[發明專利]一種耐高溫、耐沖刷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310368382.9
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN104418593A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 呂圣楠;張國斌;趙冰洋;丁大勇;李斌;曹得志;宋海琛
• 申請（專利權）人: 沈陽鋁鎂科技有限公司
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B41/85;C04B35/622
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及冶金領域，具體為一種用于冶金行業的耐高溫、耐沖刷材料及其制備方法。該材料廣泛應用于節能降耗型鋁電解槽，可以降低槽電耗，提升企業的經濟效益，是鋁電解技術的一部分。同時，應用于鋼鐵、有色冶金的窯爐砌筑和鋼水包及鋁液抬包的砌筑等。

背景技術

鋁電解過程是一個耗能高、污染大的過程，提高鋁電解的效率，應用新型鋁電解技術進行節能降耗便成為提高鋁廠競爭力，快速提升經濟效益的較佳選擇。

目前，為能達到節能降耗的目的，可通過擋塊方式抑制槽內鋁液的流動，進而降低槽極距，減小槽電壓，節省耗電成本。

隨著擋塊式鋁電解槽技術的廣泛應用，對工藝要求的擋塊材料有著嚴格的要求，舊工藝擋塊在金屬熔液中的熔解，形狀不穩定等現象直接影響了鋁電解槽內鋁液的流動方式，降低了節能效率，污染了鋁液及電解質，影響了鋁錠的品質，減少了擋塊的壽命，增加了企業的生產成本，降低了鋁電解槽的生產效率。

在有色冶金的窯爐砌筑和鋼水包及鋁液抬包的砌筑中，對內襯材料有著較高的要求，如：耐高溫、耐金屬熔液沖刷等，目前的老式材料存在著在高溫金屬溶液的沖刷下溶解的問題，污染生產產品，降低了產品品質。由于冶煉窯爐、抬包等設備需要頻繁的維修、砌筑，因此占用企業生產成本及大量的人力物力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐高溫、耐沖刷材料及其制備方法，解決現有冶金技術中所使用耐高溫、耐沖刷材料及其加工工藝上的不足，因此造成的材料的熔解、形狀不穩定等問題。

為達到上述目標，本發明采用如下技術方案：

一種耐高溫、耐沖刷材料，該材料基體使用碳化硅，并對該基體進行浸漬滲碳處理和二次焙燒處理。

所述的耐高溫、耐沖刷材料，浸漬滲碳處理前，該材料基體的技術參數如下：體積密度大于等于2.76g/cm³，顯氣孔率小于等于14%，常溫耐壓強度大于等于150MPa，抗折強度大于等于42MPa。

所述的耐高溫、耐沖刷材料，浸漬滲碳處理前，該材料基體的優選技術參數如下：體積密度范圍為2.76-2.8g/cm³，顯氣孔率范圍為9.0-14.0%，常溫耐壓強度范圍為150-200MPa，抗折強度范圍為55-100MPa。

所述的耐高溫、耐沖刷材料，浸漬滲碳處理后，滲碳層體積密度大于等于2.85g/cm³、顯氣孔率小于等于1.7%。

所述的耐高溫、耐沖刷材料，浸漬滲碳處理后，優選的，滲碳層體積密度范圍為2.85-3.0g/cm³、顯氣孔率范圍為1.0-1.5%。

所述的耐高溫、耐沖刷材料的制備方法，其工藝流程為：碳化硅基體→浸入液體改質瀝青→高溫高壓滲碳→二次焙燒；其中，

滲碳過程具體工藝參數如下：液體改質瀝青，溫度180-200℃，對基體材料預熱到250-280℃，放入浸漬罐，控制壓力1.5-2.0MPa，時間5-7小時，真空度1300-2700Pa，浸漬過程使改質瀝青完全浸入碳化硅材料，浸漬完成后進行二次焙燒，二次焙燒的溫度為700-900℃，時間為80-100小時，成品處理。

所述的耐高溫、耐沖刷材料的制備方法，浸漬滲碳層的厚度為材料基體的40-60%。

本發明中，改質瀝青（modified?pitch）是煤焦油或普通煤瀝青經深度加工所得的瀝青，符合YB/T5194-93改質瀝青標準。其技術指標如下：常溫下為黑色脆性塊狀物，有光澤；有臭味，有毒，沸點：小于470℃，閃點：204.4℃，相對密度（水=1）：1.15-1.25。軟化點（環球法），80-85℃；甲苯不溶物含量，12-14wt%；喹啉不溶物含量，<0.3%；β-樹脂含量，≥18%wt；結焦值，≥50%；灰分，≤0.1wt%；水分，≤5wt%。

本發明中，采用改質瀝青進行浸漬滲碳處理的設計思想是：

碳化硅基體本身在高溫金屬液體高沖刷條件下耐磨條件差，材料本身有氣孔，通過高壓高溫使改質瀝青滲入到碳化硅中，減少材料的顯氣孔率，再經過二次焙燒，增加材料的密度及抗沖刷能力。

本發明的優點及有益效果是：

1、本發明耐高溫、耐沖刷材料，可廣泛應用于耐高溫、耐沖刷的鋁電解工業、有色金屬及其他冶金行業。

2、本發明耐高溫、耐沖刷材料在電解鋁生產工藝中降低電解生產的電耗，提升企業的經濟效益，是目前鋁電解技術發展的關鍵。

3、本發明耐高溫、耐沖刷材料可以應用于電解鋁生產工藝，起到穩定電解生產的鋁液界面波動，減低電解生產能耗。