[發明專利]一種不燒氮化硅鐵-尖晶石-剛玉復合耐火材料及制備方法

有效

• 申請號: 201310096899.7
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103145433A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 李勇;張軍杰
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明涉及制備一種RH精煉用耐火材料，尤其涉及一種RH精煉用的不燒氮化硅鐵-尖晶石-剛玉復合耐火材料及其制備方法，屬于耐火材料領域。

背景技術

近幾年來，隨著冶金工業的迅速發展，對鋼材質量的要求越來越高，而且純凈鋼的需求量不斷增加，因而促進了RH多功能精煉技術的迅速發展。

由于Cr₂O₃能提高鎂質耐火材料的抗侵蝕性和抗熱震性、降低熱導率，所以傳統的鎂鉻磚在熱震穩定性和抗渣性等方面表現都比較出色，因此煉鋼工業中?，鎂鉻磚是現在我國大多數鋼廠爐外精煉設備中所廣泛使用的內襯材料。但是，含Cr₂O₃耐火材料在氧化性氣氛或大量堿性氧化物如K₂O、Na₂O、CaO等存在時，在一定溫度下其三價鉻(Cr³⁺)會轉變為六價鉻(Cr⁶⁺)，而六價鉻是一種對人類健康有嚴重危害的物質。這些六價鉻離子形成的有水溶性的、能毒害人畜并能致癌的六價鉻鹽化合物，通過在用后的廢磚存放過程中受水淋而外滲，污染環境，尤其是污染水源。對環境的污染不可忽略，因此研發出一種不含鉻元素的耐火材料取代鎂鉻磚刻不容緩。

氮化硅鐵是氮化硅與鐵及硅鐵的復合材料，普遍采用以FeSi75鐵合金為原料經高溫直接氮化制備合成，氮化硅鐵的出現實現了氮化物的低成本生產，其原因在于合成氮化物的硅源使用相對便宜的FeSi75鐵合金以替代昂貴的金屬硅。

洪彥若等在研究非氧化物復合材料時，提出了金屬塑性相復合耐火材料的理論及實現該材料的工藝，即過渡塑性相工藝。在剛性的無機氧化物中加入一定量的金屬，金屬的大部分為過渡塑性相，少部分為金屬塑性相。兩者初始時均起塑性成型作用，在常溫壓制成型時金屬的塑性使剛性成型轉變為塑性成型，提高制坯的密度和降低氣孔率；在燒結過程，金屬液化或軟化，充填空隙，起助燒劑作用，提高制品致密度。區別之處在于燒結過程，過渡塑性相的金屬與環境氣氛及材料發生了反應，生成了非金屬增強相，提高材料的高溫強度和抗熱震性。

為了滿足RH精煉用耐火材料無鉻化的發展要求，本發明以過渡塑性理論為基礎，將氮化硅鐵以細粉形式加入，使得耐火材料基質中同時存在高溫增強相和塑性相，并且氮化硅鐵、氮化硅、硅鐵和鎂鋁尖晶石等都具有良好的抗侵蝕性，制備出一種成本較低的優良RH精煉用無鉻化耐火材料。

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發明內容

本發明旨在制備出一種RH精煉用不燒氮化硅鐵-尖晶石-剛玉復合耐火材料，其無需高溫燒成、生產工序簡單，原料價格低廉，大大降低了生產成本。同時產品具有強度高、熱震穩定性好、抗侵蝕性好、壽命長等特點，滿足了RH精煉用耐火材料無鉻化的需要。

本發明的技術方案：

一種不燒氮化硅鐵-尖晶石-剛玉復合耐火材料，其特征在于：按重量百分比計，所述滑板原料組成為55-90%的剛玉、5-20%的鎂鋁尖晶石、5-30%的氮化硅鐵，外加上述原料總量2-6%的酚醛樹脂為結合劑。

所述剛玉有3-1mm、1-0.1mm及0-0.1mm三種粒度，所述鎂鋁尖晶石為0-0.1mm，所述氮化硅鐵粒度為0-0.1mm。原料中三種不同粒度的比例為：

3≤粒度＜1mm???45-65%

1≤粒度＜0.1mm??18-30%

0.1≤粒度＜0mm??17-30%??。

上述不燒氮化硅鐵-尖晶石-剛玉復合耐火材料的制備方法，其特征在于：按配比稱取各種原料，混合均勻，經混煉得到泥料，然后加壓成型，在120-600℃下干燥5-25h。?

本發明的積極效果：

1、本發明利用過渡塑性相工藝制備了氮化硅鐵-尖晶石-剛玉復合耐火材料。其無需高溫燒成、生產工序簡單，原料價格低廉，大大降低了生產成本。

2、本發明所得產品為氧化物和非氧化物結合的無碳耐火材料，其中硅鐵合金降低材料的氣孔率并發揮著塑性相的作用，提高材料的韌性和抗熱震性能，同時硅鐵合金使制品氧位降低，不會對潔凈鋼產生O污染。

3、Si₃N₄高溫下被氧化為Si₂N₂O，兩者均為高熔點化合物；Fi₃Si高溫抗氧化性好，故本產品具有很好的抗氧化性。

4、本發明產品不含易于鋼液發生反應的化學成分，鎂鋁尖晶石、氮化硅鐵的存在使得產品具有優良的抗侵蝕性。