hào)C04B35/66GK101423405SQ20081019774
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者毅 余, 晨 白, 祝洪喜, 鄧承繼 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)