一种碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料及其制备方法。其技术方案是：将50～55wt％的钛铝酸钙颗粒、15～20wt％的钛铝酸钙细粉、10～15wt％的单质硅粉、1～3wt％的氧化硼细粉和10～20wt％的热固性酚醛树脂混合，混辗8～10min，于130～150MPa条件下机压成型，在90～110℃条件下干燥20～30小时，得到干燥后的坯体。将干燥后的坯体置于底部铺有焦炭的氧化铝匣钵中，然后在所述氧化铝匣钵中铺满焦炭，再于1400～1450℃条件下保温2～3小时，随炉冷却，制得碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料。本发明专利技术具有成本低廉、工艺简单和成品率高的特点；所制制品体积密度较大、抗折耐压强度大、导热系数小、常温耐磨性好和抗热震性能优良。

Silicon carbide bonded calcium aluminate titanate refractory and preparation method thereof

The invention relates to a silicon carbide bonded calcium aluminate composite refractory and a preparation method thereof. Its technical scheme is to mix 50 ~ 55wt% calcium titanium aluminate particles, 15 ~ 20wt% calcium titanium aluminate fine powder, 10 ~ 15wt% silicon powder, 1 ~ 3wt% boron oxide powder and 10 to 20wt% thermosetting phenolic resin mixed, mixed for 8 to 10min, press molding under 130 to 150MPa, and dry 20~30 small under 90~110 degree. At the time, the dry body is obtained. The dried body was placed in the alumina bowl with coke at the bottom, then filled with coke in the ALM box, and then kept for 2~3 hours under the condition of 1400~1450 C, and the silicon carbide combined with calcium aluminate complex refractories were prepared with the cooling of the furnace. The invention has the characteristics of low cost, simple process and high rate of finished product. The product has large volume density, high bending resistance and pressure resistance, low thermal conductivity, good wear resistance at normal temperature and good thermal shock resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料及其制备方法
本专利技术属于钛铝酸钙复相耐火材料
具体涉及一种碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料及其制备方法。
技术介绍
当前，对冶炼各种合金产生的废渣进行一系列工艺处理后得到一种优质的复相耐火原料具有重要的意义。水泥回转窑过渡带用矾土-碳化硅复相耐火材料具有优良的抗热震性、高的强度和好的耐磨性，但是该材料中致密特级矾土骨料和碳化硅骨料的比例占据很大，虽提高了材料的导热系数，但不利于节能环保(刘振英，姚峰.水泥窑用特种硅莫砖的研制及应用[J].硅酸盐通报，2012，31(1)：128～131.)(徐平坤.硅莫砖的技术性能及其在水泥回转窑的应用[J].新世纪水泥导报，2010，6：51～55.)。此外，“一种莫来石碳化硅复相耐火材料及其制备方法”(CN106167411A)专利技术，采用涂层包覆轻质莫来石骨料、涂层包覆碳化硅骨料、特级矾土细粉、红柱石细粉等作为原料制备莫来石碳化硅复相耐火材料，虽然材料的导热系数较小，利于节能保温，但是体系中高的Si含量导致的液相以及轻质莫来石骨料导致低的体积密度不利于提高材料的耐火度和耐磨性；另外，莫来石和碳化硅在高温下的体积膨胀的失配也不利于材料的致密化。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种成本低廉、工艺简单和成品率高的碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料的制备方法，用该方法制备的碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料体积密度较大、抗折耐压强度大、导热系数小、常温耐磨性好和抗热震性能优良。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：将50～55wt％的钛铝酸钙颗粒、15～20wt％的钛铝酸钙细粉、10～15wt％的单质硅粉、1～3wt％的氧化硼细粉和10～20wt％的热固性酚醛树脂混合，混辗8～10min，得到混合料。将所述混合料于130～150MPa条件下机压成型，在90～110℃条件下干燥20～30小时，得到干燥后的坯体。将干燥后的坯体置于底部铺有焦炭的氧化铝匣钵中，然后在所述氧化铝匣钵中铺满焦炭，再于1400～1450℃条件下保温2～3小时，随炉冷却，制得碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料。所述钛铝酸钙的主要化学成分是：Al2O3≥74.18wt％，CaO≥11.69wt％，TiO2≥11.08wt％。所述钛铝酸钙颗粒的密度为3.28g/cm3，粒度为≤3mm。所述钛铝酸钙细粉的粒度为≤0.088mm。所述单质硅粉的Si含量≥95.9wt％；所述单质硅粉的粒度≤0.088mm。所述氧化硼细粉的B2O3含量≥98.67wt％；所述氧化硼细粉的粒度≤0.058mm。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有以下积极效果：1、本专利技术所采用的主要原料钛铝酸钙为冶炼钛铁合金的废渣，不仅来源丰富和成本低廉，且制备该原料的工艺简单，故制备碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料的成本低廉和工艺简单。2、本专利技术所用的钛铝酸钙原料的主要物相是CA6、CA2和CaTiO3，具有高的耐磨性、高的熔点、低的热膨胀系数和导热系数、优良的抗热震性和高的高的耐火度。3、本专利技术所制备的碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料是在还原性气氛下烧成，能有效避免钛铝酸钙中的CA6和CA2与单质硅粉氧化得到的SiO2反应所生成的低熔相钙长石，从而保留钛铝酸钙中大部分的CA6、CaTiO3等物相；CA6片状晶形能很好地降低碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料的导热系数和热膨胀系数。4、热固性酚醛树脂高温热解形成的碳链会与材料中的单质硅原位反应生成的碳化硅晶须能显著提高碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料的强度和抗热震性。本专利技术所制备的碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料经检测：成品率为99.0％～99.7％；体积密度为2.76～2.81g·cm-3；显气孔率为14～19％；抗折强度为24～30MPa；耐压强度为90～130MPa；导热系数为1.55～1.65W·m-1·K-1(1000℃)；常温耐磨为2.2～2.7cm3；热震(ΔT＝1100℃，风冷3次)后强度保持率为80～90％。因此，本专利技术具有成本低廉、工艺简单和成品率高的特点；所制备的碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料具有体积密度较大、抗折耐压强度大、导热系数小、常温耐磨性好和抗热震性能优良。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：所述钛铝酸钙的主要化学成分是：Al2O3≥74.18wt％，CaO≥11.69wt％，TiO2≥11.08wt％。所述钛铝酸钙颗粒的密度为3.28g/cm3，粒度为≤3mm。所述钛铝酸钙细粉的粒度为≤0.088mm。所述单质硅粉的Si含量≥95.9wt％；所述单质硅粉的粒度≤0.088mm。所述氧化硼细粉的B2O3含量≥98.67wt％；所述氧化硼细粉的粒度≤0.058mm。实施例1一种碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料及其制备方法。本实施例所述制备方法：将50～52wt％的钛铝酸钙颗粒、15～17wt％的钛铝酸钙细粉、10～12wt％的单质硅粉、1～3wt％的氧化硼细粉和16～20wt％的热固性酚醛树脂混合，混辗8～10min，得到混合料。将所述混合料于130～150MPa条件下机压成型，在90～110℃条件下干燥20～30小时，得到干燥后的坯体。将干燥后的坯体置于底部铺有焦炭的氧化铝匣钵中，然后在所述氧化铝匣钵中铺满焦炭，再于1400～1450℃条件下保温2～3小时，随炉冷却，制得碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料。本实施例所制备的碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料经检测：成品率为99.0％～99.7％；体积密度为2.79～2.81g·cm-3；显气孔率为17～19％；抗折强度为24～25MPa；耐压强度为90～105MPa；导热系数为1.57～1.61W·m-1·K-1(1000℃)；常温耐磨为2.4～2.6cm3；热震(ΔT＝1100℃，风冷3次)后强度保持率为84～88％。实施例2一种碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料及其制备方法。本实施例所述制备方法：将51～53wt％的钛铝酸钙颗粒、16～18wt％的钛铝酸钙细粉、11～13wt％的单质硅粉、1～3wt％的氧化硼细粉和14～18wt％的热固性酚醛树脂混合，混辗8～10min，得到混合料。将所述混合料于130～150MPa条件下机压成型，在90～110℃条件下干燥20～30小时，得到干燥后的坯体。将干燥后的坯体置于底部铺有焦炭的氧化铝匣钵中，然后在所述氧化铝匣钵中铺满焦炭，再于1400～1450℃条件下保温2～3小时，随炉冷却，制得碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料。本实施例所制备的碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料经检测：成品率为99.0％～99.7％；体积密度为2.78～2.80g·cm-3；显气孔率为16～18％；抗折强度为28～30MPa；耐压强度为115～130MPa；导热系数为1.55～1.59W·m-1·K-1(1000℃)；常温耐磨为2.5～2.7cm3；热震(ΔT＝1100℃，风冷3次)后强度保持率为86～90％。实施例3一种碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料及其制备方法。本实施例所述制备方法：将52～54wt％的钛铝酸钙颗粒、17～19wt％的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料的制备方法，其特征在于：将50～55wt％的钛铝酸钙颗粒、15～20wt％的钛铝酸钙细粉、10～15wt％的单质硅粉、1～3wt％的氧化硼细粉和10～20wt％的热固性酚醛树脂混合，混辗8～10min，得到混合料；将所述混合料于130～150MPa条件下机压成型，在90～110℃条件下干燥20～30小时，得到干燥后的坯体；将干燥后的坯体置于底部铺有焦炭的氧化铝匣钵中，然后在所述氧化铝匣钵中铺满焦炭，再于1400～1450℃条件下保温2～3小时，随炉冷却，制得碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料的制备方法，其特征在于：将50～55wt％的钛铝酸钙颗粒、15～20wt％的钛铝酸钙细粉、10～15wt％的单质硅粉、1～3wt％的氧化硼细粉和10～20wt％的热固性酚醛树脂混合，混辗8～10min，得到混合料；将所述混合料于130～150MPa条件下机压成型，在90～110℃条件下干燥20～30小时，得到干燥后的坯体；将干燥后的坯体置于底部铺有焦炭的氧化铝匣钵中，然后在所述氧化铝匣钵中铺满焦炭，再于1400～1450℃条件下保温2～3小时，随炉冷却，制得碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料。2.根据权利要求1所述的碳化硅结合钛铝酸钙复相耐火材料的制备方法，其特征在于所述钛铝酸钙的主要化学成分是：Al2O3≥74.18wt％，CaO≥...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵惠忠，陈建威，张寒，余俊，刘艳丽，冯立，
申请(专利权)人：武汉科技大学，锦州国泰实业有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42