[发明专利]一种原位催化合成SiCw

说明书

本发明属于低碳铝碳耐火材料技术领域，具体涉及一种原位催化合成SiC_w增强低碳铝碳耐火材料及其制备方法，该材料包括以下质量份的原料：60～75份的刚玉颗粒料、5～25份的刚玉微粉、2～5份的碳源、1～4份的硅粉、0.06～0.24份含氟化合物、0～3份铝粉、0～3份二硼化锆粉体，及占上述原料总质量3～8％的酚醛树脂或沥青；制备方法具有工艺易于控制、制备过程污染小和可原位催化制备复合耐火材料的特点。本发明制备的原位催化合成SiC_w增强的低碳铝碳耐火材料生成了大量的SiC_w，且分布均匀，其拥有更好的常温力学性能、高温力学性能、抗渣性、抗热震性及抗氧化性。

技术领域

本发明属于低碳铝碳耐火材料技术领域，具体涉及一种原位催化合成SiC_w增强低碳铝碳耐火材料及其制备方法。

背景技术

铝碳耐火材料以其优异的抗热震性和抗渣性，被广泛地应用于滑板、高炉风口、钢包、转炉等冶金设备。但是传统的铝碳耐火材料因碳含量高，致使其强度低、抗氧化性差、热损耗高，且浪费石墨资源，同时也会在炼钢过程中使钢水增碳。随着洁净钢质量要求的提高，使 Al₂O₃-C耐火材料向着低碳化发展。但碳含量的降低会导致Al₂O₃-C耐火材料的抗热震性、抗渣侵蚀性能等明显下降，严重影响其高温性能。

碳化硅晶须(SiC_w)具有熔点高、抗拉强度高、弹性模量高等优异性能。将其引入陶瓷材料、耐火材料基体中，可以显著提高基体的高温力学性能。但SiC_w由外部直接引入到基体材料中存在着晶须分散困难、成本高，且对人体健康有害等系列缺点。因此，晶须原位反应生成技术受到研究人员的广泛重视。原位反应法具有制备工艺简单、晶须分布均匀等优点，但该方法存在反应温度高、晶须不易形成，需在制备过程中加入铁、钴和镍等催化剂，该方法虽然可以原位制备出形貌可控的碳化硅晶须，但是铁、钴和镍熔点低，加入后会降低铝碳耐火材料的高温力学性能，且钴和镍价格相对昂贵，很难规模化生产。

现有原位生成碳化硅晶须增强低碳铝碳耐火材料制备技术存在反应温度高，能耗大，反应速率慢，不易生成碳化硅晶须等缺点，极大限制了原位生成碳化硅晶须增强低碳铝碳耐火材料的应用和规模化生产。

发明内容

本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种原位催化合成SiC_w增强低碳铝碳耐火材料及其制备方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种原位催化合成SiC_w增强低碳铝碳耐火材料，包括以下质量份的原料：60～75份的刚玉颗粒料、5～25份的刚玉微粉、2～5份的碳源、 1～4份的硅粉、0.06～0.24份含氟化合物、0～3份铝粉、0～3份二硼化锆粉体，及占上述原料总质量3～8％的酚醛树脂或沥青。

进一步地，上述原位催化合成SiC_w增强低碳铝碳耐火材料中，所述刚玉颗粒料由粒径为5-3mm、3-1mm和1-0mm的板状刚玉或电熔刚玉混合而成。

进一步地，上述原位催化合成SiC_w增强低碳铝碳耐火材料中，所述刚玉微粉的粒径为0.1～50μm。

进一步地，上述原位催化合成SiC_w增强低碳铝碳耐火材料中，所述氟化物粉末为氟化钠、氟化铝、氟化镁、氟化锆中的至少一种，氟化钠、氟化铝、氟化镁、氟化锆为工业纯或为分析纯。

进一步地，上述原位催化合成SiC_w增强低碳铝碳耐火材料中，所述碳源为鳞片石墨、纳米炭黑、葡萄糖、壳聚糖、膨胀石墨中的至少一种。

进一步地，上述原位催化合成SiC_w增强低碳铝碳耐火材料中，所述硅粉的粒径≤100μm。