[发明专利]纳米Al2O3、SiC薄膜包裹碳的Al2O3-MA-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法

说明书

[技术领域]

本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种现代大型高炉出铁沟用纳米Al₂O₃、SiC薄 膜包裹碳的Al₂O₃-MA-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法。

[背景技术]

随着钢铁工业的迅速发展，炼铁高炉的大型化以及冶炼技术的进步，一系列高炉强化冶 炼技术的广泛应用，导致渣铁处理量急剧大增，铁水温度的提高，渣铁氧化性增强，大大加 剧了渣铁对出铁沟用耐火材料的损坏，严重影响到高炉冶炼生产的正常进行，因此，出铁沟 用耐火材料的使用寿命受到炼铁和耐火材料科技工作者的极大关注，成为制约炼铁工业进一 步发展的重要问题之一。

大型高炉出铁沟用不定形整体耐火材料在国内外已得到普遍应用，不定形耐火浇注料在 生产、劳动生产率、施工效率、材料消耗、改善施工条件、节约能源等方面的优点，特别是 在出铁沟中应用可实施热修补作业，这样可大大提高出铁沟浇注料的使用寿命。近年来，由 于优质高性能原料的出现，各种高新技术的引用，机械化新的施工方法应用，使耐火浇注料 在材质、品种、施工和应用等方面得到了迅速发展，成为钢铁冶炼用耐火材料的重要发展方 向。但是，由于各种耐火氧化物制成的耐火浇注料与耐火氧化物制成的耐火制品存在着同样 的缺陷，如Al₂O₃质耐火浇注料抗渣铁侵蚀性和抗渗透性差；而镁质耐火浇注料尽管比Al₂O₃质浇注料具有更好的抗渣铁侵蚀性，但是抗铁渣渗透性和抗热震性差，这些问题导致炉衬使 用寿命降低，同时也防碍了以氧化物制成的浇注料在许多领域中的应用，特别是在钢铁工业 中的应用，所以高炉出铁沟用耐火浇注料品种质量和材质选择就成为高炉出铁沟用耐火浇注 料一个非常重要的问题。将碳加入到目前的氧化物质浇注料中，可显著地改善其浇注料结构 和各项性能指标，碳具有不被铁水和溶渣所湿润以及高的导热性和抗热震性等特性，将它加 入到以氧化物为主的浇注料中，能使其结构和性能得到根本改进，但是，由于水对石墨表面 的不湿润性，使石墨在浇注料中难于分散，影响浇注料的流动性，这已成为防碍含碳浇注料 进一步发展及应用的重要问题。因此，目前含碳浇注料的研究和开发已成为耐火材料行业中 的一个热点课题。

Al₂O₃-SiC-C质浇注料因其优良的性能在出铁沟中得到了稳定广泛的应用。SiC在含碳浇 注料中能显著改善润湿性和分散性，并且也是防止碳在高温下被氧化的防氧化剂，因此，在 含碳浇注料中引用SiC具有重要意义。因为该浇注料具有良好的抗渣铁侵蚀性、抗铁水熔渣 的冲刷性，以及高的高温强度等优点。所以在出铁沟浇注料中使用Al₂O₃-SiC-C质耐火浇注料 得到广泛应用。但是，随着炼铁高炉大型化、渣铁量的增加等，使Al₂O₃-SiC-C质浇注料使用 寿命明显降低，为现代炼铁技术的实施与进一步发展带来了困难，显示出这类材质不适应需 求的局面，主要反应在抗侵蚀性和抗冲刷性等方面，进一步降低了出铁沟的使用寿命，出现 了与现代炼铁要求不相适应的局面。高炉出铁沟用耐火材料损坏的主要原因体现在以下两个 方面：一是渣线部位被侵蚀是由于①渣的侵蚀；②氧化作用；③剥落和铁水的侵蚀，这些侵 蚀因素按主次程度排列为①②③，所以提高渣线部位耐火材料的抗侵蚀性需要：①提高耐火 材料抗渣铁侵蚀性；②提高耐火材料的抗氧化性；③控制热膨胀和抗热震性；④提高耐火材 料强度。其中提高耐火材料抗渣铁侵蚀性和控制热膨胀性是最有效的；二是铁水层被侵蚀是 由于渣中FeO的侵蚀和铁水的冲蚀磨损。因此提高铁水层耐火材料的抗侵蚀性需要提高耐火 材料抗FeO侵蚀的能力和抗铁水的冲击磨损能力，尤其提高耐火材料抗FeO的侵蚀能力最有 效。目前，国内外高炉出铁沟用内衬的理念是容易施工，然而这种内衬也有个缺点，那就是 很难提高出铁沟的使用寿命，因此，要求开发分别适合于渣层和铁水层的耐火材料是很有必 要的，这样又给现场施工操作带来了困难。所以，大型高炉出铁沟浇注料越来越要求采用耐 用性高的新型耐火浇注料。