[發(fā)明專利]制造碳化硅晶須增強(qiáng)型耐火組合物的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480022101.7
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN105263884B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·馬爾克慕斯;J·蘇迪爾
• 申請（專利權(quán)）人: 凱得力法國公司
• 主分類號: C04B35/103
• 分類號: C04B35/103;C04B35/18;C04B35/565;C04B35/626;C04B35/63;C04B35/66;C04B35/80;F27D1/00;F27D1/10;C04B35/65
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 龐東成,武胐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及形成不定形(monolithic)耐火組合物的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及通過該方法制造的耐火組合物，安置所述耐火組合物以形成耐火內(nèi)襯，以及成品耐火內(nèi)襯。

背景技術(shù)

耐火材料是具有使其適于在高溫應(yīng)用中用作耐熱阻隔物的性能的材料。無定形耐火材料具有形成無接縫內(nèi)襯的能力，常被稱為不定形產(chǎn)品。這些材料是有用的，例如用作沖天爐爐膛和虹吸管的內(nèi)襯，用于高爐，主、次和傾斜流道，并且更通常地用于容器或容器噴嘴、鋼包、中間包、反應(yīng)室和槽，其包含、引導(dǎo)流動，或者適用于促進(jìn)液態(tài)金屬和熔渣或任何其他高溫液體、固體和氣體的工業(yè)處理。無定形耐火材料通常以粉末狀形式制造，并在應(yīng)用之前與水混合。可用諸如鑄塑、噴涂(噴射)和噴補(bǔ)等技術(shù)將濕材料涂敷為內(nèi)襯，然后固化并干燥，而后燒制。

耐火材料的重要性質(zhì)是其機(jī)械、化學(xué)和熱耐受性。機(jī)械耐受性通常使用斷裂模量(MOR，也稱為彎曲強(qiáng)度)和常溫耐壓強(qiáng)度(CCS)來評價(jià)。對于基于氧化鋁的耐火材料，機(jī)械改善可以通過形成具有高機(jī)械和熱耐受性的非氧化物相(例如碳化硅、氮化硅、SiAlON)來獲得，其生長通過添加特定的含金屬非氧化物化合物而實(shí)現(xiàn)，并且總包括在非氧化性氣氛(例如He、N₂、Ar或在真空下)中于受控溫度下的熱預(yù)處理。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，在耐火組合物中存在特定量的碳化硅晶須會改善成品內(nèi)襯的機(jī)械性質(zhì)。然而，這些晶須難以獲得。

US 4,326,040A公開了由氧化鋁、碳化硅和碳粉(等等)形成的耐火組合物，其中起始材料在非氧化氣氛中在樹脂或?yàn)r青粘合劑的存在下燒制。樹脂和受控氣氛的使用使得該形成工藝昂貴且復(fù)雜。

US 4,543,345A公開了通過在至少28MPa的壓力和至少1600℃的溫度下熱壓例如氧化鋁和碳化硅晶須而形成的耐火組合物。碳化硅晶須非常昂貴且極其致癌，并且操作非常危險(xiǎn)。碳化硅晶須的分散難以實(shí)現(xiàn)，并且精細(xì)的加工技術(shù)是必要的。使用將晶須和陶瓷基質(zhì)粉末混合的機(jī)械方法時(shí)，存在晶須成簇和晶須受損的可能性，并且晶須裝填的程度受限。

US 4,753,764A公開了形成一種耐火陶瓷，其包括將例如碳化硅粉末與晶須形成劑和晶須形成促進(jìn)劑混合，將該混合物成型并在超過2050℃的溫度下于真空和/或Ar中進(jìn)行熱處理。WO 91/04234和EP 0309128A1也公開了形成含碳化硅晶須的耐火組合物，其包括在惰性或非氧化性氣氛下的熱處理。

Karamian等在J.Eur.Ceram.Soc.，31，14，2677-2685中公開了用礬土、含SiC材料、焦炭和酚醛樹脂作為起始材料來形成耐火材料的方法。在燒制步驟中，該混合物在焦炭(還原性)氣氛下被加熱。

上述制造各種具有提高的機(jī)械強(qiáng)度且包含碳化硅晶須的耐火組合物的所有方法都要求在形成耐火材料時(shí)、特別是在熱處理步驟中的嚴(yán)格和/或仔細(xì)控制的條件。本發(fā)明的目的是提供耐火組合物，其使得耐火內(nèi)襯具有良好或改善的機(jī)械性質(zhì)，并且形成方法不太復(fù)雜和昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明由所附權(quán)利要求限定。

具體而言，本發(fā)明體現(xiàn)為一種形成不定形耐火組合物的方法，所述方法包括：提供耐火組合物，其包含：氧化鋁、鋁硅酸鹽或其混合物，碳化硅，碳，硅粉，微硅粉(microsilica)，可選的硅鐵，和可選的水泥；將此組合物與水混合以形成均勻混合物；安裝所述均勻混合物并使其固化；在不高于1200℃的溫度下，例如在不高于1000℃溫度下，對固化的安裝的混合物進(jìn)行熱處理。所述方法的特征在于熱處理步驟在中性條件或弱氧化條件下進(jìn)行，例如在大氣壓下于空氣中進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，經(jīng)熱處理的安裝的混合物經(jīng)受不定形組合物的第二熱處理，在該進(jìn)一步熱處理期間，在不定形耐火組合物內(nèi)形成碳化硅晶須。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)在某些條件下并使用耐火組合物組分的特定組合時(shí)，可以通過在非受控條件下使用熱處理而在鑄塑耐火組合物中形成碳化硅晶須，也就是說，避免了在熱處理步驟中提供真空、或惰性氣氛或非氧化性氣氛的需要。所述第二熱處理可以在至多1600℃的溫度下進(jìn)行，例如至多1450℃，例如至多1400℃，或者在1200℃～1400℃之間，或者在1200℃～1600℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。