专利名称：一种碳氮化钛滑板耐火材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于耐火材料技术领域。具体涉及一种碳氮化钛滑板耐火材料及其制备方法。
背景技术：
滑板是直接控制钢水流量的装置，使用条件极为苛刻，需承受钢水的热机械及热化学侵蚀作用，这就要求滑板必须具有很好的高温强度、抗渣性、耐磨蚀性以及抗热震性。近年来，氮化物结合刚玉滑板的优越使用性能逐渐引起了人们的关注，如“含氧氮化铝的耐火材料，滑动水口耐火材料及连续铸钢水口砖”(ZL 85109111)，通过采用至少3份重氧氮化铝和0.5～60份重碳和/或含碳物质，其余为其他耐火原料的滑动水口砖，以提高抗FeO侵蚀和抗热冲击；“含塞隆的滑动水口砖”(ZL 00119505)专利技术，公开的至少含5％的塞隆(硅、铝、氧、氮四元素物质)，其余为其他耐火原料的滑动水口砖，可使滑动水口砖具有良好的抗氧化、抗热冲击性能。但是以上专利所提及的氧氮化铝的预合成，塞隆滑板的原位制备对气氛要求相当严格，且需要高温氮化炉设备，这大大增加了刚玉滑板的生产成本，且其使用性能还有待进一步提高和改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产成本较低和具有良好的高温强度、抗渣性、耐磨蚀性以及抗热震性的碳氮化钛滑板耐火材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是将65～80wt％的刚玉、1～20wt％的或二氧化锆或锆刚玉或锆莫来石或其中的一种以上的混合物、1～10wt％的氧化铝微粉、0.2～5wt％的二氧化钛粉、0～5wt％的碳化硼粉、0～5wt％的碳化硅粉、0.5～5wt％的金属铝粉、0.5～5wt％的金属硅粉、1～5wt％的石墨混合，外加2～6wt％的有机结合剂，经混练、成型，在1300～1600℃条件下烧成。
其中刚玉为棕刚玉、亚白刚玉、白刚玉、板状刚玉中的一种或一种以上，颗粒直径≤4mm；二氧化锆、锆刚玉、锆莫来石的颗粒直径≤4mm；有机结合剂为煤焦油沥青、固体粉状酚醛树脂、热固型液体酚醛树脂、热塑型液体酚醛树脂、有机硅树脂中的一种或一种以上。
由于采用上述技术方案，本发明所采用的原料二氧化钛价格相对便宜，有效降低了生产成本。碳氮化钛具有高熔点、高硬度、很好的化学稳定性和优良的抗铁水熔损性能，而经过高温处理过的滑板内部有碳氮化钛原位生成，且成网状结构分布，大大提高了滑板的高温强度、抗渣性、耐磨蚀性以及抗热震性。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述实施例1一种碳氮化钛滑板耐火材料及其制备方法将45～50wt％的棕刚玉、25～30wt％的亚白刚玉、4～10wt％的锆刚玉、2～4wt％的氧化铝微粉、1～3wt％的二氧化钛粉、1～3wt％的碳化硼粉、1～3wt％的金属铝粉、0.5～3wt％的金属硅粉、3～5wt％的石墨混合，外加3.5～4.5wt％的热固型液体酚醛树脂。经混练、在压力为200MPa条件下成型，1300～1400℃保温24h热处理制得滑板耐火材料制品。其中棕刚玉、亚白刚玉、锆刚玉的颗粒直径≤4mm。
用本实施例1所述方法制备的碳氮化钛滑板耐火材料，经X射线衍射测试，制品中的二氧化钛已完全转化为碳氮化钛。检测其性能为体积密度3.20～3.25g/cm3，显气孔率7～9％，耐压强度高于180Mpa，高温抗折强度20～22Mpa，热震保持率为95～96％。
实施例2一种碳氮化钛滑板耐火材料及其制备方法将45～50wt％的棕刚玉、25～30wt％的白刚玉、4～10wt％的锆莫来石、2～3wt％的氧化铝微粉、1～3wt％的二氧化钛粉、3～5wt％的碳化硅粉、1～3wt％的金属铝粉、1～3wt％的石墨混合，外加3.5～4.5wt％的固体粉状酚醛树脂和热固型液体酚醛树脂。经混练、200MPa压力下成型，1400～1500℃保温24h热处理制得滑板耐火材料制品。其中棕刚玉、白刚玉、锆莫来石的颗粒直径≤4mm。
用本实施例2所述方法制备的碳氮化钛滑板耐火材料，经X射线衍射测试，制品中的二氧化钛已完全转化为碳氮化钛。检测其性能为体积密度3.24～3.30g/cm3，显气孔率6～8％，耐压强度高于190Mpa，高温抗折强度24～25Mpa，热震保持率为93～95％。
实施例3一种碳氮化钛滑板耐火材料及其制备方法将65～80wt％的板状刚玉、4～10wt％的锆刚玉、5～10wt％的锆莫来石，1～2wt％的氧化铝微粉、3～5wt％的二氧化钛粉、0.5～1wt％的碳化硼粉、1～2wt％的碳化硅粉、1～2wt％的金属铝粉、1～5wt％的金属硅粉、2～6wt％的石墨混合，外加3.5～4.5wt％的热固型液体酚醛树脂。经混练、200MPa压力下成型，在1300～1400℃条件下烧成制得滑板耐火材料制品。其中板状刚玉、锆刚玉、锆莫来石的颗粒直径≤4mm。
用本实施例3所述方法制备的碳氮化钛滑板耐火材料，经X射线衍射测试，制品中的二氧化钛已完全转化为碳氮化钛。检测其性能为体积密度3.26～3.30g/cm3，显气孔率5～6％，耐压强度高于200Mpa，高温抗折强度25～27Mpa，热震保持率为96～97％。
实施例4一种碳氮化钛滑板耐火材料及其制备方法将70～80wt％的板状刚玉、3～10wt％的二氧化锆、5～8wt％的氧化铝微粉、3～5wt％的二氧化钛粉、0.5～1wt％的碳化硼粉、1～2wt％的碳化硅粉、1～2wt％的金属铝粉、3～5wt％的金属硅粉、2～6wt％的石墨混合，外加3.5～4.5wt％的热固型液体酚醛树脂。经混练、200MPa压力下成型，在1300～1400℃条件下烧成制得滑板耐火材料制品。其中板状刚玉、二氧化锆的颗粒直径≤4mm。
用本实施例4所述方法制备的碳氮化钛滑板耐火材料，经X射线衍射测试，制品中的二氧化钛已完全转化为碳氮化钛。检测其性能为体积密度3.25～3.30g/cm3，显气孔率7～8％，耐压强度高于200Mpa，高温抗折强度25～27Mpa，热震保持率为94～96％。
本
具体实施例方式
所采用的原料二氧化钛价格相对便宜，有效降低了生产成本。碳氮化钛具有高熔点、高硬度、很好的化学稳定性和优良的抗铁水熔损性能，而经过高温处理过的滑板内部有碳氮化钛原位生成，且成网状结构分布，大大提高了滑板的高温强度、抗渣性、耐磨蚀性以及抗热震性。
权利要求
1.一种碳氮化钛滑板耐火材料的制备方法，其特征在于将65～80wt％的刚玉、1～20wt％的或二氧化锆或锆刚玉或锆莫来石或其中的一种以上的混合物、1～10wt％的氧化铝微粉、0.2～5wt％的二氧化钛粉、0～5wt％的碳化硼粉、0～5wt％的碳化硅粉、0.5～5wt％的金属铝粉、0.5～5wt％的金属硅粉、1～5wt％的石墨混合，外加2～6wt％的有机结合剂，经混练、成型，在1300～1600℃条件下烧成。
2.根据权利要求1所述的碳氮化钛滑板耐火材料的制备方法，其特征在于所述的刚玉为棕刚玉、亚白刚玉、白刚玉、板状刚玉中的一种或一种以上，颗粒直径≤4mm。
3.根据权利要求1所述的碳氮化钛滑板耐火材料的制备方法，其特征在于所述的二氧化锆、锆刚玉、锆莫来石的颗粒直径≤4mm。
4.根据权利要求1所述的碳氮化钛滑板耐火材料的制备方法，其特征在于所述的有机结合剂为煤焦油沥青、固体粉状酚醛树脂、热固型液体酚醛树脂、热塑型液体酚醛树脂、有机硅树脂中的一种或一种以上。
5.根据权利要求1～4项中任一项所述的碳氮钛化钛滑板耐火材料的制备方法所制备的碳氮钛化钛滑板耐火材料。
全文摘要
本发明涉及一种碳氮化钛滑板耐火材料及其制备方法。其技术方案是将65～80wt％的刚玉、1～20wt％的或二氧化锆或锆刚玉或锆莫来石或其中的一种以上的混合物、1～10wt％的氧化铝微粉、0.2～5wt％的二氧化钛粉、0～5wt％的碳化硼粉、0～5wt％的碳化硅粉、0.5～5wt％的金属铝粉、0.5～5wt％的金属硅粉、1～5wt％的石墨混合，外加2～6wt％的有机结合剂，经混练、成型，在1300～1600℃条件下烧成。本发明所采用的原料二氧化钛价格相对便宜，有效降低了生产成本。经高温处理过的滑板内部有碳氮化钛原位生成，具有高熔点、高硬度、很好的化学稳定性和优良的抗铁水熔损性能，提高了滑板的高温强度、抗渣性、耐磨蚀性以及抗热震性。
文档编号C04B35/10GK101058514SQ20071005184
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月12日 优先权日2007年4月12日
发明者李亚伟, 金胜利, 李远兵, 赵雷, 李淑静 申请人:武汉科技大学