[发明专利]一种Al4SiC4-Al2OC复合耐火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合耐火材料技术领域。尤其涉及一种Al₄SiC₄-Al₂OC复合耐火材料及其制 备方法。

背景技术

Al₄SiC₄-Al₂OC复合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，也是含碳耐火材料和非氧化物耐火材料防止氧化的抗氧化 剂，尤其适用于生产低炭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。

碳硅化铝(Al₄SiC₄)具有高熔点(大约2037℃)、高强度、高化学稳定性、低热膨胀系 数以及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，也是含碳材料 和非氧化物使用的抗氧化剂。目前国内外合成Al₄SiC₄材料的主要方法是金属Al粉、Si粉和 C粉或Al、SiC和C粉或Al₄C₃和SiC粉在1600-1700℃高温反应生成；Al₂OC材料主要是 Al₂O₃粉和Al粉、C粉或Al₂O₃粉和Al₄C₃在1500-1800℃高温反应生成。但相应的成本比较 高，很难实现生产的工业化。

发明内容

本发明的任务是提供一种原料资源丰富、生产成本低和易于工业化生产的Al₄SiC₄-Al₂OC 复合耐火材料的制备方法。用该方法制备的Al₄SiC₄-Al₂OC复合耐火材料的性能优良和使用 寿命延长。

为实现上述任务，本发明采用的技术方案是：先将30～70wt％的铝矾土、10～45wt％的 工业炭粉和20～55wt％的金属铝粉混合，外加上述混合物3～10wt％的结合剂，搅拌5～25 分钟，压制成型后或在60～110℃条件下干燥12～36小时或在室内自然干燥24～48小时，然 后在氩气气氛下和在1600～1800℃×2～6小时的条件下进行烧结，自然冷却即制得Al₄SiC₄- Al₂OC复合耐火材料。

其中：铝矾土的Al₂O₃含量≥48wt％，粒径为0.1～0mm；工业炭粉的C含量≥80wt％，粒 径为0.1～0mm；金属铝粉的Al含量≥90wt％，粒径为0.1～0mm；结合剂或为木质素磺酸钙、 木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯醇中的一种以上，或为酚醛树脂。

由于采用上述技术方案，本发明所用的工业炭粉、金属铝粉和铝矾土来源广泛，复合材 料中的Al₄SiC₄-Al₂OC都是在材料内部由铝矾土、Al和C反应生成，结合良好，有利于提高 材料的性能。Al₄SiC₄和Al₂OC不仅是非常耐高温的材料，具有优良的抗氧化和抗渣性能，而 且热膨胀率很低，可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。另外，在高温下部分Al₄SiC₄氧化变成气态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，一方面 阻止氧气进入材料内部，保护材料不被氧化；另一方面阻止渣的渗透，减缓材料的蚀损，延 长使用寿命。

因此，本发明具有原料资源丰富、生产成本低和易于工业化生产的特点。用该方法制备 的Al₄SiC₄-Al₂OC复合耐火材料不仅性能优良，能延长使用寿命，且适用于含碳耐火材料或 者非氧化物耐火材料作为抗氧化剂使用，也适合制备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