本发明专利技术涉及一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料及其制备方法，属于耐火材料领域。该复合耐火材料按重量百分比计的原料组成为55-88%的棕刚玉、1-25%的活性氧化铝、5-30%的氮化硅铁，外加上述原料总量2-6%的酚醛树脂为结合剂。生产时按配比称取各种原料，混合均匀，经混炼得到泥料，然后压制成型，在120℃-600℃下干燥5-25h。该产品具有氧化物-非氧化物复合的结构，有优良的物理性能指标：显气孔率3-12%、体积密度2.95-3.33g/cm3、常温耐压强度105-265MPa、高温抗折强度12-56Mpa。本发明专利技术产品无需高温烧成，原料价格低廉，大大降低了生产成本，并且适应了RH精炼用无铬化耐火材料的需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制备一种RH精炼用耐火材料，尤其涉及一种RH精炼用的不烧氮化硅铁-棕刚玉复合无铬化耐火材料及其制备方法，属于耐火材料领域。
技术介绍
近几年来，随着冶金工业的迅速发展，对钢材质量的要求越来越高，而且纯净钢的需求量不断增加，因而促进了 RH多功能精炼技术的迅速发展。在RH精炼炉中，内衬经受着高强度的钢液冲刷，渣侵蚀以及巨大的温差变化，因此对耐火材料抗渣性、热震性的性能都有较高的要求。通常使用的镁铬砖在热震稳定性和抗渣性等方面表现都比较出色，是现在我国大多数钢厂炉外精炼设备中所广泛使用的内衬材料。但是，含Cr2O3的耐火材料在氧化性气氛或大量碱性氧化物如K20、Na2O, CaO等存在时，在一定温度下其三价铬(Cr3+)会转变为六价铬(Cr6+)，六价铬是一种对人类健康有严重危害的物质。因此研发出一种不含铬元素的耐火材料取代镁铬砖刻不容缓。氮化硅铁是氮化硅与铁及硅铁的复合材料，普遍采用以FeSi75铁合金为原料经高温直接氮化制备合成，氮化硅铁的出现实现了氮化物的低成本生产，其原因在于合成氮化物的硅源使用相对便宜的FeSi75铁合金以替代昂贵的金属硅。板状刚玉和白刚玉是以优质氧化铝粉为主要原料，而棕刚玉是以铝矾土为主要原料，相比之下棕刚玉的成本较低。洪彦若等在研究非氧化物复合材料时，提出了金属塑性相复合耐火材料的理论及实现该材料的工艺，即过渡塑性相工艺。在刚性的无机氧化物中加入一定量的金属，金属的大部分为过渡塑性相，少部分为金属塑性相。两者初始时均起塑性成型作用，在常温压制成型时金属的塑性使刚性成型转变为塑性成型，提高制坯的密度和降低气孔率；在烧结过程，金属液化或软化，充填空隙，起助烧剂作用，提高制品致密度。区别之处在于烧结过程，过渡塑性相的金属与环境气氛及材料发生了反应，生成了非金属增强相，提高材料的高温强度和抗热震性。为了满足RH精炼用耐火材料无铬化的发展要求，本专利技术以过渡塑性理论为基础，将氮化硅铁以细粉形式加入，使得耐火材料基质中同时存在高温增强相和塑性相，并且氮化硅铁、氮化硅、硅铁等都具有良好的抗侵蚀性，制备出一种低成本的优良无铬化耐火材料。
技术实现思路
本专利技术旨在制备出一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料，其无需高温烧成、生产工序简单，原料价格低廉，大大降低了生产成本。同时产品具有强度高、热震稳定性好、抗侵蚀性好、寿命长等特点，满足了 RH精炼用耐火材料无铬化的需要。本专利技术的技术方案:一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料，其特征在于:按重量百分比计，所述耐火材料原料组成为55-88%的棕刚玉、1-25%的活性氧化铝、5-30%的氮化硅铁，外加上述原料总量2-6%的酚醛树脂为结合剂。所述棕刚玉有3-lmm、l-0.1mm及0-0.1mm三种粒度，所述活性氧化招的粒度为0-0.1mm,所述氮化娃铁的粒度为0-0.1mm。原料中三种不同粒度的比例为: 3 ≤粒度 < 1_ 45-65% 1≤粒度< 0.1mm 18-30% 0.1 ≤粒度 < 0_ 17-30% 。所述不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料的制备方法，其特征在于:按配比称取各种原料，混合均匀，经混炼得到泥料，然后加压成型，在120-600°C下干燥5-25h。本专利技术的积极效果: 1、本专利技术利用过渡塑性相工艺制备了氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料。其无需高温烧成、生产工序简单,原料价格低廉,大大降低了生产成本。2、本专利技术所得产品为氧化物和非氧化物结合的无碳耐火材料，其中硅铁合金降低材料的气孔率并发挥着塑性相的作用，提高材料的韧性和抗热震性能，同时硅铁合金使制品氧位降低，不会对洁净钢产生O污染。3、Si3N4高温下被氧化为Si2N2O,两者均为高熔点化合物；Fi3Si高温抗氧化性好，故本产品具有很好的抗氧化性。4、本专利技术产品不含易于钢液发生反应的化学成分，氮化硅铁的存在使得产品具有优良的抗侵蚀性。5、本专利技术产品具有优良的物理性能指标。显气孔率3-12%、体积密度2.95-3.33g/cm3、常温耐压强度105-265MPa、高温抗折强度12_56Mpa。8、本专利技术的耐火材料能满足钢铁行业RH精炼的需求，适应了 RH精炼用耐火材料无铬化的发展要求，并且生产成本大大降低，市场潜力大，适宜于推广应用，将具有良好的经济和社会效益。具体实施例方式实施例1:，按重量百分比计，原料组成为:83%的棕刚玉、7%的活性氧化铝、10%的氮化硅铁，外加4%的热固性酚醛树脂。生产时，先按配比称取各种原料，混合均匀，经混炼得到泥料，然后经摩擦压力机压制成型，在120-600°C下干燥9h。所述粉料为粒度小于325目的氮化硅铁、活性氧化铝及部分棕刚玉，所述骨料为粒度为3-lmm、l-0.1mm的棕刚玉。 所得产品的性能指标为:显气孔率4.0%，体积密度3.30g/cm3，常温耐压强度240MPa，高温抗折强度19MPa，其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。实施例2:生产工艺和实施例1相同，不同之处在于: 按重量百分比计，原料组成为:78%的棕刚玉、7%的活性氧化铝、15%的氮化硅铁，外力口4%的热固性酚醛树脂。所得产品的性能指标为:显气孔率5.7%，体积密度3.16g/cm3，常温耐压强度168MPa，高温抗折强度23MPa，其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。实施例3:生产工艺和实施例1相同，不同之处在于: 按重量百分比计，原料组成为:76%的刚玉、4%的活性氧化铝、20%的氮化硅铁，外加4%的热固性酚醛树脂。所得产品的性能指标为:显气孔率6.9%，体积密度3.11/cm3，常温耐压强度149MPa，高温抗折强度36MPa，其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。实施例4:生产工艺和实施例1相同，不同之处在于: 按重量百分比计 ，原料组成为:74%的刚玉、1%的活性氧化铝、25%的氮化硅铁，外加4%的热固性酚醛树脂。所得产品的性能指标为:显气孔率8.3%，体积密度3.05g/cm3,常温耐压强度128MPa，高温抗折强度48MPa，其抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性及抗水化性均较好。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种不烧氮化硅铁?棕刚玉复合耐火材料，其特征在于：按重量百分比计，所述耐火材料原料组成为55?88%的棕刚玉、1?25%的活性氧化铝、5?30%的氮化硅铁，外加上述原料总量2?6%的酚醛树脂为结合剂。
【技术特征摘要】
1.一种不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料，其特征在于:按重量百分比计，所述耐火材料原料组成为55-88%的棕刚玉、1-25%的活性氧化铝、5-30%的氮化硅铁，外加上述原料总量2-6%的酚醛树脂为结合剂。2.根据权利要求1所述的不烧氮化硅铁-棕刚玉复合耐火材料，其特征在 于:所述棕刚玉有3-lmm、l-0.1mm及0.1-Omm三种粒度，所述活性氧化招粒度为0-0.1mm,所述氮化...
【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，张军杰，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。