[发明专利]一种耐高温、耐冲刷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体为一种用于冶金行业的耐高温、耐冲刷材料及其制备方法。该材料广泛应用于节能降耗型铝电解槽，可以降低槽电耗，提升企业的经济效益，是铝电解技术的一部分。同时，应用于钢铁、有色冶金的窑炉砌筑和钢水包及铝液抬包的砌筑等。

背景技术

铝电解过程是一个耗能高、污染大的过程，提高铝电解的效率，应用新型铝电解技术进行节能降耗便成为提高铝厂竞争力，快速提升经济效益的较佳选择。

目前，为能达到节能降耗的目的，可通过挡块方式抑制槽内铝液的流动，进而降低槽极距，减小槽电压，节省耗电成本。

随着挡块式铝电解槽技术的广泛应用，对工艺要求的挡块材料有着严格的要求，旧工艺挡块在金属熔液中的熔解，形状不稳定等现象直接影响了铝电解槽内铝液的流动方式，降低了节能效率，污染了铝液及电解质，影响了铝锭的品质，减少了挡块的寿命，增加了企业的生产成本，降低了铝电解槽的生产效率。

在有色冶金的窑炉砌筑和钢水包及铝液抬包的砌筑中，对内衬材料有着较高的要求，如：耐高温、耐金属熔液冲刷等，目前的老式材料存在着在高温金属溶液的冲刷下溶解的问题，污染生产产品，降低了产品品质。由于冶炼窑炉、抬包等设备需要频繁的维修、砌筑，因此占用企业生产成本及大量的人力物力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温、耐冲刷材料及其制备方法，解决现有冶金技术中所使用耐高温、耐冲刷材料及其加工工艺上的不足，因此造成的材料的熔解、形状不稳定等问题。

为达到上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种耐高温、耐冲刷材料，该材料基体使用碳化硅，并对该基体进行浸渍渗碳处理和二次焙烧处理。

所述的耐高温、耐冲刷材料，浸渍渗碳处理前，该材料基体的技术参数如下：体积密度大于等于2.76g/cm³，显气孔率小于等于14%，常温耐压强度大于等于150MPa，抗折强度大于等于42MPa。

所述的耐高温、耐冲刷材料，浸渍渗碳处理前，该材料基体的优选技术参数如下：体积密度范围为2.76-2.8g/cm³，显气孔率范围为9.0-14.0%，常温耐压强度范围为150-200MPa，抗折强度范围为55-100MPa。

所述的耐高温、耐冲刷材料，浸渍渗碳处理后，渗碳层体积密度大于等于2.85g/cm³、显气孔率小于等于1.7%。

所述的耐高温、耐冲刷材料，浸渍渗碳处理后，优选的，渗碳层体积密度范围为2.85-3.0g/cm³、显气孔率范围为1.0-1.5%。

所述的耐高温、耐冲刷材料的制备方法，其工艺流程为：碳化硅基体→浸入液体改质沥青→高温高压渗碳→二次焙烧；其中，

渗碳过程具体工艺参数如下：液体改质沥青，温度180-200℃，对基体材料预热到250-280℃，放入浸渍罐，控制压力1.5-2.0MPa，时间5-7小时，真空度1300-2700Pa，浸渍过程使改质沥青完全浸入碳化硅材料，浸渍完成后进行二次焙烧，二次焙烧的温度为700-900℃，时间为80-100小时，成品处理。

所述的耐高温、耐冲刷材料的制备方法，浸渍渗碳层的厚度为材料基体的40-60%。

本发明中，改质沥青（modified pitch）是煤焦油或普通煤沥青经深度加工所得的沥青，符合YB/T5194-93改质沥青标准。其技术指标如下：常温下为黑色脆性块状物，有光泽；有臭味，有毒，沸点：小于470℃，闪点：204.4℃，相对密度（水=1）：1.15-1.25。软化点（环球法），80-85℃；甲苯不溶物含量，12-14wt%；喹啉不溶物含量，<0.3%；β-树脂含量，≥18%wt；结焦值，≥50%；灰分，≤0.1wt%；水分，≤5wt%。

本发明中，采用改质沥青进行浸渍渗碳处理的设计思想是：

碳化硅基体本身在高温金属液体高冲刷条件下耐磨条件差，材料本身有气孔，通过高压高温使改质沥青渗入到碳化硅中，减少材料的显气孔率，再经过二次焙烧，增加材料的密度及抗冲刷能力。

本发明的优点及有益效果是：

1、本发明耐高温、耐冲刷材料，可广泛应用于耐高温、耐冲刷的铝电解工业、有色金属及其他冶金行业。

2、本发明耐高温、耐冲刷材料在电解铝生产工艺中降低电解生产的电耗，提升企业的经济效益，是目前铝电解技术发展的关键。

3、本发明耐高温、耐冲刷材料可以应用于电解铝生产工艺，起到稳定电解生产的铝液界面波动，减低电解生产能耗。