专利名称：抗氧化铝质不烧碳砖及其制备方法
技术领域：
本发明涉及钢铁冶金中用不烧碳砖领域，具体地涉及一种提高抗氧化性能的铝质 不烧碳砖。
背景技术：
随着炼铁、炼钢工业的发展和生产效率的提高，对耐火材料的性能要求也不断提 高。特别是对铁水预处理、转炉、钢包中所用的不烧碳砖耐火制品的性能要求越来越高。在 铁水预处理、转炉、钢包等一系列冶炼过程中，由于反应剧烈，不烧碳砖的使用条件非常苛 刻，易造成碳砖氧化脱碳，致使其抗铁水、钢水、钢渣的冲刷、侵蚀性能下降，大大降低了材 料的使用寿命，缩短了使用周期，增加碳砖的使用量，致使冶炼成本增加。含碳耐火材料具有良好的抗渣性及抗热震稳定性，因而成为重要的耐火材料体系 之一。这主要是因为，碳是化学性质极好的物质，高温下长期使用不软化，几乎不受酸、碱、 盐类及有机物的侵蚀。另外，碳对熔渣具有难润湿性。但是，在较高温度下，碳却极易与氧化性气体(如02)发生化学反应，使得含碳耐 火材料的优良性能损失殆尽。因此，为了防止含碳耐火材料的氧化，需对含碳耐火材料进行 防氧化处理。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种抗氧化性能好，延长使用寿命的抗氧化铝质 不烧碳砖。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种抗氧化铝质不烧碳砖，其特征 在于由以下原料按重量百分比制成棕刚玉3mm 1mm15 --50%
棕刚玉1mm 0mm10 --20%
棕刚玉325目0 ^ 10%
棕刚玉100目0 ^ 15%
电熔镁砂3mm 1mm0 --15%
电熔镁砂1mm 0mm0 10%
矾土3mm 1mm0 25%
铝粉1 --5%
石墨5 --15%
碳化硅粉0 --5%
氮化硅铁3 --8%
浙青0 --1%
酚醛树脂2 --4%。
优选的，氮化硅铁中Fe含量为12%
上述的抗氧化铝质不烧碳砖的制备方法如下1)按上述的配比，称取棕刚玉、电熔镁砂、氮化硅铁和酚醛树脂，于混砂机中预混 碾8 10分钟，然后再加入剩余的原料，混碾12 15分钟；2)将混合好的物料加入模具中，在500吨 800吨摩擦压砖机上加压，制成坯体；3)将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑热风入口温度40 60°C，保温区间温度180°C， 出口温度40 60°C，干燥时间不小于16小时。本发明中由于引入了氮化硅铁，因而提高了铝质不烧碳砖的抗氧化性能，其机理 是氮化硅铁是氮化硅与铁相材料(a-Fe或Fe3Si)的混合体，所以，高温氧化气氛下，添加 氮化硅铁的含碳耐火砖中容易氧化的成分有SiC、C、Si3N4、Fe3Si及a _Fe。从材料氧化的 动力学过程来看，在氧气通过脱碳层向内部扩散时，氮化硅铁(Fe_Si3N4)中氮化硅氧化后， 剩余的铁相材料则起到过滤部分氧气的作用，生成氧化铁；而氧化铁的生成使得氧化层的 熔点降低，流动性增强，从而形成致密均勻的氧化层，封堵气孔，阻止了氧向内部的扩散，达 到了防止内部碳氧化的目的。由于氧化铁的作用，添加氮化硅铁后，产品表面氧化层封闭较 早，也就是说，能够较早地形成覆盖于材料表面的氧化层而阻止碳的进一步氧化。本发明的有益效果是本发明通过添加氮化硅铁(Fe_Si3N4)到铝质不烧碳砖中， 从而起到进一步防氧化的作用。经实践(1)烧后的抗折强度有了明显的提高；(2)氧化测 试的结果相对未加氮化硅铁的脱碳层厚度小1. 8 2. 6mm ； (3)用静态坩埚法，在制品中心 部位钻制出0 50mmX50mm的渣孔，并于渣孔中分别装入40克铁渣和钢渣。在1600°C保温 6小时后发现，侵蚀测试结果相对未加氮化硅铁的侵蚀深度厚度小0. 5mm 0. 9mm。因而说 明通过引入氮化硅铁后，对含碳耐火砖起到了促烧结、提高抗氧化和抗侵蚀性能的效用。
具体实施例方式实施例1抗氧化铝硅碳砖(抗氧化Al203-SiC-C砖)(一)原料配比见表1( 二 )制备方法如下1)按表1的配比，称取棕刚玉、氮化硅铁和酚醛树脂，于混砂机中预混碾8 10分 钟，然后再加入剩余的原料，混碾12 15分钟；2)将混合好的物料加入模具中，在500吨 800吨摩擦压砖机上加压，制成坯体；3)将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑热风入口温度40 60°C，保温区间温度180°C， 出口温度40 60°C，干燥时间不小于16小时。干燥窑长度不小于24米，推车间隔40 70分钟/车。成品测试结果见表1。抗氧化性能的检测方法按表1的配比，只是不添加氮化硅铁，氮化硅铁的量以碳 化硅粉替代，同时制作不含氮化硅铁的Al203-SiC-C砖。1000°C保温4小时，测试脱碳层的厚度。抗侵蚀性能的检测方法按表1的配比，只是不添加氮化硅铁，氮化硅铁的量以碳 化硅粉替代，同时制作不含氮化硅铁的Al203-SiC-C砖。用静态坩埚法，在制品中心部位钻 制出①50mmX 50mm的渣孔，并于渣孔中分别装入40克铁渣和钢渣。在1600°C保温6小时。 测试成品的侵蚀深度。
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实施例2抗氧化铝硅碳砖(抗氧化Al203-SiC-C砖)(一)原料配比见表1( 二)制备方法如下1)按表1的配比，称取棕刚玉、氮化硅铁和酚醛树脂，于混砂机中预混碾8 10分 钟，然后再加入剩余的原料，混碾12 15分钟；2)将混合好的物料加入模具中，在500吨 800吨摩擦压砖机上加压，制成坯体；3)将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑热风入口温度40 60°C，保温区间温度180°C， 出口温度40 60°C，干燥时间不小于16小时。干燥窑长度不小于24米，推车间隔40 70分钟/车。成品测试结果见表1。实施例3抗氧化铝镁碳砖(抗氧化Al203-Mg0-C砖)(一)原料配比见表2( 二 )制备方法如下1)按表2的配比，称取棕刚玉、电熔镁砂、氮化硅铁和酚醛树脂，于混砂机中预混 碾8 10分钟，然后再加入剩余的原料，混碾12 15分钟；2)将混合好的物料加入模具中，在500吨 800吨摩擦压砖机上加压，制成坯体；3)将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑热风入口温度40 60°C，保温区间温度180°C， 出口温度40 60°C，干燥时间不小于16小时。干燥窑长度不小于24米，推车间隔40 70分钟/车。成品测试结果见表2。抗氧化性能的检测方法按表2的配比，只是不添加氮化硅铁，氮化硅铁的量以矾 土替代，同时制作不含氮化硅铁的Al203-SiC-C砖。1000°C保温4小时，测试脱碳层的厚度。抗侵蚀性能的检测方法按表2的配比，只是不添加氮化硅铁，氮化硅铁的量以矾 土替代，同时制作不含氮化硅铁的Al203-SiC-C砖。用静态坩埚法，在制品中心部位钻制出 O50mmX 50mm的渣孔，并于渣孔中分别装入40克铁渣和钢渣。在1600°C保温6小时。测 试成品的侵蚀深度。实施例4抗氧化铝镁碳砖(抗氧化Al203-Mg0-C砖)(一)原料配比见表2( 二 )制备方法如下1)按表2的配比，称取棕刚玉、电熔镁砂、氮化硅铁和酚醛树脂，于混砂机中预混 碾8 10分钟，然后再加入剩余的原料，混碾12 15分钟；2)将混合好的物料加入模具中，在500吨 800吨摩擦压砖机上加压，制成坯体；3)将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑热风入口温度40 60°C，保温区间温度180°C， 出口温度40 60°C，干燥时间不小于16小时。干燥窑长度不小于24米，推车间隔40 70分钟/车。成品测试结果见表2。表1 抗氧化 Al203-SiC_C 砖 表 2 抗氧化 Al203-Mg0-C 砖
权利要求
一种抗氧化铝质不烧碳砖，其特征在于由以下原料按重量百分比制成棕刚玉3mm～1mm 15～50％棕刚玉1mm～0mm 10～20％棕刚玉325目0～10％棕刚玉100目0～15％电熔镁砂 3mm～1mm 0～15％电熔镁砂 1mm～0mm 0～10％矾土 3mm～1mm 0～25％铝粉 1～5％石墨 5～15％碳化硅粉 0～5％氮化硅铁 3～8％沥青 0～1％酚醛树脂 2～4％。
2.按照权利要求1所述的抗氧化铝质不烧碳砖，其特征在于所述的氮化硅铁中Fe含量 为 12% 17%。
3.权利要求1或2所述的抗氧化铝质不烧碳砖的制备方法，其特征在于步骤如下1)按权利要求1或2所述的配比，称取棕刚玉、电熔镁砂、氮化硅铁和酚醛树脂，于混砂 机中预混碾8 10分钟，然后再加入剩余的原料，混碾12 15分钟；2)将混合好的物料加入模具中，在500吨 800吨摩擦压砖机上加压，制成坯体；3)将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑热风入口温度40 60°C，保温区间温度180°C，出口 温度40 60°C，干燥时间不小于16小时。
全文摘要
本发明涉及一种抗氧化铝质不烧碳砖及其制备方法。采用的技术方案是由以下原料按重量百分比制成3mm～1mm棕刚玉15～50％，1mm～0mm棕刚玉10～20％，325目棕刚玉0～10％，100目棕刚玉0～15％，3mm～1mm电熔镁砂0～15％，1mm～0mm电熔镁砂0～10％，矾土0～25％，铝粉1～5％，石墨5～15％，碳化硅粉0～5％，氮化硅铁3～8％，沥青0～1％，酚醛树脂2～4％。其制备方法包括预混、混碾、加压成坯体和干燥工序。本发明通过引入氮化硅铁，对含碳耐火砖起到了促烧结、提高抗氧化和抗侵蚀性能的效用。
文档编号C04B35/66GK101851106SQ20101014162
公开日2010年10月6日 申请日期2010年4月8日 优先权日2010年4月8日
发明者周晨光, 周清德 申请人:营口鲅鱼圈耐火材料有限公司