[发明专利]一种复合耐火材料及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种复合耐火材料及其制备工艺。

背景技术

传统的复合耐火材料中碳质原料以石墨为主，部分材料中也添加炭黑、树脂粉。由于碳质原料加入量一般在5-18％，复合耐火材料具有较好的热震稳定性和抗渣侵蚀性能。但是，过多碳质原料的引入也会带来以下四个方面的问题：(1)由于C在钢水中的溶解，导致钢水增碳严重，大大制约低碳钢、超低碳钢的技术发展；(2)材料强度低，在氧化条件下很容易损毁，耐火材料消耗量较大；(3)材料热导率高，导致钢水温降过快、热能损失过大；(4)碳氧化产生大量CO2气体，加剧温室效应并消耗大量碳资源。因此，研究开发高性能、低碳含量的耐火材料已迫在眉睫。

“一种低碳氧化镁基复合耐火材料及其制备工艺”(CN200710304720.7)专利技术，采用低含量石墨和炭黑复配的方法制得的耐火材料耐压强度优于普通镁碳耐火材料，但其热震稳定性和抗渣侵蚀性能比镁碳耐火材料差；“一种连铸用低碳铝碳耐火材料及其制备工艺”(CN201010608658.2)专利技术，采用0-3％碳素并在氮气气氛中烧成，尽管其抗氧化性能较高，但其热震稳定性仍不够好；“低碳镁碳砖”(覃显鹏，李远兵，李亚伟，等碳氮化钛对低碳镁碳砖性能的影响，《耐火材料》，2007，41(3)：208-212)所公开的技术，由于碳氮化钛的引入，材料抗渣性能较好，抗氧化性能有所改善，但不及传统的金属Al粉，并且强度不高。总的来说，直接降低复合耐火材料中的碳含量，会导致复合耐火材料热震稳定性和抗渣侵蚀性能下降。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种强度高、热导率低、热震稳定性和抗渣侵蚀性优良、符合节能减排要求的复合耐火材料及其制备工艺。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：该复合耐火材料的原料及其含量是：氧化物颗粒为50～70wt％、氧化物细粉为15～25wt％、氧化物微粉为1～5wt％、碳质原料为3～5wt％、石墨为0.5～2.5wt％、抗氧化剂为1～5wt％、有机结合剂为2～5wt％。

其制备工艺是：按上述每种原料的相应含量，先将石墨、氧化物微粉和抗氧化剂共磨，得到预制混合粉；再将预制混合粉、氧化物颗粒、氧化物细粉、碳质原料和有机结合剂混合均匀，成型；然后在200～250℃热处理，在1200～1500℃烧成，制得复合耐火材料。

所述的氧化物颗粒为板状刚玉颗粒和电熔镁砂颗粒的混合物。

所述的氧化物细粉的平均粒径为40～70μm。

所述的氧化物微粉的平均粒径为3～5μm。

所述的碳质原料为炭黑、沥青粉、树脂粉混合物。

所述的抗氧化剂为Al粉、Si粉、Al-Mg合金粉、B4C粉中的两种以上。

所述的有机结合剂为酚醛树脂、或为有机硅树脂、或为酚醛树脂和有机硅树脂的混合物。

本发明具有强度高、热导率低、热震稳定性及抗渣侵蚀性优良、符合节能减排要求的特点。

具体实施方式

实施例1：

一种复合耐火材料及其制备工艺，该复合耐火材料的原料及其含量是：

电熔镁砂颗粒45～60wt％；

电熔镁砂细粉15～30wt％；

轻烧镁砂微粉5～10wt％；

石墨1.5～2.5wt％；

Al粉2～4wt％；

Si粉1～3wt％；

酚醛树脂2～3wt％。

本实施例1的制备工艺是：按上述每种原料的相应含量，先将石墨、轻烧镁砂微粉、Al粉和Si粉共磨，得到预制混合粉；再将预制混合粉、电熔镁砂颗粒、电熔镁砂细粉、石墨和酚醛树脂混合均匀，成型；然后在200～220℃热处理，在1200～1300℃烧成，制得复合耐火材料。

本实施例1所制得的复合耐火材料，其性能结果显示为：1400℃×30min埋碳下的高温抗折强度为13.6～18.3MPa；激光测定常温导热系数为4.7～6.4W/(m·K)；1600℃×3h埋碳气氛下进行渣侵蚀试验，无明显侵蚀或渗透现象。

实施例2：

一种复合耐火材料及其制备工艺，该复合耐火材料的原料及其含量是：

电熔镁砂颗粒55～65wt％；

电熔镁砂细粉15～18wt％；

轻烧镁砂微粉5～8wt％；

石墨1～1.5wt％；

炭黑0.5～1.5wt％；

Al粉1～2wt％；

Al-Mg合金粉0.5～1wt％；