[发明专利]抗氧化铝质不烧碳砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金中用不烧碳砖领域，具体地涉及一种提高抗氧化性能的铝质不烧碳砖。

背景技术

随着炼铁、炼钢工业的发展和生产效率的提高，对耐火材料的性能要求也不断提高。特别是对铁水预处理、转炉、钢包中所用的不烧碳砖耐火制品的性能要求越来越高。在铁水预处理、转炉、钢包等一系列冶炼过程中，由于反应剧烈，不烧碳砖的使用条件非常苛刻，易造成碳砖氧化脱碳，致使其抗铁水、钢水、钢渣的冲刷、侵蚀性能下降，大大降低了材料的使用寿命，缩短了使用周期，增加碳砖的使用量，致使冶炼成本增加。

含碳耐火材料具有良好的抗渣性及抗热震稳定性，因而成为重要的耐火材料体系之一。这主要是因为，碳是化学性质极好的物质，高温下长期使用不软化，几乎不受酸、碱、盐类及有机物的侵蚀。另外，碳对熔渣具有难润湿性。

但是，在较高温度下，碳却极易与氧化性气体(如O₂)发生化学反应，使得含碳耐火材料的优良性能损失殆尽。因此，为了防止含碳耐火材料的氧化，需对含碳耐火材料进行防氧化处理。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种抗氧化性能好，延长使用寿命的抗氧化铝质不烧碳砖。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种抗氧化铝质不烧碳砖，其特征在于由以下原料按重量百分比制成：

棕刚玉    3mm～1mm    15～50％

棕刚玉    1mm～0mm    10～20％

棕刚玉    325目        0～10％

棕刚玉    100目        0～15％

电熔镁砂  3mm～1mm     0～15％

电熔镁砂    1mm～0mm    0～10％

矾土        3mm～1mm    0～25％

铝粉                    1～5％

石墨                    5～15％

碳化硅粉                0～5％

氮化硅铁                3～8％

沥青                    0～1％

酚醛树脂                2～4％。

优选的，氮化硅铁中Fe含量为12％～17％。

上述的抗氧化铝质不烧碳砖的制备方法如下：

1)按上述的配比，称取棕刚玉、电熔镁砂、氮化硅铁和酚醛树脂，于混砂机中预混碾8～10分钟，然后再加入剩余的原料，混碾12～15分钟；

2)将混合好的物料加入模具中，在500吨～800吨摩擦压砖机上加压，制成坯体；

3)将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑热风入口温度40～60℃，保温区间温度180℃，出口温度40～60℃，干燥时间不小于16小时。

本发明中由于引入了氮化硅铁，因而提高了铝质不烧碳砖的抗氧化性能，其机理是：氮化硅铁是氮化硅与铁相材料(α-Fe或Fe₃Si)的混合体，所以，高温氧化气氛下，添加氮化硅铁的含碳耐火砖中容易氧化的成分有：SiC、C、Si₃N₄、Fe₃Si及α-Fe。从材料氧化的动力学过程来看，在氧气通过脱碳层向内部扩散时，氮化硅铁(Fe-Si₃N₄)中氮化硅氧化后，剩余的铁相材料则起到过滤部分氧气的作用，生成氧化铁；而氧化铁的生成使得氧化层的熔点降低，流动性增强，从而形成致密均匀的氧化层，封堵气孔，阻止了氧向内部的扩散，达到了防止内部碳氧化的目的。由于氧化铁的作用，添加氮化硅铁后，产品表面氧化层封闭较早，也就是说，能够较早地形成覆盖于材料表面的氧化层而阻止碳的进一步氧化。

本发明的有益效果是：本发明通过添加氮化硅铁(Fe-Si₃N₄)到铝质不烧碳砖中，从而起到进一步防氧化的作用。经实践：(1)烧后的抗折强度有了明显的提高；(2)氧化测试的结果相对未加氮化硅铁的脱碳层厚度小1.8～2.6mm；(3)用静态坩埚法，在制品中心部位钻制出Φ50mm×50mm的渣孔，并于渣孔中分别装入40克铁渣和钢渣。在1600℃保温6小时后发现，侵蚀测试结果相对未加氮化硅铁的侵蚀深度厚度小0.5mm～0.9mm。因而说明通过引入氮化硅铁后，对含碳耐火砖起到了促烧结、提高抗氧化和抗侵蚀性能的效用。

具体实施方式