專利名稱：新型半石墨化碳氮化硅磚及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種耐火材料及其生產(chǎn)方法，特別涉及一種新型半石墨化碳氮化硅磚及其制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代高爐煉鐵工業(yè)為了在高效率生產(chǎn)狀態(tài)下獲得盡可能長的使用壽命，從而獲得可觀的經(jīng)濟效益，普遍在盛裝鐵水的爐缸、爐底內(nèi)襯的工作層部位采用微孔炭磚，在爐腹至爐身下部區(qū)域砌筑氮化硅結(jié)合碳化硅磚、賽隆結(jié)合的剛玉磚或者半石墨、石墨制品。目前使用于爐底、爐缸工作層的微孔炭磚具有較好的微孔性和14～20w/m.k的導熱率等技術(shù)特征，使用中可較好地防止熔融鐵水鉆入炭磚內(nèi)部導致的組織破壞，具有較好的抗爐渣侵蝕性能。但是，由于炭磚的強度較低(≤38MPa)、抗堿性較差、抗鐵水融蝕性較弱，在爐缸內(nèi)流動渣鐵的機械磨損、堿金屬對炭磚結(jié)合鏈的破壞、高溫鐵水的融蝕下會較快破損，嚴重地限制了高爐在高冶煉強度下的壽命進步。
高爐爐腹至爐身下部的熱負荷是高爐中最高的區(qū)域，而且存在劇烈的溫度波動，并有水蒸氣、堿以及化學侵蝕性很強的冶煉初成爐渣。當這個區(qū)域的內(nèi)襯采用氮化硅結(jié)合碳化硅磚或者賽隆結(jié)合剛玉磚時，這些材料良好的機械強度、抗渣性等能夠較好地抵御冶煉初渣的化學侵蝕和下降爐料、上升煤氣流的機械磨損。然而，由于它們的導熱性能較低(≤15w/m.k)，冷卻效果較差，熱應力較大，容易出現(xiàn)熱震剝落，水蒸氣-堿的聯(lián)合侵蝕還導致這些耐火材料的氧化分解。也有在高爐的這個部位采用半石墨或者石墨制品的情況，此時，雖然這些材料的高導熱性解決了冷卻效果和熱震問題，但它們的強度較低、容易氧化和較低的抗堿性仍然不能獲得預期的內(nèi)襯壽命。
本專利申請人的申請?zhí)枮?5103931.8的已授權(quán)專利，公開了一種半石墨化碳氮化硅磚及其生產(chǎn)方法，該專利產(chǎn)品經(jīng)實踐表明效果良好，已產(chǎn)生了可觀的效益。申請人在該專利的基礎上研究開發(fā)出一種新型半石墨化碳氮化硅磚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服在于克服背景技術(shù)中耐火材料的缺點，提供一種高導熱率、高強度，具有優(yōu)良的抗渣鐵侵蝕性、抗氧化性的新型半石墨化碳氮化硅磚及其制造方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種新型半石墨化碳氮化硅磚，以重量百分比表示，原料配方中含有電煅燒無煙煤20～50％，石墨20～40％，工業(yè)硅15～30％，碳化硅10～30％，外加占上述原料總重的7～20％的粘結(jié)劑；其中電煅燒無煙煤20～30％，石墨30～40％，工業(yè)硅25～30％，碳化硅20～30％，粘結(jié)劑10～20％；其中電煅燒無煙煤20～30％，石墨20～30％，工業(yè)硅15～25％，碳化硅10～20％，粘結(jié)劑10～20％；其中電煅燒無煙煤30～50％，石墨20～30％，工業(yè)硅15～25％，碳化硅10～20％，粘結(jié)劑7～10％；其中電煅燒無煙煤30～50％，石墨30～40％，工業(yè)硅25～30％，碳化硅20～30％，粘結(jié)劑7～10％；其中電煅燒無煙煤30～40％，石墨25～35％，工業(yè)硅20～25％，碳化硅15～25％，粘結(jié)劑10～15％；其中電煅燒無煙煤的粒度為0.074～10mm，石墨的粒度為0.074～3mm，工業(yè)硅的粒度不大于320目，碳化硅的粒度為0.074～2.5mm。
所述的粘結(jié)劑為a、b、c中的任意一種，其中a為樹脂，b為樹脂、蒽油組合而成，樹脂、蒽油的重量比為7～9∶1～4，c為蒽油、煤焦油、瀝青組合而成，三者的重量比為1～4.5∶1.5～4∶4～8。
所述的樹脂為熱固性酚醛樹脂。
一種新型半石墨化碳氮化硅磚的制造方法，包括混料、成型、干燥、燒成工藝，其特征是混合料成型后在氮氣或還原氣氛下燒成，燒成時在1200～1800℃下保溫8～24個小時，燒成窯爐中充入不低于0.1MPa的氮氣。
本發(fā)明的積極有益效果是結(jié)合表1，本發(fā)明的半石墨化碳氮化硅磚具有以下優(yōu)點(1)材料中含有氮化硅成分，使得材料具有良好的抵抗渣鐵、堿金屬侵蝕的能力；(2)材料具有較高的導熱性能，800℃時導熱系數(shù)≥30w/m.k，遠遠高于此條件下微孔炭磚的導熱系數(shù)(12w/m.k)，可充分發(fā)揮高爐冷卻設備的冷卻能力，同時具有良好的抗熱震破壞性；(3)材料具有較高的的機械強度高，耐壓強度≥60MPa，具有抵抗流動渣鐵、上升煤氣流和下降爐料產(chǎn)生的機械磨損；(4)用作高爐爐底、爐缸和爐腹至爐身下部內(nèi)襯時，可延長這些部位內(nèi)襯的壽命，提高煉鐵企業(yè)的經(jīng)濟效益。
表1本發(fā)明產(chǎn)品的理化性能與國標性能比較

四

圖1為半石墨化碳氮化硅磚的制造工藝流程圖。
五、具體實施例實施例一按重量百分比稱取含有粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤20％，粒度為0.074～3mm的石墨40％，粒度不大于320目的工業(yè)硅30％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅10％，投入混料機，外加占上述原料總重20％熱固性酚醛樹脂，原料混合均勻后，經(jīng)壓制成型，干燥后裝入窯爐內(nèi)，在燒成窯爐中充入壓力為0.15MPa的氮氣，在1200℃溫度下保溫24小時燒成，產(chǎn)品隨爐冷卻出窯。
產(chǎn)品出窯后，對其理化性能、表面質(zhì)量和外形尺寸進行檢驗；將檢驗合格的產(chǎn)品按尺寸標準或合同要求進行加工；最后將產(chǎn)品包裝入庫，保管或發(fā)貨。
實施例二同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于按配方稱取原料粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤50％，粒度為0.074～3mm的石墨20％，粒度不大于320目的工業(yè)硅15％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅15％，投入混料機，外加占上述原料總重20％的熱固性酚醛樹脂，混合均勻后，經(jīng)壓制成型，干燥后裝入窯爐內(nèi)，在燒成窯爐中充入壓力為0.2MPa的氮氣，在1800℃溫度下保溫8小時燒成，產(chǎn)品隨爐冷卻出窯。
實施例三同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于按配方稱取原料粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤30％，粒度為0.074～3mm的石墨30％，粒度不大于320目的工業(yè)硅30％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅10％，投入混料機，外加占上述原料總重17％的樹脂，混合均勻后，經(jīng)壓制成型，干燥后裝入窯爐內(nèi)，在燒成窯爐中充入壓力為1.0MPa的氮氣，在1300℃溫度下保溫10小時燒成，產(chǎn)品隨爐冷卻出窯。
實施例四同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于按配方稱取原料粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤40％，粒度為0.074～3mm的石墨30％，粒度不大于320目的工業(yè)硅20％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅10％，投入混料機，外加占上述原料總重10％的粘結(jié)劑b，其中b由樹脂、蒽油組合而成，樹脂、蒽油的重量比為7∶4。
原料混合均勻后，經(jīng)壓制成型，干燥后裝入窯爐內(nèi)，在還原氣氛下充入壓力為1.0MPa的氮氣、在1700℃下保溫20小時燒成，產(chǎn)品隨爐冷卻出窯。
實施例五同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于按配方稱取原料粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤30％，粒度為0.074～3mm的石墨30％，粒度不大于320目的工業(yè)硅25％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅15％，投入混料機，外加占上述原料總重18％的粘結(jié)劑b，其中b由樹脂、蒽油組合而成，樹脂、蒽油的重量比為7∶1。
原料混合均勻后，經(jīng)壓制成型，干燥后裝入窯爐內(nèi)，在還原氣氛下充入壓力為2.0MPa的氮氣、在1800℃下保溫24小時燒成，產(chǎn)品隨爐冷卻出窯。
實施例六同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于原料配方為粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤50％，粒度為0.074～3mm的石墨20％，粒度不大于320目的工業(yè)硅15％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅15％，投入混料機，外加占上述原料總重12％的粘結(jié)劑b，其中b由樹脂、蒽油組合而成，樹脂、蒽油的重量比為9∶1。
實施例七同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于原料配方為粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤45％，粒度為0.074～3mm的石墨25％，粒度不大于320目的工業(yè)硅15％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅15％，投入混料機，外加占上述原料總重20％的粘結(jié)劑b，其中b由樹脂、蒽油組合而成，樹脂、蒽油的重量比為8∶3。
實施例八同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于原料配方為粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤30％，粒度為0.074～3mm的石墨25％，粒度不大于320目的工業(yè)硅15％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅30％，投入混料機，外加占上述原料總重10％的粘結(jié)劑b，其中b由樹脂、蒽油組合而成，樹脂、蒽油的重量比為9∶4。
實施例九同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于原料配方為粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤25％，粒度為0.074～3mm的石墨25％，粒度不大于320目的工業(yè)硅28％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅22％，投入混料機，外加占上述原料總重17％的粘結(jié)劑c，其中c由蒽油、煤焦油、瀝青組合而成，三者的重量比為1∶1.5∶4。
實施例十同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于原料配方為粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤45％，粒度為0.074～3mm的石墨25％，粒度不大于320目的工業(yè)硅15％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅15％，投入混料機，外加占上述原料總重7％的粘結(jié)劑c，其中c由蒽油、煤焦油、瀝青組合而成，三者的重量比為4.5∶4∶4。
實施例十一同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于原料配方為粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤30％，粒度為0.074～3mm的石墨25％，粒度不大于320目的工業(yè)硅15％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅30％，投入混料機，外加占上述原料總重17％的粘結(jié)劑c，其中c由蒽油、煤焦油、瀝青組合而成，三者的重量比為2∶3∶4。
實施例十二同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于原料配方為粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤25％，粒度為0.074～3mm的石墨25％，粒度不大于320目的工業(yè)硅28％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅22％，投入混料機，外加占上述原料總重12％的粘結(jié)劑c，其中c由蒽油、煤焦油、瀝青組合而成，三者的重量比為2∶1∶3。
實施例十三同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于原料配方為粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤45％，粒度為0.074～3mm的石墨25％，粒度不大于320目的工業(yè)硅15％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅15％，投入混料機，外加占上述原料總重16％的粘結(jié)劑c，其中c由蒽油、煤焦油、瀝青組合而成，三者的重量比為4.5∶1.5∶4。
實施例十四同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于原料配方為粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤25％，粒度為0.074～3mm的石墨25％，粒度不大于320目的工業(yè)硅25％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅25％，投入混料機，外加占上述原料總重19％的粘結(jié)劑c，其中c由蒽油、煤焦油、瀝青組合而成，三者的重量比為3∶3∶5。
實施例十五同實施例一基本相同，相同之處不再敘述，不同之處在于原料配方為粒度為0.074～10mm的電煅燒無煙煤25％，粒度為0.074～3mm的石墨25％，粒度不大于320目的工業(yè)硅25％，粒度為0.074～2.5mm的碳化硅25％，投入混料機，外加占上述原料總重12％的粘結(jié)劑c，其中c由蒽油、煤焦油、瀝青組合而成，三者的重量比為2∶3∶6。
權(quán)利要求
1.一種新型半石墨化碳氮化硅磚，其特征是以重量百分比表示，原料配方中含有電煅燒無煙煤20～50％，石墨20～40％，工業(yè)硅15～30％，碳化硅10～30％，外加占上述原料總重的7～20％的粘結(jié)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型半石墨化碳氮化硅磚，其特征是其中電煅燒無煙煤20～30％，石墨30～40％，工業(yè)硅25～30％，碳化硅20～30％，粘結(jié)劑10～20％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型半石墨化碳氮化硅磚，其特征是其中電煅燒無煙煤20～30％，石墨20～30％，工業(yè)硅15～25％，碳化硅10～20％，粘結(jié)劑10～20％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型半石墨化碳氮化硅磚，其特征是其中電煅燒無煙煤30～50％，石墨20～30％，工業(yè)硅15～25％，碳化硅10～20％，粘結(jié)劑7～10％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型半石墨化碳氮化硅磚，其特征是其中電煅燒無煙煤30～50％，石墨30～40％，工業(yè)硅25～30％，碳化硅20～30％，粘結(jié)劑7～10％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型半石墨化碳氮化硅磚，其特征是其中電煅燒無煙煤30～40％，石墨25～35％，工業(yè)硅20～25％，碳化硅15～25％，粘結(jié)劑10～15％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項中所述的新型半石墨化碳氮化硅磚，其特征是其中電煅燒無煙煤的粒度為0.074～10mm，石墨的粒度為0.074～3mm，工業(yè)硅的粒度不大于320目，碳化硅的粒度為0.074～2.5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項中所述的新型半石墨化碳氮化硅磚，其特征是所述的粘結(jié)劑為a、b、c中的任意一種，其中a為樹脂，b為樹脂、蒽油組合而成，樹脂、蒽油的重量比為7～9∶1～4，c為蒽油、煤焦油、瀝青組合而成，三者的重量比為1～4.5∶1.5～4∶4～8。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新型半石墨化碳氮化硅磚，其特征是所述的樹脂為熱固性酚醛樹脂。
10.一種新型半石墨化碳氮化硅磚的制造方法，包括按配方混料、成型、干燥、燒成工藝，其特征是混合料經(jīng)成型干燥后，在氮氣或還原氣氛下、在溫度1200～1800℃下、保溫8～24小時燒成，燒成時燒成窯爐中充入不低于0.1MPa的氮氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐火材料及其生產(chǎn)方法，特別涉及一種新型半石墨化碳氮化硅磚及其制造方法。用重量百分比表示，原料配方中含有電煅燒無煙煤20～50％，石墨20～40％，工業(yè)硅15～30％，碳化硅10～30％，外加占上述原料總重的7～20％的粘結(jié)劑。將所用原料和結(jié)合劑按配比混勻后，經(jīng)壓制成型、干燥，在氮氣或還原氣氛下、在1200～1800℃下保溫8～24小時燒成，燒成時燒成窯爐中充入不低于0.1MPa的氮氣。本產(chǎn)品具有良好的抵抗渣鐵、堿金屬侵蝕的能力；具有較高的導熱性能，800℃時導熱系數(shù)≥30w/m.k；同時具有良好的抗熱震破壞性和較高的機械強度。用作高爐爐底、爐缸和爐腹至爐身下部內(nèi)襯時，可延長這些部位內(nèi)襯的壽命，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
文檔編號C04B35/632GK1876601SQ20061001794
公開日2006年12月13日 申請日期2006年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
發(fā)明者白繼周, 聶桂秋, 白建偉, 王培茹 申請人:鄭州華宇耐火材料有限公司