一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料及其制作方法，包括以下組分且各組分質(zhì)量比例為：電熔致密剛玉：20～40份；棕剛玉：5～20份、碳化硅：4～12份；石墨：4～6份；氧化硅微粉：1～7份；氮化硅鐵：4～6份；Al4SiC4粉體：5～10份、硅溶膠：2～6份；金屬鋁粉：0.54～2份。本發(fā)明的有益效果：氮化硅鐵和Al4SiC4粉體高溫下經(jīng)過化學反應生成SiC，隨熱處理溫度的升高而明顯加劇，使產(chǎn)品的顯氣孔率顯著降低，獲得高致密結(jié)構(gòu)，顯著改善抗渣侵蝕性和抗鐵水沖刷性能，提高一次性通鐵量，用硅溶膠做為結(jié)合劑，生成的纖維狀SiAlON，加強了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，改善了澆注料的抗熱震性。
【專利說明】一種致密型高強度SiAION結(jié)合鐵溝澆注料及其制作方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及耐火材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料及其制作方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]我國是世界鋼鐵產(chǎn)量大國，消耗大量的耐火材料。國內(nèi)大中型高爐出鐵溝用耐火材料一般要求是:耐高溫、耐侵蝕、耐沖刷、抗?jié)B透、高導熱性?，F(xiàn)有技術(shù)的大中型高爐出鐵溝用耐火材料主要是Al2O3-SiC-C澆注料，一般由耐火骨料、粉料、結(jié)合劑、外加劑、水或其他液體材料組成，可以在使用現(xiàn)場以振動澆注、自流澆注等方法成型，也可以制成預制件使用，目前，國內(nèi)普遍使用的澆注料中，SiC的含量為15%~25%左右，但近年來，隨著高爐強化冶煉的普及，由于SiC氧化而導致鐵溝澆注料抗剝落性下降的問題比較突出，而且抗渣侵蝕能力、抗鐵水沖刷能力、強熱震穩(wěn)定等性能也較差，難以滿足生產(chǎn)需求。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料及其制作方法，能夠加強鐵溝澆注料的抗渣侵蝕能力、抗鐵水沖刷能力和強熱
震穩(wěn)定性，并提高一次性通鐵量。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料，包括以下組分且各組分質(zhì)量比例為:電熔致密剛玉:20~40份；棕剛玉:5~20份、碳化硅:4~12份；石墨:4~6份；氧化硅微粉:I~7份；氮化硅鐵:4~6份；Al4SiC4粉體:5~10份、硅溶膠:2~6份；金屬鋁粉:0.54~2份。
`[0005]作為優(yōu)選，所述電熔致密剛玉由粒徑為4~IOmm部分、粒徑為2~4mm部分、粒徑為I~2mm部分和粒徑< 0.5mm部分組成。
[0006]作為優(yōu)選，所述電熔致密剛玉中粒徑為4~IOmm部分、粒徑為2~4mm部分、粒徑為I~2mm部分和粒徑小于0.5mm部分的質(zhì)量比例為1:2:2:7。
[0007]作為優(yōu)選，所述各組分的質(zhì)量比例為:電熔致密剛玉:20份；棕剛玉:5份、碳化硅:4份；石墨:4份；氧化硅微粉:1份；氮化硅鐵:4份；Al4SiC4粉體:5份、硅溶膠:2份；金屬鋁粉:0.5份。
[0008]作為優(yōu)選，所述各組分的質(zhì)量比例為:電熔致密剛玉:35份；棕剛玉:12份、碳化硅:8份；石墨:5份；氧化硅微粉:5份；氮化硅鐵:5份；A14SiC4粉體:9份、硅溶膠:4份；金屬鋁粉:1份。
[0009]作為優(yōu)選，所述各組分的質(zhì)量比例為:電熔致密剛玉:40份；棕剛玉:20份、碳化硅:12份；石墨:6份；氧化硅微粉:7份；氮化硅鐵:6份；Al4SiC4粉體:10份、硅溶膠:6份；金屬招粉:2份。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出了一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料的制作方法，其特征在于:包括如下步驟:[0011]a)將Al (CH3)3和SiH(C2H5)3在1200~1300°C的氬氣爐中經(jīng)過裂解制得Al4C3和SiC ；
[0012]b)步驟a)得到的Al4C3和SiC按質(zhì)量比1:1混合均勻，投放至加熱爐中進行加熱，加熱至1300°C并保溫I~2h，繼續(xù)升高加熱爐溫度，直至升高到1500°C時保溫I~2h，保溫完成后制得Al4SiC4粉體；
[0013]c)將電溶致密剛玉進行研磨并按粒徑4~10mm、2~4mm、I~2mm和< 0.5mm四級進行分級，將粒徑為4~IOmm部分、2~4mm部分、I~2mm部分和< 0.5mm部分按比例倒入強制攪拌機攪拌10~15min進行混合,混合均勻后稱取20~40份；
[0014]d)稱取步驟b)所得的Al4SiC4粉體5~10份并和步驟c)稱取的20~40份電熔致密剛玉一起投放至混合裝置中，與混合裝置中的5~20份棕剛玉、碳化硅:4~12份碳化娃、4~6份石墨、I~7份氧化娃微粉、4~6份氮化娃鐵、0.5~2金屬招粉一起攪拌10~15min混合；
[0015]e)在步驟d)的混合裝置中添加2~6份硅溶膠制得混合物料，混合物料攪拌均勻后，經(jīng)檢驗得到成品。
[0016]作為優(yōu)選,所述步驟b)中電熔致密剛玉的粒徑為4~IOmm部分、2~4mm部分、I~2mm部分和< 0.5mm部分的質(zhì)量比例為1:2:2:7。
[0017]作為優(yōu)選，所述步驟d)中硅溶膠的密度為1.2g/cm-3，硅溶膠的PH為9.5。
[0018]本發(fā)明的有益效 果:(1)抗渣侵蝕能力和抗鐵水沖刷能力強:通過加入氮化硅鐵和Al4SiC4粉體，高溫下經(jīng)過化學反應生成SiC，通過顯微觀察< 10 μ m的反應產(chǎn)物顆粒幾乎將結(jié)構(gòu)中的氣孔填滿了，而且在< 5μπι的微小縫隙中也填充有細小的反應產(chǎn)物粒子，隨熱處理溫度的升高而明顯加劇，使產(chǎn)品的顯氣孔率顯著降低，而且隨著保溫時間的延長，試樣的結(jié)構(gòu)更致密從而使鐵溝澆注料獲得了高致密結(jié)構(gòu)，抗渣侵蝕性和抗鐵水沖刷性能得到顯著改善，并提高了一次性通鐵量。(2)熱震穩(wěn)定性好:用硅溶膠做為結(jié)合劑，通過高溫原位生成的纖維狀SiAlON，纖維狀的SiAlON具有較大的熱導率，較低的彈性模量及更好的橋接作用，同時也部分填充了結(jié)構(gòu)中的氣孔，利于強度的提高，加強了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，改善了澆注料的抗熱震性。
【【具體實施方式】】
[0019]本發(fā)明致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料，包括以下組分且各組分質(zhì)量比例為:電熔致密剛玉:20~40份；棕剛玉:5~20份、碳化硅:4~12份；石墨:4~6份；氧化娃微粉:1~7份；氮化娃鐵:4~6份；Al4SiC4粉體:5~10份、娃溶膠:2~6份；金屬鋁粉:0.5~2份，所述電熔致密剛玉由粒徑為4~IOmm部分、粒徑為2~4mm部分、粒徑為I~2mm部分和粒徑< 0.5mm部分組成,所述電熔致密剛玉中粒徑為4~IOmm部分、粒徑為2~4mm部分、粒徑為I~2mm部分和粒徑小于0.5mm部分的質(zhì)量比例為1:2:2:7。
[0020]本發(fā)明致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料的制作方法，包括如下步驟:
[0021]a)將Al (CH3)3和SiH(C2H5)3在1200~1300°C的氬氣爐中經(jīng)過裂解制得Al4C3和SiC ；
[0022]b)步驟a)得到的Al4C3和SiC按質(zhì)量比1:1混合均勻，投放至加熱爐中進行加熱，加熱至1300°C并保溫I~2h，繼續(xù)升高加熱爐溫度，直至升高到1500°C時保溫I~2h，保溫完成后制得Al4SiC4粉體；
[0023]c)將電溶致密剛玉進行研磨并按粒徑4~10mm、2~4mm、I~2mm和< 0.5mm四級進行分級，將粒徑為4~IOmm部分、2~4mm部分、I~2mm部分和< 0.5mm部分按比例倒入強制攪拌機攪拌10~15min進行混合，混合均勻后稱取20~40份，電熔致密剛玉的粒徑為4~IOmm部分、2~4mm部分、I~2mm部分和< 0.5mm部分的最優(yōu)質(zhì)量比例為1:2:2:7 ；
[0024]d)稱取步驟b)所得的Al4SiC4粉體5~10份并和步驟c)稱取的20~40份電熔致密剛玉一起投放至混合裝置中，與混合裝置中的5~20份棕剛玉、碳化硅:4~12份碳化娃、4~6份石墨、I~7份氧化娃微粉、4~6份氮化娃鐵、0.5~2金屬招粉一起攪拌10~15min混合,本發(fā)明中加入氮化娃鐵和Al4SiC4粉體,高溫下經(jīng)過化學反應生成SiC,通過顯微觀察< 10 μ m的反應產(chǎn)物顆粒幾乎將結(jié)構(gòu)中的氣孔填滿了，而且在< 5 μ m的微小縫隙中也填充有細小的反應產(chǎn)物粒子，隨熱處理溫度的升高而明顯加劇，使產(chǎn)品的顯氣孔率顯著降低，而且隨著保溫時間的延長，試樣的結(jié)構(gòu)更致密從而使鐵溝澆注料獲得了高致密結(jié)構(gòu)，抗渣侵蝕性和抗鐵水沖刷性能得到顯著改善，用硅溶膠做為結(jié)合劑，通過高溫原位生成的纖維狀SiAlON，纖維狀的SiAlON具有較大的熱導率，較低的彈性模量及更好的橋接作用，同時也部分填充了結(jié)構(gòu)中的氣孔，利于強度的提高，加強了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，改善了澆注料的抗熱震性，通過微小SiC反應物顆粒均勻的分散在基質(zhì)料，防止了生成的SiC粒子團聚在纖維狀SiAlON。另一方面，硅溶膠在養(yǎng)護和烘烤過程中實現(xiàn)了由溶膠向凝膠工藝的轉(zhuǎn)化過程，實現(xiàn)了澆注料的凝結(jié)和硬化，通過提高烘烤溫度和延長時間即可提高澆注料強度。一般普通Al2O3-SiC-C質(zhì)主鐵溝澆注料一次性通鐵量在12萬噸，隨著強化冶煉，提高產(chǎn)量的需求日益突出，鐵溝主鐵溝要求一次性通鐵量的要求也越來越嚴格，通鐵量已經(jīng)達不到鋼鐵廠的要求，本發(fā)明在4500m3高爐上使用，一次性通鐵量在18萬噸以上。 [0025]e)在步驟d)的混合裝置中添加2~6份硅溶膠制得混合物料，硅溶膠的最優(yōu)密度為1.2g/cm-3,娃溶膠的最優(yōu)PH為9.5,混合物料攪拌均勻后,經(jīng)檢驗得到成品。
[0026]本發(fā)明的具體實施例為:
[0027]實施例1:
[0028]上述各組分的質(zhì)量比例為:電熔致密剛玉:20份；棕剛玉:5份、碳化硅:4份；石墨:4份；氧化硅微粉:1份；氮化硅鐵:4份；Al4SiC4粉體:5份、硅溶膠:2份；金屬鋁粉:0.5份。
[0029]實施例2:
[0030]上述各組分的質(zhì)量比例為:電熔致密剛玉:35份；棕剛玉:12份、碳化硅:8份；石墨:5份；氧化硅微粉:5份；氮化硅鐵:5份；Al4SiC4粉體:9份、硅溶膠:4份；金屬鋁粉:1份。
[0031]實施例3:
[0032]上述各組分的質(zhì)量比例為:電熔致密剛玉:40份；棕剛玉:20份、碳化硅:12份；石墨:6份；氧化硅微粉:7份；氮化硅鐵:6份；Al4SiC4粉體:10份、硅溶膠:6份；金屬鋁粉:2份。
[0033]上述實施例是對本發(fā)明的說明，不是對本發(fā)明的限定，任何對本發(fā)明簡單變換后的方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料，其特征在于:包括以下組分且各組分質(zhì)量比例為:電熔致密剛玉:20~40份；棕剛玉:5~20份、碳化硅:4~12份；石墨:4~6份；氧化娃微粉:1~7份；氮化娃鐵:4~6份;Al4SiC4粉體:5~10份、娃溶膠:2~6份；金屬鋁粉:0.5~2份。
2.如權(quán)利要求1所述的一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料，其特征在于:所述電熔致密剛玉由粒徑為4~IOmm部分、粒徑為2~4mm部分、粒徑為I~2mm部分和粒徑<0.5mm部分組成。
3.如權(quán)利要求2所述的一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料，其特征在于:所述電熔致密剛玉中粒徑為4~IOmm部分、粒徑為2~4mm部分、粒徑為I~2mm部分和粒徑小于0.5mm部分的質(zhì)量比例為1:2:2:7ο
4.如權(quán)利要求1所述的一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料，其特征在于:所述各組分的質(zhì)量比例為:電熔致密剛玉:20份；棕剛玉:5份、碳化硅:4份；石墨:4份；氧化硅微粉:1份；氮化硅鐵:4份;Al4SiC4粉體:5份、硅溶膠:2份；金屬鋁粉:0.5份。
5.如權(quán)利要求1所述的一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料，其特征在于:所述各組分的質(zhì)量比例為:電熔致密剛玉:35份；棕剛玉:12份、碳化硅:8份；石墨:5份；氧化硅微粉:5份；氮化硅鐵:5份;Al4SiC4粉體:9份、硅溶膠:4份；金屬鋁粉:1份。
6.如權(quán)利要求1所述的一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料，其特征在于:所述各組分的質(zhì)量比例為:電熔致密剛玉:40份；棕剛玉:20份、碳化硅:12份；石墨:6份；氧化硅微粉-J份；氮化硅鐵:6份;Al4SiC4粉體:10份、硅溶膠:6份；金屬鋁粉:2份。
7.—種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料的制作方法，其特征在于:包括如下步驟: a)將Al(CH3)3和SiH(C2H5)3在1200~1300°C的氬氣爐中經(jīng)過裂解制得Al4C3和SiC ； b)步驟a)得到的Al4C3和SiC按質(zhì)量比1:1混合均勻，投放至加熱爐中進行加熱，加熱至1300°C并保溫I~2h，繼續(xù)升高加熱爐溫度，直至升高到1500°C時保溫I~2h，保溫完成后制得Al4SiC4粉體； c)將電熔致密剛玉進行研磨并按粒徑4~10mm、2~4mm、I~2mm和<0.5mm四級進行分級，將粒徑為4~IOmm部分、2~4mm部分、I~2mm部分和< 0.5mm部分按比例倒入強制攪拌機攪拌10~15min進行混合,混合均勻后稱取20~40份； d)稱取步驟b)所得的Al4SiC4粉體5~10份并和步驟c)稱取的20~40份電熔致密剛玉一起投放至混合裝置中，與混合裝置中的5~20份棕剛玉、碳化硅:4~12份碳化娃、4~6份石墨、I~7份氧化娃微粉、4~6份氮化娃鐵、0.5~2金屬招粉一起攪拌10~15min混合； e)在步驟d)的混合裝置中添加2~6份硅溶膠制得混合物料，混合物料攪拌均勻后，經(jīng)檢驗得到成品。
8.如權(quán)利要求1所述的一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料的制作方法，其特征在于:所述步驟b)中電熔致密剛玉的粒徑為4~IOmm部分、2~4mm部分、I~2mm部分和<0.5mm部分的質(zhì)量比例為1:2:2:70
9.如權(quán)利要求1所述的一種致密型高強度SiAlON結(jié)合鐵溝澆注料的制作方法，其特征在于:所述步驟d)中硅溶膠的密度為1.2g/cm_3，硅溶膠的pH為9.5。
【文檔編號】C04B35/66GK103804000SQ201410055772
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】佘云鋒, 佘成其, 吳建華 申請人:長興云峰爐料有限公司