專利名稱：樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐火材料，尤其是一種樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火材料。
背景技術(shù)：
氧化鋁的熔點(diǎn)是2050°C，以氧化鋁為主要成分的剛玉制品是應(yīng)用最為廣泛的耐火材料。氧化鎂的熔點(diǎn)是2800°C，以氧化鎂為主要成分的鎂砂也是優(yōu)質(zhì)的耐火原料。氧化鋁和氧化鎂為主要成分的鎂鋁尖晶石(MgO Al2O3)是一種綜合性能優(yōu)異的人工合成耐火原料。近年來以剛玉、鎂砂和鎂鋁尖晶石為主要原料的鋁鎂質(zhì)耐火制品被用于精煉鋼包包底和熔池部位。鋁鎂質(zhì)耐火制品一般包括有機(jī)結(jié)合和無機(jī)結(jié)合兩大類。無機(jī)結(jié)合劑通常為水泥、 水合氧化鋁、硅微粉等，無機(jī)結(jié)合的鋁鎂質(zhì)耐火制品容易出現(xiàn)剝落等異常損毀現(xiàn)象。有機(jī)結(jié)合劑通常是酚醛樹脂結(jié)合劑，酚醛樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火制品在高溫下使用后，結(jié)合劑被碳化，碳化后的碳結(jié)構(gòu)可以防止鋼水和鋼渣向耐火制品內(nèi)部滲透。碳的導(dǎo)熱率較高、熱膨脹系數(shù)很低，有利于制品抗熱震性的提高。但是碳結(jié)構(gòu)在高溫下容易被氧化，需要加入抗氧化齊U，降低氧化速度。鋁粉是最常用的抗氧化劑。鋁粉在熔點(diǎn)以上和樹脂碳反應(yīng)生成碳化鋁。金屬鋁和碳化鋁優(yōu)先于碳和氧反應(yīng)起到防止碳被氧化的目的。生成的纖維狀的碳化鋁極大的提高了耐火制品的高溫強(qiáng)度，同時(shí)也增加了其脆性，所以樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火材料加入鋁粉后存在抗熱震性下降的問題，在高溫使用中容易斷裂剝落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火材料，該耐火材料具有較好的抗氧化性和抗熱震性。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火材料，包括以下組份，組份比例按重量份數(shù)計(jì)氧化鋁質(zhì)耐火原料33 95份、鎂砂和/或鎂鋁尖晶石I. 5^40份、鋁鋯合金0. 05、份、碳素(T25份、酚醛樹脂結(jié)合劑2 4份。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述氧化鋁質(zhì)耐火原料為白剛玉、板狀剛玉、致密剛玉、棕剛玉、礬土、氧化鋁微粉中的一種或多種的混合物。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述碳素為石墨、碳黑中的一種或混合物。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述鋁鋯合金中的鋯的質(zhì)量百分比為:T35%，余量為鋁。本發(fā)明有效利用了金屬的抗氧化作用，又減少了金屬抗氧劑導(dǎo)致的耐火制品的韌性下降、抗熱震性下降的副作用。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明所使用的氧化鋁質(zhì)耐火原料、鎂砂和鎂鋁尖晶石都是高級耐火材料，它們作為本發(fā)明所述耐火材料的主體可以抵抗高溫熔液和熔渣的侵蝕。
結(jié)合劑是耐火材料的薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵，本發(fā)明使用酚醛樹脂結(jié)合劑，高溫碳化后生成的高熔點(diǎn)的碳結(jié)構(gòu)和氧化物基質(zhì)不互熔，還可以阻止熔渣向耐火制品內(nèi)部滲透。本發(fā)明所使用的酚醛樹脂結(jié)合劑沒有具體限制，市售的鎂碳磚用酚醛樹脂結(jié)合劑均可使用，只要不對本發(fā)明的發(fā)明目的產(chǎn)生限制即可。本發(fā)明所使用的碳素為石墨、碳黑中的一種或混合物，熔點(diǎn)均超過3500°C，熱膨脹率極低，且不容易被金屬溶液和熔渣浸潤，有利于提高耐火制品的耐火度、抗熱震性、抗渣滲透性。單獨(dú)的金屬鋁在高溫下和碳反應(yīng)生成纖維狀的碳化鋁，碳化鋁的生成會(huì)導(dǎo)致耐火材料高溫抗折強(qiáng)度和高溫彈性模量提高，韌性和抗熱震性下降；本發(fā)明所使用的鋁鋯合金中的鋯可以影響碳化鋁的纖維狀結(jié)構(gòu)，降低耐火材料的高溫強(qiáng)度和彈性模量，鋁鋯合金和碳化鋁和氧的反應(yīng)優(yōu)先于碳，起到防止碳被氧化的效果。本發(fā)明所述耐火材料在高溫使用過程中鋁鋯合金中的鋯吸收氧變成氧化鋯，氧化鋯是一種高級耐火材料，氧化鋯有三種晶體形態(tài)單斜、四方、立方晶相。常溫下氧化鋯只以單斜相出現(xiàn)，升溫到1100°c左右轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?，這種相變是可逆的。氧化鋯在單斜相向四方 相轉(zhuǎn)變的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生較大的體積收縮，冷卻的時(shí)候又會(huì)轉(zhuǎn)化為單斜相并伴隨較大的體積膨脹。氧化鋯具有的可逆相變導(dǎo)致其在一定的溫度范圍內(nèi)體積隨溫度提高而收縮，隨溫度降低而膨脹。這種和其它物質(zhì)的熱膨脹相反的行為，容易造成含有氧化鋯的制品的在1100°c左右升溫或降溫時(shí)產(chǎn)生裂紋。氧化鋯在由四方相向單斜相轉(zhuǎn)變時(shí)(即馬氏體相變)，伴隨體積和形狀變化，能吸收能量，減緩裂紋尖端的應(yīng)力集中，阻止裂紋擴(kuò)展，從而提高材料韌性，包括應(yīng)力誘導(dǎo)相變增韌、裂紋彎曲增韌和微裂紋增韌。本發(fā)明中由于鋁鋯以合金形式存在，氧化鋯相變首先破壞同一位置碳化鋁的結(jié)構(gòu)，碳化鋁正是導(dǎo)致耐火制品韌性下降的主要因素。氧化鋯的相變可以減少碳化鋁帶來的韌性下降，氧化鋯的相變也使耐火制品內(nèi)部產(chǎn)生顯微裂紋，提高耐火材料的韌性和抗熱震性，氧化鋯的相變也有助于耐火材料整體的熱膨脹率的降低。實(shí)施例一一種樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火材料，包括以下組份，組份比例按重量份數(shù)計(jì)棕剛玉30份、礬土 30份、鎂鋁尖晶石30份、電熔鎂砂6份、鋁鋯合金0. 05份、酚醛樹脂結(jié)合劑4份，其中，所述鋁鋯合金中的鋯的質(zhì)量百分比為3%，余量為鋁和不可避免的雜質(zhì)。具體生產(chǎn)方式為30份棕剛玉和30份鎂鋁尖晶石中粒度小于0. 074mm的部分與鋁鋯合金粉預(yù)先混合得到預(yù)混料；混煉機(jī)中加入預(yù)混料、30份礬土和4份酚醛樹脂結(jié)合劑混合2min,加入預(yù)混料再混合25min后出料得到混合泥料；把混合泥料放入壓機(jī)模具中，加壓成型；成型的磚塊放在窯道中烘烤到200°C ;出窯后得到所述的鋁鎂質(zhì)耐火材料；該鋁鎂質(zhì)耐火材料可用于精煉鋼包包壁部位，高溫使用中具有侵蝕速度低、無磚縫的特點(diǎn)。將該鋁鎂質(zhì)耐火材料按GB/T13244檢測抗氧化性(1000°C X 3h)，脫碳層平均厚度為4. 5_，將該鋁鎂質(zhì)耐火材料按YB/T376. I檢測1100°C水冷的抗熱震性，試樣可以經(jīng)受8次的試驗(yàn)不出現(xiàn)裂紋。該產(chǎn)品可用于精煉鋼包包底部位，高溫使用中具有侵蝕速度低、無磚縫的特點(diǎn)。實(shí)施例二 一種樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火材料，包括以下組份，組份比例按重量份數(shù)計(jì)白剛玉40份、棕剛玉20份、礬土 35份、燒結(jié)鎂砂I. 5份、鋁鋯合金I. 5份、酚醛樹脂結(jié)合劑2份，其中，所述鋁鋯合金中的鋯的質(zhì)量百分比為35%，余量為鋁。
具體生產(chǎn)方式為40份白剛玉、I. 5份燒結(jié)鎂砂中粒度小于0. 074mm部分和I. 5份鋁鋯合金粉預(yù)先混合得預(yù)混料，混煉機(jī)中加入預(yù)混料、35份礬土、20份棕剛玉、40份白剛玉顆粒和2份酚醛樹脂結(jié)合齊混合2min，加入預(yù)混料再混合25min后出料得混合泥料；把混合泥料放入壓機(jī)模具中，加壓成型；成型的磚塊放在窯道中烘烤到200°C，出窯后得到耐火材料。該耐火材料可用于精煉鋼包包底部位，高溫使用中具有侵蝕速度低，無磚縫的特點(diǎn)。將該耐火材料按GB/T13244檢測抗氧化性(1000°C X3h)，脫碳層平均厚度為3. 5mm ;該耐火材料按YB/T376. I檢測1100°C水冷的抗熱震性，該耐火材料可以經(jīng)受12次的試驗(yàn)不出現(xiàn)裂紋；該耐火材料經(jīng)過1600°C X 3h燒成后，再檢測熱膨脹率，室溫到1600°C的熱膨脹率為I. 1%。實(shí)施例三一種樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火材料，包括以下組份，組份比例按重量份數(shù)計(jì)28份板狀剛玉、氧化鋁微粉5份、鎂鋁尖晶石30份、鋁鋯合金9份、-198石墨20份、N990碳黑5份、酚醛樹脂結(jié)合劑3份；所述鋁鋯合金中的鋯的質(zhì)量百分比為15%，余量為鋁，所述-198石墨的技術(shù)指標(biāo)為含碳量為98、9. 00%，粒度為-100目。 實(shí)施生產(chǎn)方式為28份板狀剛玉、30份鎂鋁尖晶石中粒度小于0. 074mm部分和5份氧化鋁微粉以及9份鋁鋯合金粉預(yù)先混合得預(yù)混料，混煉機(jī)中加入預(yù)混料、2. 5份酚醛樹脂結(jié)合劑混合2min，加入-198石墨20份和N998碳黑5份混lOmin，加入預(yù)混料再混合25min后出料得混合泥料；把混合泥料放入等靜壓壓機(jī)模具中，加壓成型；成型的管狀制品放在窯道中烘烤到200 °C，出窯后的制品經(jīng)過機(jī)械修磨、涂刷抗氧化涂料后得到耐火材料。該耐火材料可用于連鑄用長水口，抗氧化性、抗熱震性較好。將該耐火材料按GB/T13244檢測抗氧化性(1000°C X 3h)，脫碳層平均厚度為3mm ；將該耐火材料按YB/T376. I檢測1100°C水冷的抗熱震性，該耐火材料可以經(jīng)受25次的試驗(yàn)不出現(xiàn)裂紋；該耐火材料樣經(jīng)過160(TC X3h埋碳燒成后，在還原氣氛下檢測熱膨脹率，室溫到1600°C的熱膨脹率為I. 0%。
權(quán)利要求
1.一種樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火材料，其特征是，包括以下組份，組份比例按重量份數(shù)計(jì)氧化鋁質(zhì)耐火原料33 95份、鎂砂和/或鎂鋁尖晶石I. 5^40份、鋁鋯合金O. 05、份、碳素(Γ25份、酚醛樹脂結(jié)合劑2 4份。
2.如權(quán)利要求I所述的樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火材料，其特征是所述氧化鋁質(zhì)耐火原料為白剛玉、板狀剛玉、致密剛玉、棕剛玉、礬土、氧化鋁微粉中的一種或多種的混合物。
3.如權(quán)利要求I所述的樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火材料，其特征是所述碳素為石墨、碳黑中的一種或混合物。
4.如權(quán)利要求I所述的樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火材料，其特征是所述鋁鋯合金中的鋯的質(zhì)量百分比為3 35%，余量為鋁。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種樹脂結(jié)合鋁鎂質(zhì)耐火材料，包括以下組份，組份比例按重量份數(shù)計(jì)氧化鋁質(zhì)耐火原料33~95份、鎂砂和/或鎂鋁尖晶石1.5~40份、鋁鋯合金0.05~9份、碳素0~25份、酚醛樹脂結(jié)合劑2~4份。所述氧化鋁質(zhì)耐火原料為白剛玉、板狀剛玉、致密剛玉、棕剛玉、礬土、氧化鋁微粉中的一種或多種的混合物。所述碳素為石墨、碳黑中的一種或混合物。所述鋁鋯合金中的鋯的質(zhì)量百分比為3~35%，余量為鋁。本發(fā)明有效利用了金屬的抗氧化作用，又減少了金屬抗氧劑導(dǎo)致的耐火制品的韌性下降、抗熱震性下降的副作用。
文檔編號C04B35/66GK102775171SQ20121028986
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者俞曉東, 張雪松 申請人:江蘇蘇嘉集團(tuán)新材料有限公司