[发明专利]氮化硅晶须增强的镁铝尖晶石透气耐火材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氮化硅晶须增强的镁铝尖晶石透气耐火材料及其制备方法。其技术方案是：以15～21wt％、30～39wt％和17～24wt％的改性球形多孔镁铝尖晶石陶瓷颗粒I、II和III为骨料，以2～4wt％的镁砂细粉、3～6wt％的刚玉细粉、3～8wt％的单质硅粉和8～20wt％的尖晶石细粉为基质。先将骨料置于搅拌器内搅拌，外加骨料和基质之和0.1～0.5wt％的催化剂，搅拌，再外加骨料和基质之和3～7wt％的亚硫酸纸浆废液，搅拌。然后加入基质，搅拌，成型，干燥，在N₂气氛和1400～1600℃条件下保温，冷却，制得氮化硅晶须增强的镁铝尖晶石透气耐火材料。本发明资源利用率高和显微结构可控，所制制品透气均匀稳定、强度高、抗侵蚀性能优良和热震稳定性能优异。

技术领域

本发明属于镁铝尖晶石透气耐火材料技术领域。尤其涉及一种氮化硅晶须增强的镁铝尖晶石透气耐火材料及其制备方法。

背景技术

铝及其合金在我国制造业中应用十分广泛，是航天航空、汽车、轨道交通和建筑等行业的主要结构材料，但随着这些行业的快速发展，对铝及其合金零部件的要求越来越高。氢、氧化物等夹杂是影响铝及其铝合金质量的重要因素。气泡浮游法是采用透气耐火材料向铝及其合金熔体中吹入氮气等去除熔体中H₂等气体和氧化物夹杂物、均化温度和成分的重要方法。透气耐火材料直接影响气泡的大小和分布，对熔体净化有重要影响，因此，发展高质量透气耐火材料是提高铝及其合金熔体纯净度、提升它们质量的重要途径。

目前，关于铝及其合金精炼用透气耐火材料的研究报道较少。如“铝精炼用透气耐火材料及其制备方法”(CN200610018089.X)专利技术，以致密六铝酸钙材料、板状刚玉、电熔白刚玉以及氧化铬绿为主要原料，采用颗粒堆积法虽制得一种铝精炼用透气耐火材料，但制品中颗粒致密，气体仅能通过颗粒间气孔透气，透气不均匀且吹出气泡尺寸大，对较小夹杂物的吸附能力较差，限制了铝熔体纯净度的提高；同时，致密骨料间难以形成颈部连接，限制了制品强度和热震稳定性。

又如“一种弥散型透气砖及底吹惰性气体净化铝合金熔体方法”(CN200610110580.5)专利技术，采用SiC、制孔剂、添加剂和粘结剂为主要原料，经干燥焙烧发泡成型制得一种弥散型“SiN-SiC”透气砖，但制孔剂在制品中分布不均易导致气孔分布不均，且发泡法制备工艺导致气孔孔径较大，而不均匀的大气孔将导致吹出气泡尺寸大、分布不均，限制了气泡对夹杂物的有效吸附。

再如文献技术(周玉焕，刘辉丽，卢继延.透气砖在铝合金精炼过程中的应用.有色金属加工，2015.44(1):23-25.)采用了氧化铝-铬耐火材料制备的透气砖，但该材料易被铝液侵蚀渗透，限制了透气耐火材料服役寿命。

因此，现有铝及其合金精炼用透气耐火材料仍存在气孔孔径大、气孔分布不均、强度低和抗侵蚀渗透性能差等技术缺陷。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种资源利用率高和显微结构可控的氮化硅晶须增强的镁铝尖晶石透气耐火材料的制备方法，用该方法所制备的氮化硅晶须增强的镁铝尖晶石透气耐火材料透气均匀稳定、强度高、抗侵蚀渗透性能优良和热震稳定性能优异，适用于铝及其合金精炼系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

步骤1、球形多孔镁铝尖晶石陶瓷颗粒的制备

步骤1.1、以33～39wt％的菱镁矿细粉、56～65wt％的氢氧化铝细粉和2～5wt％的木屑细粉为原料，将所述原料置于混料机中，混合2～6小时；再向所述混料机加入所述原料4～12wt％的结合剂，搅拌30～40分钟，得到混合料。

步骤1.2、分别制备三种球形坯体

将所述混合料置于造粒机内，加入所述混合料2～8wt％的水，在造粒机转速为4转/分钟的条件下喷雾，制得粒径为4.5±0.3mm的球形坯体I。