[发明专利]一种原生电磁场SiC-ZnO复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种原生电磁场SiC‑ZnO复合材料及其制备方法。其技术方案是：以40～60wt％的碳化硅颗粒、0～10wt％的碳化硅细粉和30～60wt％的热电氧化物粉体为原料，外加所述原料5～10wt％的粘结剂，混练，机压成型，干燥，即得干燥后的坯体；然后将干燥后的坯体置于高温炉中，以25～35℃/h的速率升温至1200～1600℃，保温8～10h，制得原生电磁场SiC‑ZnO复合材料。本发明所制备的原生电磁场SiC‑ZnO复合材料高温力学性能优异、热震稳定性及热电性能好，并能利用在服役过程中的温差原位产生电磁场，减少工作层对钢水的污染，提升钢铁质量。

技术领域

本发明属于SiC-ZnO复合材料技术领域。具体涉及一种原生电磁场SiC-ZnO复合材料及其制备方法。

背景技术

钢铁生产中，钢渣不可避免地与二次精炼炉以及浇钢系统的水口、塞棒、滑板等耐火材料接触。在这些过程中，钢渣对耐火材料的作用主要包括两个方面：由于钢水的冲刷、剥落造成耐火材料整块的落入融钢中，形成尺寸较大的外来夹杂；耐火材料的组成元素溶解到熔融钢铁中，包括耐火材料的构成氧化物或氮化物、碳及各种结合剂与添加剂。因此，耐火材料的剥落与蚀损产生非金属杂质成为制约钢铁品质的重要污染源，为了应对耐火材料苛刻的服役环境，多种新型耐火材料被开发。“一种六铝酸钙轻质耐火材料及其制备方法”(CN201710117068.1)以氧化铝微粉和石灰石为原料制备六铝酸钙轻质耐火材料，有效降低了耐火材料的体积密度和热导率。“一种刚玉-尖晶石轻量耐火材料及其制备方法”(CN201610172544.5)以镁砂和碳为反应源，制备了烧成温度低、气孔率可调的刚玉-尖晶石轻量耐火材料，虽然该耐火材料的抗渗透和侵蚀性能有所改善，但从钢厂的实际应用情况来看，高品质钢的质量控制仍然难以实现。目前仅靠提升耐火材料自身性能的技术，很难消除耐火材料引入的杂质对高品质钢的影响。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种原生电磁场SiC-ZnO复合材料的制备方法，用该方法制备的原生电磁场SiC-ZnO复合材料具有良好的高温力学性能，并能利用服役过程中的温差原位产生电磁场，改善工作层与钢渣的界面作用，减少工作层对钢水的污染，提升钢铁质量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以40～60wt％的碳化硅颗粒、0～10wt％的碳化硅细粉和30～60wt％的热电氧化物粉体为原料，外加所述原料5～10wt％的粘结剂，混练，机压成型，干燥，即得干燥后的坯体；将干燥后的坯体置于高温炉中，以25～35℃/h的速率升温至1200～1600℃，保温8～10h，制得原生电磁场SiC-ZnO复合材料。

所述碳化硅颗粒的纯度≥99wt％，碳化硅颗粒的粒径为0.088～1mm。

所述碳化硅细粉的纯度≥99wt％，碳化硅细粉的粒径≤0.088mm。

所述热电氧化物粉体为氧化锌和或为掺杂氧化锌；所述掺杂氧化锌的掺杂元素为Al、Ga、Ni和In中的一种；所述热电氧化物粉体的纯度≥99wt％，粒径≤5μm。

所述粘结剂为聚乙烯醇、石蜡和糊精中的一种。

所述机压成型的压强为100～200MPa。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

(1)由于碳化硅不仅具有良好的耐腐蚀及高温力学性能，且具有较高的塞贝克系数；故本发明在氧化锌中添加SiC，不仅用于材料机械性能的增强，且利用其有较好的热电应用潜力，使所制备的原生电磁场SiC-ZnO复合材料具有优良的抗热震和热电性能。

(2)将本发明制备的原生电磁场SiC-ZnO复合材料用于钢包工作衬背面，利用炉内热量向钢包或精炼炉等炉体外壳传递产生的温度梯度，即利用其温差能原位产生电磁场，不需要借助外部辅助产生电磁场，具有节能、环保优点。