[發明專利]一種碳化硅-鋯酸鈣復合耐火材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202210894623.2
• 申請日: 2022-07-28
• 公開（公告）號: CN115160002B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 孫紅剛;李紅霞;呂世坪;韋祎;王晗;萬龍剛;杜一昊
• 申請（專利權）人: 中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 北京譜帆知識產權代理有限公司 11944
• 代理人: 忻明

1.一種碳化硅-鋯酸鈣復合耐火材料，其特征在于，所述復合耐火材料以碳化硅為主晶相、以鋯酸鈣為次晶相，所述復合耐火材料以SiC、CaO和ZrO₂表征其組成，所述復合耐火材料中SiC、CaO和ZrO₂的質量分數之和大于等于95%，其中SiC質量分數為53%~75%、CaO質量分數為5%~12%、ZrO₂質量分數為18%~33%；所述復合耐火材料顯氣孔率為12%~20%，體積密度2.9~3.3g/cm³，常溫抗折強度15~40MPa，1400℃高溫抗折強度10~30MPa，荷重軟化溫度大于1700℃。

2.根據權利要求1所述的碳化硅-鋯酸鈣復合耐火材料，其特征在于，所述復合耐火材料中SiC質量分數為64%~70%、CaO質量分數為5.5%~10%、ZrO₂質量分數為22%~27%。

3.一種用于制備碳化硅-鋯酸鈣復合耐火材料的原料組合物，其特征在于，所述原料組合物包括100質量份的固體粉料和2~5質量份的結合劑；其中，以質量百分比計所述固體粉料包括：碳化硅顆粒55%~75%，鋯酸鈣細粉20%~40%，鋯英石細粉3%~5%；所述碳化硅顆粒的粒度小于3mm大于0.1mm，所述鋯酸鈣細粉粒度小于等于0.2mm，所述鋯英石細粉粒度小于等于0.1mm。

4.根據權利要求3所述的原料組合物，其特征在于，以質量百分比計所述固體粉料包括：碳化硅顆粒60%~75%，鋯酸鈣細粉20%~37%，鋯英石細粉3%~5%。

5.根據權利要求3所述的原料組合物，其特征在于，所述固體粉料進一步包括氫氧化鈣細粉、氧化鈣細粉、碳酸鈣細粉、單斜氧化鋯微粉中的一種或兩種，其含量為固體粉料總質量的2%~5%，所述氫氧化鈣細粉、所述氧化鈣細粉、所述碳酸鈣細粉、所述單斜氧化鋯微粉的粒度小于45μm。

6.根據權利要求3所述的原料組合物，其特征在于，所述固體粉料進一步包括單質硅微粉、炭黑細粉中的一種或兩種，其含量為固體粉料總質量的3%~10%，所述單質硅微粉、所述炭黑細粉的粒度小于45μm。

7.根據權利要求3所述的原料組合物，其特征在于，所述固體粉料進一步包括氧化鑭細粉和/或氧化釔細粉，其含量為固體粉料總質量的0.5%~2%，所述氧化鑭細粉、所述氧化釔細粉的粒度小于75μm。

8.根據權利要求3所述的原料組合物，其特征在于，所述結合劑選自聚乙烯醇、酚醛樹脂、紙漿、硅溶膠中的一種或多種。

9.根據權利要求8所述的原料組合物，其特征在于，所述結合劑為硅溶膠，其中所述硅溶膠中SiO₂的質量百分比為10%~20%。

10.一種碳化硅-鋯酸鈣復合耐火材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

（1）將權利要求3-9中任一項所述的原料組合物混合均勻形成泥料；

（2）將步驟（1）制備的所述泥料制成磚坯；

（3）將步驟（2）制備的所述磚坯干燥，然后高溫燒成，即得碳化硅-鋯酸鈣復合耐火材料。

11.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，使用碾輪式混砂機將所述原料組合物混合均勻；

和/或，所述步驟（2）中，使用摩擦壓磚機、液壓機或震動成型機將所述泥料制成磚坯；

和/或，所述步驟（3）中，所述干燥包括在110~180℃下干燥8~24小時；

和/或，所述步驟（3）中，所述高溫燒成包括在最高燒成溫度為1450~1700℃的還原或惰性氣氛下保溫3~10h。

12.根據權利要求11所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）中，所述高溫燒成包括在最高燒成溫度為1650℃的還原或惰性氣氛下保溫8h。