[发明专利]一种Al4SiC4-Al8SiC7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技术领域，具体涉及一种Al₄SiC₄-Al₈SiC₇耐火材料及其制备方法。

背景技术

Al₄SiC₄-Al₈SiC₇耐火材料具有优良的耐高温性能和热稳定性能，是制备有色金属和钢铁冶炼设备的新型炉衬材料的原料，尤其适用于生产低碳钢和超低碳钢等洁净钢的钢包内衬与精炼炉衬，取代氧化铝-碳质和高铝矾土-碳质复合耐火材料，有利于提高钢的质量，具有良好的使用效果。

Al₄SiC₄具有熔点高(约2037℃)、强度高、化学稳定性好、热膨胀系数低以及非常优异的抗氧化和抗水化性能，是一种高温结构材料和高性能耐火材料。目前国内外合成Al₄SiC₄材料主要是由单质(Al，Si，C)或者单质反应的中间产物(SiC，Al₄C₃)进行制备，原料价格昂贵，限制了这种材料的工业研究及使用。

Al₈SiC₇具有熔点高(约2085℃)和高温下化学稳定性好的特点。目前国内外对Al₈SiC₇材料研究较少，主要由单质反应的中间产物(SiC，Al₄C₃)进行制备，原料价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种原料丰富、生产成本低和易于工业化生产的Al₄SiC₄-Al₈SiC₇耐火材料的制备方法。用该方法制备的Al₄SiC₄-Al₈SiC₇耐火材料的性能优良和使用寿命延长。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先以40～70wt％的矾土、30～60wt％的工业碳粉和0～30wt％的二氧化硅微粉为原料，外加上述原料1～10wt％的结合剂，混合5～60分钟，压制成型，在60～110℃的条件下干燥12～36小时；然后在氩气气氛和1600～2000℃条件下保温2～8小时，自然冷却，即得Al₄SiC₄-Al₈SiC₇耐火材料。

上述技术方案中：矾土的Al₂O₃含量大于70wt％，粒径小于0.1mm；工业碳粉的C含量大于80wt％，粒径小于0.1mm；二氧化硅微粉的SiO₂含量大于90wt％，粒径小于0.01mm；结合剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯醇和酚醛树脂中的一种。

由于采用上述技术方案，本发明所采用的矾土、工业碳粉和二氧化硅微粉来源广泛，复合材料中的Al₄SiC₄及Al₈SiC₇材料在材料内部由矾土、C和SiO₂反应生成，结合良好，有利于提高材料的性能。另外，在高温下部分Al₄SiC₄及Al₈SiC₇变成气态SiO迁移到材料的表层，然后又与高温空气反应氧化变成固态的SiO₂，可填塞炉衬材料的表面孔隙，使衬体材料表层致密化，阻止渣的渗透，减缓材料的蚀损，延长使用寿命。本发明所制备的Al₄SiC₄-Al₈SiC₇材料不仅具有优良的耐高温性能和优良的抗渣性能，且热膨胀率低，能有效地防止在使用中由于反复加热冷却产生内应力过大而引起炉衬材料的开裂和剥落。

因此，本发明具有原料丰富、生产成本低和易于工业化生产的特点。用该方法制备的Al₄SiC₄-Al₈SiC₇耐火材料不仅性能优良，且能延长使用寿命。本发明适用于有色金属和钢铁冶炼设备的新型炉衬材料，尤其适用于生产低碳钢和超低碳钢等洁净钢的钢包内衬与精炼炉衬，有利于钢质量的提高。

具体实施方式。