[发明专利]一种高赛隆相的碳化硅制品及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高赛隆相的碳化硅制品及其制备方法。把高活性单质硅粉、高活性金属铝粉、高活性α‑氧化铝粉、碳化硅细粉预混、在球磨机内共磨25‑30分钟形成共磨粉，把碳化硅不同颗粒按级配、共磨粉、结合剂按比例称好在湿碾机混25‑30分钟，压制成坯体，在1450‑1500℃氮化烧成。本发明采用高活性的级配原料和特殊工艺方法，生产高赛隆相含量的碳化硅制品，β‑Sialon相含量可达到21‑27%。

技术领域

本发明属于耐火材料领域，尤其涉及一种以SiC、高活性单质Si粉、高活性Al粉、高活性α-Al₂O₃微粉为原料、焙烧过程充N₂的方法制备的高赛隆相的碳化硅制品及其制备方法。

背景技术

目前，在炼钢高炉的炉腹、炉腰等部位,工况复杂和环境恶劣,所用的耐火材料为赛隆碳化硅，但现有技术的赛隆碳化硅的赛隆相较低，从而造成抗氧化性、抗碱及碱性渣、抗铁水冲刷能力较差；在现有技术中,制备赛隆结合碳化硅的方法有多种，其中一种是采用SiC、金属Si粉、Al粉、Al₂O₃粉为原料，按一定比例混合后压制成坯体，在1500℃氮化烧成制备赛隆碳化硅产品。众所周知，采用此方法制备赛隆含量高的碳化硅材料有一定难度。其主要原因是，工业生产中难以将温度、压力和原料活性精确控制在最有利于形成赛隆相的范围内，Si、Al、N 、O四元素难以充分固溶，导致有大量剩余的Si₃N₄和Al₂O₃没有充分合成赛隆相，从而导致赛隆相含量低，从而影响其抗氧化性、抗碱及碱性渣、抗铁水冲刷能力。

发明内容

本发明的目的是为了解决在各原料添加比例不变的情况下，采用高活性的级配原料和特殊工艺方法，生产高赛隆相含量的碳化硅制品，β-Sialon相含量可达到21-27%。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明所采用的技术方案是：把高活性单质硅粉、高活性金属铝粉、高活性α-氧化铝粉、碳化硅细粉预混、在球磨机内共磨25-30分钟形成共磨粉，把碳化硅不同颗粒按级配、共磨粉、结合剂按比例称好在湿碾机混25-30分钟，压制成坯体，在1450-1500℃氮化烧成。

本发明中原始料的加入重量份数为：碳化硅颗粒65-66份，碳化硅细粉15-16份,高活性单质硅粉8-10份，高活性金属铝粉1-3份，高活性α-氧化铝微粉6-7份；加入结合剂，结合剂加入量为原始料总重量的4.5%。

其中碳化硅颗粒粒度分布在3-1mm、1-0.5 mm、0.5-0.2 mm; 碳化硅细粉粒度为0.088-0.01 mm；这四个粒度区间合理搭配，可以达到最紧密堆积状态，有利于提高制品的致密性; 另外,更重要的是碳化硅细粉粒度达到0.088-0.01 mm,已经达到了超微粉, 这些超微粉不仅粘附在赛隆晶相体结构表面上，形成牢固的骨架作用，显著提高其强度；另外更是有一些超微小粉粒渗入晶相体的空隙中，起到二次防护的作用，从而提高足够强度和耐侵蚀性能。

其中所述的高活性单质硅粉粒度在44 -1.0微米的区间；这样的粒度区间，单质硅粉的活性较高，原料高能球磨预混阶段可以使单质硅分散更均匀，焙烧阶段易氮化，与Al、O固溶形成赛隆相。

其中所述的高活性金属铝粉粒度在44 -1.0微米的区间；这样的粒度区间，高活性金属铝粉的活性较高，原料高能球磨预混阶段可以使金属铝分散更均匀，焙烧阶段易氮化，与Si、O固溶形成赛隆相。

其中所述的高活性α-氧化铝微粉粒度在10-0.5微米的区间；这样的粒度区间，高活性α-氧化铝微粉活性较高，原料高能球磨预混阶段可以使α-氧化铝微粉分散更均匀，焙烧阶段易与N、Si固溶形成赛隆相。