[發(fā)明專利]一種低碳超低碳的鋁碳化硅碳耐火材料及其制備方法

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• 申請日: 2019-07-13
• 公開（公告）號: CN110330320A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃軍同;張夢;馮志軍;胡智輝;李喜寶;閆明格
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類號: C04B35/103
• 分類號: C04B35/103;C04B35/622;C04B35/80
• 代理公司: 南昌洪達(dá)專利事務(wù)所 36111
• 代理人: 劉凌峰

本發(fā)明公開了一種低碳超低碳的鋁碳化硅碳耐火材料及其制備方法；采用Al₂O₃集料和SiC為骨料，鱗片石墨、膨脹石墨為碳源，酚醛樹脂為結(jié)合劑，外加抗氧化劑。其中：Al₂O₃集料75～90wt.％、SiC顆粒3～12wt.％、酚醛樹脂3～6wt.％、碳素原料0.1～4wt.％、硝酸鹽化合物0～1wt.％、抗氧化劑0.1～3.5wt.％，高溫瀝青粉0～1wt.％。首先將配制好的硝酸鹽酒精溶液和碳質(zhì)原料一起倒入酚醛樹脂中攪拌混合，經(jīng)三輥研磨循環(huán)剝離后，得到微納米石墨薄片酚醛樹脂基混合物，并將Al₂O₃顆粒和SiC顆粒干混后加入其中，最后加入Al₂O₃細(xì)粉、抗氧化劑和高溫瀝青組成的混合粉；經(jīng)混煉、困料、壓制成型、固化后，即得。本發(fā)明制備得到的耐火材料含碳量低，且具有優(yōu)異的機(jī)械性能、抗侵蝕和抗熱震性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低碳超低碳的鋁碳化硅碳耐火材料及其制備方法。

背景技術(shù)

Al₂O₃-SiC-C是優(yōu)質(zhì)的主要用于魚雷式混鐵車、鐵水罐等鐵水預(yù)處理設(shè)備的內(nèi)襯，能抵抗鐵水預(yù)處理時使用的各種脫硫、脫磷、脫硅劑的侵蝕，延長耐火材料的使用壽命。Al₂O₃-SiC-C耐火材料中石墨原料是耐火材料具有較高的導(dǎo)熱性和阻止渣滲透的關(guān)鍵材料，決定了Al₂O₃-SiC-C耐火材料的抗渣和抗熱震性。目前在Al₂O₃-SiC-C耐火材料中多使用球狀瀝青、鱗片石墨和新型炭黑作為碳源。其中球狀瀝青的抗氧化性能差且污染環(huán)境，而鱗片石墨密度小、潤濕性和分散性差，新型炭黑則生產(chǎn)成本高、難以工業(yè)化生產(chǎn)。

不過，碳含量較高的傳統(tǒng)的Al₂O₃-SiC-C耐火材料存在以下幾個問題：(1)碳含量越高，抗氧化性差、機(jī)械強(qiáng)度越低；(2)高碳含量引起的高熱導(dǎo)率會導(dǎo)致巨大熱損失的產(chǎn)生、使得鐵水在運(yùn)輸及預(yù)處理過程中的溫降較大，造成能耗的增加和鋼鐵鑄造過程的擾亂；(3)近些年石墨作為我國戰(zhàn)略性資源，隨著開采越來越嚴(yán)格，大量石墨被消耗在高含碳耐火材料中造成石墨資源的浪費(fèi)；(4)要避免這些大量的石墨/碳的氧化，需要用到大量的高價(jià)格的抗氧化劑(金屬、合金、碳化物)，從而增加耐火材料的成本。

為了解決以上耐火材料高碳含量帶來的問題，含碳耐火磚的碳含量必須減少到適當(dāng)?shù)牡退?<5wt％的碳/石墨，理想<3wt％)。特別是近年來，世界各國對于高品質(zhì)鋼的需求而大力發(fā)展?fàn)t外精煉工藝促使低碳含碳耐火材料成為研究重點(diǎn)。低碳鋼不斷增長的需求也要求耐火材料中碳含量盡量低，但若直接降低碳源的加入量，又會使得氧化物顆粒之間的接觸面積的增加，致使在高溫下顆粒之間發(fā)生燒結(jié)，增加耐火材料的彈性模量，降低熱導(dǎo)率，從而大大降低了其抗熱震性。同時，隨著碳含量的直接減少，更多的氧化物相將在服役過程中直接暴露于具有侵蝕性的液態(tài)金屬，使得耐火材料原來優(yōu)異的耐侵蝕性能變差，降低含碳耐火材料的綜合高溫性能。因此，尋找新型的碳源，降低在耐火材料中的含碳量的同時又保證其高溫性能是如今Al₂O₃-SiC-C耐火材料的研究中的重大課題之一。

發(fā)明內(nèi)容