[发明专利]一种超低碳铝碳耐火材料的制备及检测方法

说明书

一种超低碳铝碳耐火材料的制备及检测方法，属于钢铁冶金用耐火材料制备技术领域。本发明将SiO₂基天然矿物或废渣与碳源充分混匀后，置于高温炉中，在惰性或还原气氛下制备SiC基合成料；然后按照一定的配比，将SiC基合成料添加到超低碳铝碳耐火材料原料中充分混合，经成型、干燥、高温热处理后，得到碳化硅基合成料改善的超低碳铝碳耐火材料；最后，采用热震试验炉和静态坩埚法进行抗热震性和抗渣性实验。该方法在降低铝碳耐火材料碳含量的前提下，改善了其抗热震性和抗渣性，达到了钢铁冶金工艺对相关耐火材料部件的质量要求。工艺简便易行，原料廉价易得，易于实现大批量生产，具有良好的经济效益和环保效益。

技术领域

本发明属于钢铁冶金用耐火材料制备技术领域，涉及一种超低碳铝碳耐火材料的制备及检测方法。

背景技术

铝碳(Al₂O₃-C)耐火材料具有良好的化学稳定性、抗侵蚀性和抗热震性及高温强度，广泛应用于高炉、连铸中间包(滑板、长水口、浸入式水口、整体塞棒)和铁水预处理容器衬等。然而，铝碳耐火材料碳含量(质量分数)一般在10％左右，在浇铸过程中会出现热传导快、热量损失、释放温室气体等严重问题，因此开发和研究超低碳铝碳耐火材料在生态环境和超低碳钢材生产方面尤为重要。

为了降低碳对钢水的污染，提高钢材质量，选用低碳含量的铝碳材料显得尤为重要。而超低碳/低碳铝碳材料因石墨含量的减少，导致耐火材料制品的抗热震性和抗渣侵蚀性显著下降。因此，降低铝碳耐火材料中碳含量的同时，如何改善耐火材料的抗热震性和抗渣侵蚀性成为含碳耐火材料的研究热点之一。

SiC具有良好的耐高温性能和抗热震性，且其氧化产物SiO₂也具有良好的高温性能。同时，目前SiO₂基天然矿物或废渣很丰富，由此经碳热还原法可制备出一系列SiC基复合微粉，与工业SiC粉相比，其成本显著降低，且粒度细小。将SiC基合成料作为添加剂引入到到超低碳铝碳材料中，可有效地提高耐火材料的抗热震性和抗渣侵蚀性。

发明内容

在降低铝碳耐火材料碳含量的前提下，改善耐火材料的抗热震性和抗渣侵蚀性，本发明提出了一种超低碳铝碳耐火材料的制备及检测方法。

本发明先将SiO₂基天然矿物或废渣、碳源充分混匀后，置于高温炉中，在惰性或还原性气氛下制备SiC基合成料；然后按照一定的配比，将SiC基合成料与电熔刚玉细粉充分混匀，按照铝碳耐火制品的生产方法，经成型、干燥、高温热处理后，得到抗热震性和抗渣性良好的SiC基合成料改善的超低碳铝碳耐火材料。

一种超低碳铝碳耐火材料的制备及检测方法，包括以下步骤：

步骤一、SiC基复合微粉的合成：

(1)将SiO₂基天然矿物或废渣、碳源充分混匀；

(2)将混匀后的原料放入高温炉内充分进行碳热还原反应，在惰性或还原气氛下制备得到SiC基合成料；

(3)将得到的SiC基合成料于700℃空气条件下保温2h，去除多余的碳；

步骤二、SiC基合成料改善的超低碳铝碳耐火材料试样的制备与抗热震性测试：

(1)将电熔刚玉、天然石墨、SiC基合成料、酚醛树脂按照(85％～95％)：(1％～2％)：(2％～10％)：1％的质量配比称料，并搅拌混合均匀；

(2)将混匀后的原料压制成素坯；

(3)将素坯于120℃下充分干燥后，于1300～1600℃惰性或还原气氛下热处理2～8h；

(4)将热处理且改善后的超低碳铝碳耐火材料置于1200℃的高温炉中加热30min后空冷30min，来回反复直至破裂，记录热震循环次数；