專利名稱：一種Al₄SiC₄-Al₈SiC₇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-Al8SiC7耐火材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
Al4SiC4-Al8SiC7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)和高鋁礬土 -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 Al4SiC4材料主要是由單質(zhì)(Al，Si，C)或者單質(zhì)反應(yīng)的中間產(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。Al8SiC7具有熔點高(約2085°C )和高溫下化學(xué)穩(wěn)定性好的特點。目前國內(nèi)外對 Al8SiC7M料研究較少，主要由單質(zhì)反應(yīng)的中間產(chǎn)物(SiC，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-Al8SiC7耐火材料的制備方法。用該方法制備的Al4SiC4-Al8SiC7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)明所采用的技術(shù)方案是先以40 70wt%的礬土、30 60wt%的工業(yè)碳粉和0 30wt%的二氧化硅微粉為原料，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°C的條件下干燥12 36小時；然后在氬氣氣氛和1600 2000°C條件下保溫2 8小時，自然冷卻，即得Al4SiC4-Al8SiC7耐火材料。上述技術(shù)方案中礬土的Al2O3含量大于70wt%，粒徑小于0. Imm ；工業(yè)碳粉的C含量大于80wt%，粒徑小于0. Imm ；二氧化硅微粉的SW2含量大于90wt%，粒徑小于0. Olmm ； 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)明所采用的礬土、工業(yè)碳粉和二氧化硅微粉來源廣泛，復(fù)合材料中的Al4SiC4及Al8SiC7材料在材料內(nèi)部由礬土、C和S^2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及Al8SiC7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-Al8SiC7材料不僅具有優(yōu)良的耐高溫性能和優(yōu)良的抗渣性能，且熱膨脹率低，能有效地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-Al8SiC7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)合實施實例對本發(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)，現(xiàn)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，實施例中不再贅述礬土的Al2O3含量大于70wt %，粒徑小于0. Imm ；工業(yè)碳粉的C含量大于 80wt%，粒徑小于0. Imm ；二氧化硅微粉的含量大于90wt%，粒徑小于0. 01mm。實施例1一種Al4SiC4-Al8SiC7耐火材料及其制備方法。先以40 50襯％的礬土、30 40wt%的工業(yè)碳粉和20 30wt%的二氧化硅微粉為原料，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；然后在氬氣氣氛下和1600 1700°C條件下保溫6 8小時，自然冷卻，即得Al4SiC4-Al8SiC7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-Al8SiC7耐火材料及其制備方法。除結(jié)合劑為工業(yè)糊精粉外，其余同實例1。實施例3一種Al4SiC4-Al8SiC7耐火材料及其制備方法。先以50 60襯％的礬土和40 50wt%的工業(yè)碳粉為原料，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1750 1850°C條件下保溫5 7小時，自然冷卻，即得Al4SiC4-Al8SiC7耐火材料。本實施例中的結(jié)合劑為聚乙烯醇。實施例4一種Al4SiC4-Al8SiC7耐火材料及其制備方法。先以60 70襯％的礬土、20 40wt%的工業(yè)碳粉和10 20wt%的二氧化硅微粉為原料，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；然后在氬氣氣氛下和1800 1900°C條件下保溫4 6小時，自然冷卻，即得Al4SiC4-Al8SiC7耐火材料。本實施例中的結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣。實施例5一種Al4SiC4-Al8SiC7耐火材料及其制備方法。先以40 48wt %的礬土、50 58wt%的工業(yè)碳粉和1 IOwt %的二氧化硅微粉為原料，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1900 2000°C條件下保溫2 4小時，自然冷卻，即得Al4SiC4-Al8SiC7耐火材料。本實施例中的結(jié)合劑為酚醛樹脂。實施例6一種Al4SiC4-Al8SiC7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5。實施例7一種Al4SiC4-Al8SiC7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5。本具體實施方式
的礬土、工業(yè)碳粉和二氧化硅微粉來源廣泛，復(fù)合材料中的 Al4SiC4及Al8SiC7材料在材料內(nèi)部由礬土、C和S^2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及Al8SiC7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-Al8SiC7 材料不僅具有優(yōu)良的耐高溫性能和優(yōu)良的抗渣性能，且熱膨脹率低，能有效地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-Al8SiC7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-Al8SiC7耐火材料的制備方法，其特征在于先以40 70wt%的礬土、 30 60wt%的工業(yè)碳粉和0 30wt%的二氧化硅微粉為原料，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；然后在氬氣氣氛下和1600 2000°C條件下保溫2 8小時，自然冷卻，即得Al4SiC4-Al8SiC7耐火材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al4SiC4-Al8SiC7耐火材料的制備方法，其特征在于所述的礬土的Al2O3含量大于70wt%，粒徑小于0. 1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al4SiC4-Al8SiC7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-Al8SiC7耐火材料的制備方法，其特征在于所述的二氧化硅微粉的SW2含量大于90wt%，粒徑小于0. 01mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al4SiC4-Al8SiC7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-Al8SiC7耐火材料的制備方法所制備的Al4SiC4-Al8SiC7耐火材料。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種Al4SiC4-Al8SiC7耐火材料及其制備方法。其技術(shù)方案是先以40～70wt％的礬土、30～60wt％的工業(yè)碳粉和0～30wt％的二氧化硅微粉為原料，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1600～2000℃條件下保溫2～8小時，自然冷卻，即得Al4SiC4-Al8SiC7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。所制備的Al4SiC4-Al8SiC7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C04B35/66GK102320848SQ201110236020
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)