[發(fā)明專(zhuān)利]一種氧氮化硅結(jié)合高鋁-碳化硅預(yù)制件的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410087226.X
• 申請(qǐng)日: 2014-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103896610A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈全利;劉新紅;張舉;趙飛;孫庚辰;李富朝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/66
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/66
• 代理公司: 鄭州中民專(zhuān)利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煉鋼用耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是涉及一種以高鋁顆粒（礬土、莫來(lái)石、紅柱石），碳化硅顆粒和細(xì)粉、礬土細(xì)粉、剛玉細(xì)粉、氧化鋁微粉、純鋁酸鈣水泥、二氧化硅微粉、硅粉，添加減水劑加水?dāng)嚢杈鶆虺赡嗔希?jīng)振動(dòng)澆注成型，制成坯體，在氮?dú)鈿夥障峦ㄟ^(guò)高溫氮化工藝制備氧氮化硅結(jié)合高鋁-碳化硅預(yù)制件的制備方法。?

背景技術(shù)

新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯窯口等部位由于處于高溫、水泥熟料沖刷、磨損、急冷急熱等惡劣的環(huán)境下，且處于端口的特殊部位，容易產(chǎn)生機(jī)械變形、剝落，對(duì)耐火材料提出了更高的要求。目前使用的耐火澆注料由于抗熱震性能差、高溫?zé)釕B(tài)強(qiáng)度低，使用過(guò)程中易產(chǎn)生開(kāi)裂而剝落，使用周期短，窯口部位僅為6個(gè)月左右，噴煤管部位為6~8月，因此開(kāi)發(fā)一種大型干法水泥回轉(zhuǎn)窯窯口等部位用優(yōu)質(zhì)高性能耐火澆注料，使其使用壽命能夠與燒成帶用耐火磚壽命相匹配，以滿足當(dāng)前水泥窯迫切之需。氧氮化硅(Si₂N₂O)是一種耐高溫陶瓷材料,?具有優(yōu)良的抗熱震性能,?抗氧化性、高溫強(qiáng)度和耐熔融的非鐵金屬液侵蝕等特性。

中國(guó)專(zhuān)利名稱(chēng)為：“氮化硅結(jié)合剛玉預(yù)制件及制備方法”的文獻(xiàn)（中國(guó)專(zhuān)利號(hào)：CN?201110198041.2?）提供了一種氮化硅結(jié)合剛玉預(yù)制件的制備方法,?是剛玉顆粒及細(xì)粉、水合氧化鋁、氧化鋁微粉、單質(zhì)硅粉為原料，經(jīng)高溫氮化制備。其特征是以剛玉為主要原料，其物相為剛玉和氮化硅。

中國(guó)專(zhuān)利名稱(chēng)為：“剛玉-氮化硅-碳化硅復(fù)合澆注料”的文獻(xiàn)（中國(guó)專(zhuān)利號(hào)：CN200710193011.6）提供了一種用于煉鐵高爐風(fēng)口帶用剛玉-氮化硅-碳化硅復(fù)合澆注料,?是由剛玉、氮化硅、碳化硅、鋁酸鹽水泥、金屬鋁粉、金屬硅、氧化硅微粉、氧化鋁微粉、聚丙烯纖維混合而成。其特征是加入預(yù)合成好的氮化硅。

文章名為“原位生成非氧化物對(duì)剛玉基澆注料性能的影響”的文獻(xiàn)（耐火材料　2012,?46?(4?)：278-280）提供了一種非氧化物（β-SiAlON、O’-SiAlON?和?α-Si₃N₄）結(jié)合剛玉澆注料的制備方法，其主要原料為板狀剛玉、電熔白剛玉細(xì)粉、碳化硅細(xì)粉、α-Al₂O₃微粉、SiO₂微粉、硅粉、純鋁酸鈣水泥，其特征是以板狀剛玉為顆粒，非氧化物為β-SiAlON、O’-SiAlON?和?α-Si₃N₄。

目前尚沒(méi)有檢索到氧氮化硅結(jié)合高鋁-碳化硅預(yù)制件方面的文獻(xiàn)與公開(kāi)發(fā)明專(zhuān)利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的正是為了提供一種以高鋁顆粒（礬土、莫來(lái)石、紅柱石），碳化硅顆粒和細(xì)粉、礬土細(xì)粉、剛玉細(xì)粉、氧化鋁微粉、純鋁酸鈣水泥、二氧化硅微粉、硅粉，添加減水劑加水?dāng)嚢杈鶆虺赡嗔希?jīng)振動(dòng)澆注成型，制成坯體，在氮?dú)鈿夥障峦ㄟ^(guò)高溫原位反應(yīng)制備出氧氮化硅結(jié)合高鋁-碳化硅預(yù)制件。

本發(fā)明的目的可通過(guò)下述技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明氧氮化硅結(jié)合高鋁-碳化硅預(yù)制件的制備方法包括以下步驟：

a、按重量份取礬土顆粒45~70份、莫來(lái)石顆粒0~22份、紅柱石顆粒0~18份、礬土細(xì)粉0~8?份、剛玉細(xì)粉0-10份、碳化硅顆粒及細(xì)粉5-12份、純鋁酸鈣水泥1~5份、二氧化硅微粉0~6份、氧化鋁微粉3~8?份和硅粉3-10份，以及上述原料重量份之和的0.05-0.30份減水劑，將上述原料均勻混合，并加水?dāng)嚢杈鶆蚝笳駝?dòng)澆注成型，制成預(yù)制件坯體；

b、將a步驟制備的預(yù)制件坯體置于25-50℃的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)12-24h后脫模，在300℃的條件下進(jìn)行干燥處理，之后自然冷卻到室溫；

c、將經(jīng)b步驟處理后的預(yù)制件坯體置于氮化爐中進(jìn)行氮化燒成，在純度≥99.9%的流動(dòng)氮?dú)鈿夥障拢?0-150℃/小時(shí)的速率升溫至1150~1180℃，保溫1-8h；以20-100℃/小時(shí)的速率升溫至1220-1260℃，保溫2-10小時(shí)；以20-100℃/小時(shí)的速率繼續(xù)升溫至1350℃保溫1-8小時(shí)；最后以30-120℃/小時(shí)的速率升溫至1370-1480℃，保溫3-12小時(shí)；冷卻至600℃時(shí)關(guān)閉氮?dú)猓^續(xù)冷卻至室溫后，即得到?氧氮化硅結(jié)合高鋁-碳化硅預(yù)制件，預(yù)制件中氧氮化硅的重量份數(shù)為8-35%。

在本發(fā)明中，由礬土顆粒、莫來(lái)石顆粒、紅柱石顆粒共同構(gòu)成的顆粒料中，粒徑為8-1mm粗顆粒的重量百分比為64~72%、粒徑為1-0.08mm的中顆粒的重量百分比為28~36%；所述細(xì)粉的粒徑小于0.088mm；所述微粉的粒徑小于5μm。