[发明专利]一种晶须增强轻量化铝锆碳质耐火材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种晶须增强轻量化铝锆碳质耐火材料及其制备方法。其技术方案是：以22～33wt％的改性多孔复合陶瓷颗粒I、26～32wt％的改性多孔复合陶瓷颗粒II为骨料，以21～35wt％的改性多孔复合陶瓷细粉、3～6wt％的单质Si粉和4～11wt％的碳粉为基质，先将所述骨料置于搅拌机中，加入占所述骨料和所述基质之和3～7wt％的改性液态热固性酚醛树脂，混合，再加入基质，搅拌，机压成型，在170～320℃条件下热处理，最后在1150～1460℃和埋碳环境中保温4～12小时，自然冷却，制得晶须增强轻量化铝锆碳质耐火材料。本发明所制制品导热系数低、强度高、热震稳定性能优异、抗渣性能优良和抗氧化性能好。

技术领域

本发明属于轻量化铝锆碳质耐火材料技术领域。尤其涉及一种晶须增强轻量化铝锆碳质耐火材料及其制备方法。

背景技术

钢铁质量提升与节能减排是钢铁工业发展的重要方向。连铸工艺是钢铁生产重要环节，连铸用功能耐火材料的质量对钢液中夹杂物的引入和钢液保温具有重要影响。发展高质量连铸用功能耐火材料对减少钢液夹杂物含量、减少钢水温降有重要作用。

Al₂O₃-ZrO₂-C耐火材料被广泛应用于连铸用功能耐火材料器件的制备。目前，关于Al₂O₃-ZrO₂-C耐火材料的研究已有很多报道，如“一种氧化镁微粉增强铝锆碳质滑板及其制备方法”(CN201910612116.3)专利技术，以电熔刚玉、锆莫来石、铝粉、碳素、氧化镁微粉等为原料，制得了铝锆碳质耐火材料。如文献技术(陈海山等.复合碳源和复合氧化铝微粉对铝锆碳质滑板性能的影响.工业炉，2020.42(1):69-72)以板状刚玉、电熔锆刚玉、单质硅粉、金属铝粉、炭黑和氧化铝微粉等为主要原料，制得了铝锆碳质耐火材料。又如文献技术(田锋，等.铝粉加入量对铝锆碳滑板材料性能的影响.耐火材料，2013.47(6):440-442,446)以板状刚玉颗粒、电熔锆刚玉、白刚玉微粉、石墨、板状刚玉细粉和金属铝粉等为主要原料，也制得了铝锆碳质耐火材料。

这些技术虽有各自的优点，但仍存在以下几个问题：(1)现有Al₂O₃-ZrO₂-C耐火材料制品采用板状刚玉、锆刚玉、锆莫来石等致密材料为骨料，密度大，与基质中高导热的碳共同导致所得制品导热系数过高，热量流失快，浪费能源；(2)致密骨料的表面较为光滑，且与基质中非氧化物的界面相容性差，导致骨料/基质界面结合强度较低，不仅制品强度低，还限制了制品的热震稳定性能、抗渣性能和抗氧化性能的提高；(3)虽然利用了晶须等对Al₂O₃-ZrO₂-C耐火材料的基质部分进行了一定增强，但生成的晶须主要分布在基质中，骨料/基质界面处的晶须桥接数量较少，且晶须与骨料界面相容性差，对骨料/基质界面的增强有限，所得制品强度有待进一步提高；(4)ZrO₂一般以锆莫来石、锆刚玉等形式与其他原料共存于耐火材料内部，其他原料，特别是占耐火材料体积比例较大的刚玉骨料中没有ZrO₂，这使得ZrO₂在现有Al₂O₃-ZrO₂-C耐火材料中的分布极其不均匀，限制了ZrO₂对材料性能的提升。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种导热系数低、强度高、热震稳定性能优异、抗渣性能优良和抗氧化性能好的晶须增强轻量化铝锆碳质耐火材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：

步骤1、改性多孔复合陶瓷颗粒和改性多孔复合陶瓷细粉的制备

步骤1.1、将氢氧化铝细粉置于高温炉内，以2～3.6℃/min的速率升温至280～440℃，保温5～9h，自然冷却，得到孔隙率高的氧化铝粉体。