技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煉鋼技術(shù)的鐵水容器材料，特別是一種大型三脫鐵水容器工作層用復(fù)合材料及制備方法。

背景技術(shù)：

為了實(shí)現(xiàn)鋼的純凈化、鋼的高級(jí)化和降低生產(chǎn)成本，鋼鐵企業(yè)均采用了鐵水預(yù)處理方法，且主要使用鐵水包、混鐵車和專用包作為冶煉容器，這些冶煉容器所用耐火材料肩負(fù)著非常重要的作用。

大型“三脫”鐵水容器就要充分考慮“三脫”過程中處理劑對(duì)其內(nèi)襯的侵蝕。在脫Si處理時(shí)，通常使用FeO類；脫P(yáng)處理時(shí)使用CaO-CaF₂-Fe₂O₃或Na₂CO₃；脫S處理時(shí)，使用CaO-CaF₂或CaC₂處理劑。在脫S過程中，W(Mg)=10％～l2％的Mg基脫S劑具有深脫S能力，鐵水終S可達(dá)到小于0.005％的要求：復(fù)合硬脂酸鈉或碳酸鈉對(duì)提高脫S效率有利；與硬脂酸復(fù)合可改善脫S劑的流動(dòng)性與防潮性能；在脫S過程中，Mg是作為中間物參入脫S反應(yīng)．最終脫S產(chǎn)物仍為CaS。

這些處理劑對(duì)耐火材料都具有較強(qiáng)的侵蝕作用。特別是純堿類處理劑，由于主要成分為Na₂0，故對(duì)耐火材料有非常強(qiáng)的侵蝕作用，而其對(duì)石墨來說又是很強(qiáng)的氧化劑。石灰處理劑是CaS、CaF₂和Fe₂0₃的混合物，除含有CaF₂以外，還含有一定量的SiO₂，這對(duì)制品的氧化物也會(huì)造成一定的侵蝕。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大型三脫鐵水容器工作層用復(fù)合材料，該材料具有高溫性能優(yōu)異、氣孔率低、抗侵蝕性強(qiáng)、熱震穩(wěn)定性和耐磨性好的特點(diǎn)，抗熔渣滲透性能優(yōu)異，整體性良好、使用壽命長，可以做為大型“三脫”鐵水容器工作層用復(fù)合材料，即Al₂O₃（SP)-SiC-C(即鋁尖晶石-碳化硅-碳)復(fù)合材料。

為了實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問題的目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種大型三脫鐵水容器工作層用復(fù)合材料，屬于Al₂O₃-SiC-C復(fù)合材料，即鋁尖晶石-碳化硅-碳復(fù)合材料；其組成為：剛玉質(zhì)原料30-40份、高鋁質(zhì)均化料20-25份、碳化硅5-10份、鱗片石墨10-15份、合成的尖晶石15-25份、防氧化劑1-5份；外加結(jié)合劑的加入量分別占剛玉質(zhì)原料、碳化硅、鱗片石墨、合成的尖晶石和防氧化劑的總重量的比例為：結(jié)合劑3-5％，上述組成均為質(zhì)量份。

具體的，所述的剛玉質(zhì)原料、高鋁質(zhì)均化料、合成的尖晶石、碳化硅、鱗片石墨、防氧化劑的平均粒度分別為8-5mm、小于8mm、5-3mm、3-1mm、1-0mm、小于0.088mm。

具體的，所述的結(jié)合劑為熱固性酚醛樹脂。

具體的，所述合成的尖晶石的Al₂O₃含量在60-97％之間。

具體的，所述剛玉質(zhì)原料的Al₂O₃含量在≥95％。更具體的，所述的剛玉質(zhì)原料是電熔棕剛玉、電熔白剛玉、電熔致密剛玉中的一種或幾種任意比例的混合物，其粒度小于8mm。

具體的，所述高鋁質(zhì)均化料的Al₂O₃含量在≥85％，其粒度小于8mm。

更具體的，所述的高鋁質(zhì)均化料為以高鋁礬土為原料，經(jīng)人工手選除去鋁礬土有害雜質(zhì)等成份，再通過破碎、提純、配料、研磨、除鐵、成型、烘干、高溫?zé)频炔襟E而形成的耐火原材料。經(jīng)高溫成型的高鋁質(zhì)均化料主晶相為α－Al₂O₃。

具體的，所述碳化硅的SiC含量在90-98％之間。更具體的，所述的碳化硅質(zhì)原料是含量大于98%的黑碳化硅、含量大于90%的黑碳化硅中的一種或兩種，其粒度小于3mm。

具體的，所述鱗片石墨的C含量在≥95％，其平均粒度小于0.15mm。

具體的，所述的防氧化劑具體為AL-Mg合金、Mg、Al、Si、Ti中的一種或幾種任意比例的混合物，其粒度小于0.088mm。

本發(fā)明的大型三脫鐵水容器工作層用復(fù)合材料的制備方法為：

步驟一、按照質(zhì)量份剛玉質(zhì)原料30-40份、高鋁質(zhì)均化料20-25份、合成的尖晶石15-25份、碳化硅5-10份、防氧化劑1-5份、鱗片石墨10-15份、結(jié)合劑3-5％放入強(qiáng)力混砂機(jī)預(yù)混20-35min，將混合好的料備用；

步驟二、將混合好的料按照重量要求稱量后倒入事先組裝好的模具內(nèi)，進(jìn)行高壓成型；

步驟三、將成型好的磚坯放入干燥器烘干，烘干溫度常溫-220℃，時(shí)間大于30小時(shí)；

步驟四、保溫結(jié)束后，逐漸降溫，時(shí)間為4-10小時(shí)，硬化后出爐，即制成大型三脫鐵水容器工作層用復(fù)合材料。

通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果：

本發(fā)明引入了鋁尖晶石，能夠提高產(chǎn)品的抗侵蝕性、產(chǎn)品強(qiáng)度高、耐磨性能好，防酸性和堿性渣滲效果強(qiáng)，熱震穩(wěn)定性強(qiáng)，高溫性能優(yōu)異，使用壽命長。

本發(fā)明的產(chǎn)品具有以下性能：氣孔率≤9％，體積密度≥2.95g/cm³；常溫耐壓強(qiáng)度≥45MPa；高溫抗折強(qiáng)度8MPa；導(dǎo)熱系數(shù)（800℃）≥13W/(m·k)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合和實(shí)施例對(duì)本專利進(jìn)一步解釋說明。但本專利的保護(hù)范圍不限于具體的實(shí)施方式。

實(shí)施例1

1、按照質(zhì)量份將剛玉質(zhì)原料40份、高鋁質(zhì)均化料20份、合成尖晶石15份、碳化硅10份、鱗片石墨12份、防氧化劑3份、熱固性酚醛樹脂3.5%，分別稱量；

2、將鱗片石墨、防氧化劑的細(xì)粉先預(yù)混，然后在強(qiáng)力混砂機(jī)中先加入剛玉質(zhì)原料、高鋁質(zhì)均化料、合成的尖晶石、碳化硅顆?；旌希偌尤霟峁绦苑尤渲?.5%混合，最后加入鱗片石墨、防氧化劑熱固性酚醛樹脂細(xì)粉，混料20～35分鐘。

3、將混練好的料在630t以上的摩擦壓磚機(jī)上成型；

4、將成型好的磚坯放入干燥器烘干，烘干溫度常溫至210℃，時(shí)間30小時(shí)；保溫結(jié)束后，逐漸降溫，時(shí)間為9小時(shí)，硬化后出爐，制成需要的復(fù)合材料。

實(shí)施例2

1、按照質(zhì)量份將剛玉質(zhì)原料35份、高鋁質(zhì)均化料25份、合成尖晶石20份、碳化硅8份、鱗片石墨10份、防氧化劑2份、熱固性酚醛樹脂3.1%分別按以上比例和粒度稱量。

2、將細(xì)粉鱗片石墨、防氧化劑先預(yù)混備用，然后在強(qiáng)力混砂機(jī)中以先大、中顆粒的剛玉質(zhì)原料、高鋁質(zhì)均化料、合成的尖晶石、碳化硅加入混合，再結(jié)合劑，最后鱗片石墨、防氧化劑等細(xì)粉加入，混料20～35分鐘。

3、將混練好的料在1000t以上的摩擦壓磚機(jī)上成型；

4、將成型好的磚坯放入干燥器烘干，烘干溫度常溫-210℃，時(shí)間30小時(shí)；保溫結(jié)束后，逐漸降溫，時(shí)間為9小時(shí)，硬化后出爐，即制成復(fù)合材料。

實(shí)施例3

1、按照質(zhì)量份將剛玉質(zhì)原料35份、高鋁質(zhì)均化料25份、合成尖晶石18份、碳化硅10份、鱗片石墨10份、防氧化劑2份、熱固性酚醛樹脂2.8%分別按以上實(shí)施的比例和粒度稱量。

2、將細(xì)粉鱗片石墨、防氧化劑先預(yù)混，然后在強(qiáng)力混砂機(jī)中以先大、中顆粒的剛玉質(zhì)原料、高鋁質(zhì)均化料、合成的尖晶石、碳化硅加入混合，再結(jié)合劑，最后鱗片石墨、防氧化劑等細(xì)粉加入，混料20～35分鐘。

3、將混練好的料在1000t以上的摩擦壓磚機(jī)上成型；

4、將成型好的磚坯放入干燥器烘干，烘干溫度常溫-210℃，時(shí)間30小時(shí)；保溫結(jié)束后，逐漸降溫，時(shí)間為9小時(shí)，硬化后出爐，即制成鋁尖晶石-碳化硅-碳復(fù)合材料。