專利名稱：一種Al₄SiC₄-Al₄Si₂C₅耐火材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料具有優(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)低碳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-碳質(zhì)和高鋁高嶺土-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。Al4SiC4具有熔點高(約2037°C )、強度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)低以及非常優(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 Al4SiC4M料主要是由單質(zhì)元素(Al，Si，C)或者單質(zhì)反應(yīng)中間產(chǎn)物(SiC，Al4C3)進行制備， 原料價格昂貴，限制了這種材料的工業(yè)研究及使用。Al4Si2C5在大約1900°C下仍能穩(wěn)定存在，強度大，抗氧化性能優(yōu)。Al4Si2C5主要由單質(zhì)反應(yīng)中間產(chǎn)物(SiC和Al4C3)進行制備，原料價格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種原料豐富、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn)的 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的制備方法，用該方法制備的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的性能優(yōu)良和使用壽命延長。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是先以20 50wt %的高嶺土、20 50wt%的工業(yè)碳粉和30 60wt%的氧化鋁粉為原料混合，再外加上述原料1 IOwt %的結(jié)合劑，混合5 60分鐘，壓制成型，在60 110°C的條件下干燥12 36小時；然后在氬氣氣氛和1600 1900°C條件下保溫2 8小時，自然冷卻，即得Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料。在上述技術(shù)方案中高嶺土的3丨02含量大于40wt%，粒徑小于0. Imm ；工業(yè)碳粉的 C含量大于80wt%，粒徑小于0. Imm ；氧化鋁粉的Al2O3含量大于90wt%，粒徑小于0. Imm ； 結(jié)合劑為木質(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、聚乙烯醇和酚醛樹脂中的一種。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所采用的高嶺土、工業(yè)碳粉和氧化鋁粉來源廣泛， 復(fù)合材料中的Al4SiC4和Al4Si2C5材料在材料內(nèi)部由高嶺土、C和Al2O3反應(yīng)生成，結(jié)合良好，有利于提高材料的性能。另外，在高溫下部分Al4SiC4和Al4Si2C5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SiO2，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。本發(fā)明所制備的 Al4SiC4-Al4Si2C5材料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。
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因此，本發(fā)明具有原料豐富、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點。用該方法制備的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料不僅性能優(yōu)良，且能延長使用壽命。本發(fā)明適用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)低碳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，并非對保護范圍的限制為避免重復(fù)，先將本具體實施方式
所涉及到原料的技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下，具體實施例中不再贅述高嶺土的3102含量大于40wt%，粒徑小于0. Imm;工業(yè)碳粉的C含量大于80wt%，粒徑小于0. Imm ；氧化鋁粉的Al2O3含量大于90wt%，粒徑小于0. 1mm。實施例1一種Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制備方法。先以20 30wt%的高嶺土、20 30wt %的工業(yè)碳粉和50 60wt %的氧化鋁粉為原料混合，再外加上述原料2 6wt %的結(jié)合劑，混合5 15分鐘，壓制成型，在60 110°C的條件下干燥12 M小時；然后在氬氣氣氛和1600 1700°C條件下保溫6 8小時，自然冷卻后得到Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料。本實施例中的結(jié)合劑為酚醛樹脂。實施例2一種Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制備方法。先以25 40wt%的高嶺土、25 40wt%的工業(yè)碳粉和35 50wt%的氧化鋁粉為原料混合，再外加上述原料1 5wt%的結(jié)合劑，混合15 30分鐘，壓制成型，在60 110°C的條件下干燥M 36小時；然后在氬氣氣氛和1700 1800°C條件下保溫5 7小時，自然冷卻后得到Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料。本實施例中的結(jié)合劑為聚乙烯醇。實施例3一種Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制備方法。除結(jié)合劑為亞硫酸紙漿廢液外，其余同實例2。實施例4一種Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制備方法。先以40 50wt%的高嶺土、20 30wt%的工業(yè)碳粉和30 40wt%的氧化鋁粉為原料混合，再外加上述原料5 IOwt %的結(jié)合劑，混合30 45分鐘，壓制成型，在60 110°C的條件下干燥12 M小時；然后在氬氣氣氛和1800 1850°C條件下保溫4 6小時，自然冷卻后得到Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料。本實施例中的結(jié)合劑為工業(yè)糊精粉。實施例5一種Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制備方法。除結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈉外，其余同實例4。實施例6一種Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制備方法。先以20 30wt%的高嶺土、40 50wt %的工業(yè)碳粉和30 40wt %的氧化鋁粉為原料混合，再外加上述原料4 8wt %的結(jié)合劑，混合45 60分鐘，壓制成型，在60 110°C的條件下干燥M 36小時；然后在氬氣氣氛和1850 1900°C條件下保溫2 4小時，自然冷卻后得到Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料。本實施例中的結(jié)合劑為酚醛樹脂。實施例7一種Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制備方法。除結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣外，其余同實例6。本具體實施方式
所采用的高嶺土、工業(yè)碳粉和氧化鋁粉來源廣泛，復(fù)合材料中的Al4SiC4和Al4Si2C5材料在材料內(nèi)部由高嶺土、C和Al2O3反應(yīng)生成，結(jié)合良好，有利于提高材料的性能。另外，在高溫下部分Al4SiC4和Al4Si2C5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SiO2，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。本具體實施方式
所制備的 Al4SiC4-Al4Si2C5材料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。因此，本具體實施方式
具有原料豐富、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點。用該方法制備的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料不僅性能優(yōu)良，且能延長使用壽命。本具體實施方式
適用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)低碳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-Al4Si2C5耐火材料的制備方法，其特征在于先以20 50wt%的高嶺土、20 50wt%的工業(yè)碳粉和30 60wt%的氧化鋁粉為原料混合，再外加上述原料1 IOwt%的結(jié)合劑，混合5 60分鐘，壓制成型，在60 110°C的條件下干燥12 36小時； 然后在氬氣氣氛和1600 1900°C條件下保溫2 8小時，自然冷卻，即得Al4SiC4-Al4Si2C5 耐火材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的制備方法，其特征在于所述的高嶺土的SiR含量大于40wt%，粒徑小于0. 1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的制備方法，其特征在于所述的工業(yè)碳粉的C含量大于80wt%，粒徑小于0. 1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的制備方法，其特征在于所述的氧化鋁粉的Al2O3含量大于90wt%，粒徑小于0. 1mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的制備方法，其特征在于所述的結(jié)合劑為木質(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、聚乙烯醇和酚醛樹脂中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5項中任一項所述的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的制備方法所制備的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制備方法。其技術(shù)方案是先以20～50wt％的高嶺土、20～50wt％的工業(yè)碳粉和30～60wt％的氧化鋁粉為原料混合，再外加上述原料1～10wt％的結(jié)合劑，混合5～60分鐘，壓制成型，在60～110℃的條件下干燥12～36小時；然后在氬氣氣氛和1600～1900℃條件下保溫2～8小時，自然冷卻，即得Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料。本發(fā)明具有原料豐富、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點。用該方法制備的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料不僅性能優(yōu)良，且能延長使用壽命。本發(fā)明適用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)低碳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C04B35/622GK102320847SQ201110236019
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者余超, 員文杰, 李君 , 祝洪喜, 鄧承繼 申請人:武漢科技大學(xué)