[发明专利]一种连铸用低碳铝碳耐火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料领域的一种铝碳耐火材料，具体的说是一种含有二氧化锆-氮化物复合粉体组分的连铸用低碳铝碳耐火材料及其制备方法。

背景技术

铝碳质耐火材料是以氧化铝和碳素为主要原料，以酚醛树脂等有机物为结合剂，并加有少量抗氧化剂的一种高级碳复合耐火材料。由于铝碳耐火材料将氧化铝和石墨的优点汇集于一身，因而具有优异的热震稳定性和抗渣性，被广泛应用于使用条件苛刻连续铸钢过程。连铸用耐火材料如滑板、长水口、浸入式水口和整体塞棒等均以铝碳质耐火材料为主。铝碳耐火材料中碳的氧化是影响其使用寿命的主要因素。此外，含碳耐火材料在生产洁净钢如低碳钢时，碳容易溶解在钢中，导致钢水增碳，影响钢水的洁净度。因此，目前的铝碳耐火材料已难以满足洁净钢生产的需要。洁净钢生产用耐火材料正向低碳化甚至无碳化发展，所以开发低碳、超低碳、无碳耐火材料是当务之急。但若大幅降低铝碳耐火材料中的碳含量，必然会使材料的抗热震性和抗侵蚀性降低，影响铝碳耐火材料使用的安全性和寿命。现有采用方法有：在铝碳耐火材料中添加ZrO₂-SiC复合粉体改善耐火材料的性能，但现有的技术对ZrO₂-SiC复合粉体合成时需要在Ar气气氛中才能进行，难以工业化生产，而且生产的Al₂O₃-C质耐火材料石墨含量高达25%，难以满足洁净钢的生产要求。

发明内容   

本发明目的是为了解决上述技术问题存在的不足，提供一种抗氧化性好和热震稳定性高的新型低碳铝碳耐火材料及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种连铸用低碳铝碳耐火材料，主料由氧化铝骨料、氧化铝细粉、二氧化锆-氮化物复合粉体、氧化铝微粉、碳素和防氧化剂组成，辅料为结合剂，各主料的重量份数及加入比例为：氧化铝骨料60-70%、氧化铝细粉5-20%、二氧化锆-氮化物复合粉体2-15%、氧化铝微粉4-10%、碳素0-3%、防氧化剂3-8%，结合剂加入量为主料总重量的3-10%。

一种连铸用低碳铝碳耐火材料的制备方法，方法步骤如下：

步骤一、将氧化铝细粉、二氧化锆-氮化物复合粉体、氧化铝微粉、碳素和防氧化剂按如上所述的比例配料后，全部放入预混器中进行预混，制成混合粉体备用；

步骤二、将氧化铝骨料和结合剂按照所述的比例配料，先将氧化铝骨料放入混炼机中混炼2-5分钟，然后加入结合剂混炼2-10分钟，再加入步骤一制备的混合粉体混炼15-45分钟后出料，困料8-48小时后加工成坯体，备用；

步骤三、将步骤二制备的坯体放置在150-250℃温度下干燥12-36小时，然后在900-1500℃的温度下保温8-24个小时，得到含有二氧化锆-氮化物复合粉体组分的铝碳耐火材料。

所述的氧化铝骨料为电熔白刚玉、电熔致密刚玉、矾土基电熔刚玉、板状刚玉和烧结刚玉中的一种或两种以上，粒度≤5mm；

所述的氧化铝细粉为电熔白刚玉、矾土基电熔刚玉、电熔致密刚玉、板状刚玉和烧结刚玉中的一种或两种以上，粒度≤0.088mm；

所述的二氧化锆-氮化物复合粉体为二氧化锆与氮化硅、氧氮化硅、氮化锆、氧氮化锆中一种或两种以上的复合粉体，粒度≤0.088mm；

所述的氧化铝微粉的粒度≤0.005mm；

所述的防氧化剂为碳化物、硼化物、氮化物、金属铝、单质硅中的一种或两种以上，粒度≤0.088mm；

所述的碳素为石墨、炭黑中的一种或两种，碳含量≥90%，粒度≤0.20mm；

所述的结合剂为固体粉状酚醛树脂、热固型液体酚醛树脂和热塑型液体酚醛树脂中的一种或两种以上。

有益效果：本发明通过以氧化铝骨料、氧化铝细粉、二氧化锆-氮化物复合粉体、氧化铝微粉、碳素、防氧化剂和结合剂为原料，按照操作方法进行低碳铝碳耐火材料的制备，在碳含量少的条件下制得抗氧化性好和热震稳定性高的低碳铝碳耐火材料，甚至可以在不添加碳素原料的条件下制备出抗氧化性较好和热震稳定性较高的低碳铝碳耐火材料。