一种连铸用低碳铝碳耐火材料及其制备方法技术

一种连铸用低碳铝碳耐火材料及其制备方法，属于一种铝碳耐火材料，主料由氧化铝骨料、氧化铝粉料、二氧化锆－氮化物复合粉体、氧化铝微粉、碳素和防氧化剂组成，辅料为结合剂，各主料的重量份数及加入比例为：氧化铝骨料６０－６５％、氧化铝粉料５－２５％、二氧化锆－氮化物复合粉体２－１５％、氧化铝微粉２－１５％、碳素０－３％、防氧化剂２－１０％，结合剂加入量为主料总重量的３－１２％。按照原料配比对原料进行预混后再困料，然后采用机压或等静压成形后干燥，最后在氮气气氛下烧成。通过采用本方法，有效的降低了耐火材料中碳的含量，同时也提高了抗氧化性和热震稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于耐火材料领域的一种铝碳耐火材料，具体的说是一种含有二氧化 锆-氮化物复合粉体组分的连铸用低碳铝碳耐火材料及其制备方法。
技术介绍
铝碳质耐火材料是以氧化铝和碳素为主要原料，以酚醛树脂等有机物为结合剂， 并加有少量抗氧化剂的一种高级碳复合耐火材料。由于铝碳耐火材料将氧化铝和石墨的优 点汇集于一身，因而具有优异的热震稳定性和抗渣性，被广泛应用于使用条件苛刻连续铸 钢过程。连铸用耐火材料如滑板、长水口、浸入式水口和整体塞棒等均以铝碳质耐火材料为 主。铝碳耐火材料中碳的氧化是影响其使用寿命的主要因素。此外，含碳耐火材料在生产洁 净钢如低碳钢时，碳容易溶解在钢中，导致钢水增碳，影响钢水的洁净度。因此，目前的铝碳 耐火材料已难以满足洁净钢生产的需要。洁净钢生产用耐火材料正向低碳化甚至无碳化发 展，所以开发低碳、超低碳、无碳耐火材料是当务之急。但若大幅降低铝碳耐火材料中的碳 含量，必然会使材料的抗热震性和抗侵蚀性降低，影响铝碳耐火材料使用的安全性和寿命。 现有采用方法有在铝碳耐火材料中添加&02-SiC复合粉体改善耐火材料的性能，但现有 的技术对^o2-SiC复合粉体合成时需要在Ar气气氛中才能进行，难以工业化生产，而且生 产的Al2O3-C质耐火材料石墨含量高达25%，难以满足洁净钢的生产要求。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决上述技术问题存在的不足，提供一种抗氧化性好和热震稳定性 高的新型低碳铝碳耐火材料及其制备方法。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种连铸用低碳铝碳耐火材 料，主料由氧化铝骨料、氧化铝细粉、二氧化锆-氮化物复合粉体、氧化铝微粉、碳素和防氧 化剂组成，辅料为结合剂，各主料的重量份数及加入比例为氧化铝骨料60-70%、氧化铝细 粉5-20%、二氧化锆-氮化物复合粉体2-15%、氧化铝微粉4-10%、碳素0_3%、防氧化剂3_8%， 结合剂加入量为主料总重量的3-10%。一种连铸用低碳铝碳耐火材料的制备方法，方法步骤如下步骤一、将氧化铝细粉、二氧化锆-氮化物复合粉体、氧化铝微粉、碳素和防氧化剂按 如上所述的比例配料后，全部放入预混器中进行预混，制成混合粉体备用；步骤二、将氧化铝骨料和结合剂按照所述的比例配料，先将氧化铝骨料放入混炼机中 混炼2-5分钟，然后加入结合剂混炼2-10分钟，再加入步骤一制备的混合粉体混炼15-45 分钟后出料，困料8-48小时后加工成坯体，备用；步骤三、将步骤二制备的坯体放置在150-250°C温度下干燥12-36小时，然后在 900-1500°C的温度下保温8-24个小时，得到含有二氧化锆-氮化物复合粉体组分的铝碳耐 火材料。所述的氧化铝骨料为电熔白刚玉、电熔致密刚玉、矾土基电熔刚玉、板状刚玉和烧 结刚玉中的一种或两种以上，粒度< 5mm ；所述的氧化铝细粉为电熔白刚玉、矾土基电熔刚玉、电熔致密刚玉、板状刚玉和烧结刚 玉中的一种或两种以上，粒度< 0. 088mm ；所述的二氧化锆_氮化物复合粉体为二氧化锆与氮化硅、氧氮化硅、氮化锆、氧氮化锆 中一种或两种以上的复合粉体，粒度< 0. 088mm ； 所述的氧化铝微粉的粒度< 0. 005mm ；所述的防氧化剂为碳化物、硼化物、氮化物、金属铝、单质硅中的一种或两种以上，粒度 (0. 088mm ；所述的碳素为石墨、炭黑中的一种或两种，碳含量彡90%，粒度< 0. 20mm ； 所述的结合剂为固体粉状酚醛树脂、热固型液体酚醛树脂和热塑型液体酚醛树脂中的 一种或两种以上。有益效果本专利技术通过以氧化铝骨料、氧化铝细粉、二氧化锆_氮化物复合粉体、 氧化铝微粉、碳素、防氧化剂和结合剂为原料，按照操作方法进行低碳铝碳耐火材料的制 备，在碳含量少的条件下制得抗氧化性好和热震稳定性高的低碳铝碳耐火材料，甚至可以 在不添加碳素原料的条件下制备出抗氧化性较好和热震稳定性较高的低碳铝碳耐火材料。本专利技术所用原料二氧化锆-氮化物复合粉体，是以天然锆英石为原料利用碳热还 原氮化技术制备的，该复合粉体粒度< 0. 088mm，主要组成为二氧化锆与氮化硅、氧氮化硅、 氮化锆、氧氮化锆中一种或两种以上的复合粉体，所制得的复合粉体不但具有耐高温、抗侵 蚀、不易被高温熔体润湿、导热系数大、热震稳定性好和保护性氧化等特点，而且还具有组 成均勻，制备工艺简单，生产成本低，适于工业化生产等特点。在铝碳耐火材料中添加粒度 ^ 0. 088mm的二氧化锆-氮化物复合粉体，可使铝碳耐火材料的热震稳定性大幅度提高，加 入的二氧化锆_氮化物在氧化后可以使铝碳耐火材料表面生成高粘玻璃相，有效阻碍了氧 气的进一步扩散，使得制备的低碳铝碳耐火材料具有优异的抗氧化性，利于延长耐火材料 的使用寿命。本专利技术所制备的铝碳耐火材料具有碳含量低的特点，含二氧化锆_氮化物复合粉 体的铝碳耐火材料其碳含量可降到5%以下，从而减少铝碳耐火材料使用过程中碳对钢水 的污染，适用于洁净钢连铸用耐火材料。本专利技术所用的二氧化锆-氮化物复合粉体是用天然原料锆英石合成的，不仅可以 提高现用铝碳耐火材料的性能，还降低了原料用碳量，而且可以使&02 · SiO2中SiO2组分 变废为宝，大大提升&02 · SiO2的应用价值，能提高资源利用率。具体实施例方式一种连铸用低碳铝碳耐火材料，主料由氧化铝骨料、氧化铝细粉、二氧化锆-氮化 物复合粉体、氧化铝微粉、碳素和防氧化剂组成，辅料为结合剂，各主料的重量份数及加入 比例为氧化铝骨料60-70%、氧化铝细粉5-20%、二氧化锆-氮化物复合粉体2-15%、氧化铝 微粉4-10%、碳素0-3%、防氧化剂3-8%，结合剂加入量为主料总重量的3-10%。一种连铸用低碳铝碳耐火材料的制备方法，方法步骤如下步骤一、将氧化铝细粉、二氧化锆-氮化物复合粉体、氧化铝微粉、碳素和防氧化剂按 如上所述的比例配料后，全部放入预混器中进行预混，制成混合粉体备用；步骤二、将氧化铝骨料和结合剂按照所述的比例配料，先将氧化铝骨料放入混炼机中混炼2-5分钟，然后加入结合剂混炼2-10分钟，再加入步骤一制备的混合粉体混炼15-45 分钟后出料，困料8-48小时后加工成坯体，备用；步骤三、将步骤二制备的坯体放置在150-250°C温度下干燥12-36小时，然后在 900-1500°C的温度下保温8-24个小时，得到含有二氧化锆-氮化物复合粉体组分的铝碳耐 火材料。所述的氧化铝骨料为电熔白刚玉、电熔致密刚玉、矾土基电熔刚玉、板状刚玉和烧 结刚玉中的一种或两种以上，粒度< 5mm ；所述的氧化铝细粉为电熔白刚玉、矾土基电熔刚玉、电熔致密刚玉、板状刚玉和烧结刚 玉中的一种或两种以上，粒度< 0. 088mm ；所述的二氧化锆_氮化物复合粉体为二氧化锆与氮化硅、氧氮化硅、氮化锆、氧氮化锆 中一种或两种以上的复合粉体，粒度< 0. 088mm ； 所述的氧化铝微粉的粒度< 0. 005mm ；所述的防氧化剂为碳化物、硼化物、氮化物、金属铝、单质硅中的一种或两种以上，粒度 (0. 088mm ；所述的碳素为石墨、炭黑中的一种或两种，碳含量彡90%，粒度< 0. 20mm ； 所述的结合剂为固体粉状酚醛树本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连铸用低碳铝碳耐火材料，其特征在于：主料由氧化铝骨料、氧化铝细粉、二氧化锆－氮化物复合粉体、氧化铝微粉、碳素和防氧化剂组成，辅料为结合剂，各主料的重量份数及加入比例为：氧化铝骨料６０－７０％、氧化铝细粉５－２０％、二氧化锆－氮化物复合粉体２－１５％、氧化铝微粉４－１０％、碳素０－３％、防氧化剂３－８％，结合剂加入量为主料总重量的３－１０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于仁红，王宝玉，周宁生，张萌萌，王慧芳，杜鹏辉，
申请(专利权)人：河南科技大学，洛阳泽川高温陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]