[发明专利]一种方镁石氮化硅复合耐火制品及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料科学工程技术领域，特别涉及一种方镁石氮化硅复合耐火制品及其制备方法，可适用于生产。

背景技术

随着洁净钢冶炼技术的发展，含碳耐火材料如镁碳制品已不能满足冶炼要求，迫使应用不含碳的高耐渣、钢侵蚀的新耐火材料体系，因而无碳的氧化物-非氧化物复合耐火材料必将是今后的发展方向。MgO/Si₃N₄复合耐火材料正是为了顺应此形势的要求开发的新体系。该体系是在MgO具有出色的抗碱、渣侵蚀性能的基础上再复合上与渣、钢具有很大界面张力的Si₃N₄的复合材料，因而具有良好的抗热震性和抗渣、钢侵蚀性能。特别是Si₃N₄氧化后不会像含碳耐火材料的碳氧化后形成空洞降低材料的高温力学性能，因而可成为优良复合耐火材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方镁石氮化硅复合耐火制品及其制备方法，使得制品用于精炼钢包渣线，满足洁净钢冶炼的需要。

本发明的基本思想是，方镁石是一种优质耐火氧化物矿物相，具有高的高温性能和耐炉渣侵蚀，是碱性耐火材料的主要矿物成分，由于其强度低、热膨胀系数大，热震稳定性差，限制了它的应用。氮化硅具有抗氧化、机械强度高、热膨胀系数小、抗热震、高温蠕变小、与渣、钢具有很大界面张力和化学性能稳定等特性。将氮化硅加入到方镁石基材料中，可改善方镁石耐火材料的强度和抗热震性。同时，Si3N4氧化后不会像含碳耐火材料的碳氧化后形成空洞，降低材料的高温力学性能。

本发明的方镁石氮化硅复合耐火制品的成分为MgO含量45-85％，Si₃N₄含量5-45％，Fe含量1-10％，均为重量百分比。

本发明的制备方法包括以下各步骤：

1、配料：所用原料是：Si₃N₄和MgO，添加剂为铁或铁加铝、硅中的至少一种，结合剂为树脂。其重量百分比为：MgO：45-85％，Si₃N₄：5-45％，添加剂：1-10％，外加结合剂：2-6％。

2、成型：将上述原料的混合物在搅拌机中混合均匀后，机压成型为坯体，成型压力为100-200MPa。

3、烘烤：将压制成形的坯体经自然干燥后置于热处理炉(窑)，在100～300℃下烘烤2～24小时，然后自然降温出炉(窑)即可。

本发明的优点在于：使制备的方镁石氮化硅复合耐火制品具有较高的性能，不含石墨不污染钢水，不需要高温烧成，氧化后不会形成空洞，可用于精炼钢包渣线满足洁净钢冶炼需要。且该制品在使用时具有“自阻碍氧化”的性能，即氮化硅部分氧化后在其表面生成一层阻碍进一步氧化和提高抗侵蚀的致密层。向洁净钢冶炼提供了一种优良的精炼钢包渣线用耐火材料。

具体实施方式

实施例1

1、配料：MgO：粒度为过4目筛下料和过8目筛上料，质量分数比例为15％；MgO：粒度为8目筛下料和10目筛上料，质量分数比例为30％；MgO：粒度为10目筛下料，质量分数比例为23％；MgO：粒度为180目筛下料，质量分数比例为20％；氮化硅(Si₃N₄)：粒度为180目筛下料，质量分数比例为10％；添加剂：铁和铝，粒度为180目筛下料，质量分数比例为2％；外加树脂质量比例5.5％，

2、成型：机压成型，将配制好的混合均匀的泥料装入模具中，在1000吨摩擦压机上成型，成型载荷为150MPa。

3、热处理：130℃保温20hr

4、性能指标：见下表

实施施2

1、配料：MgO：粒度为过4目筛下料和过8目筛上料，质量分数比例为15％；MgO：粒度为8目筛下料和10目筛上料，质量分数比例为30％；MgO：粒度为10目筛下料，质量分数比例为15％；MgO：粒度为180目筛下料，质量分数比例为10％；氮化硅(Si₃N₄)：粒度为180目筛下料，质量分数比例为25％；添加剂：铁、硅和铝，粒度为180目筛下料，质量分数比例为5％；外加树脂质量比例3.8％，

2、成型：机压成型，将配制好的混合均匀的泥料装入磨具中，在800吨摩擦压机上成型，成型载荷为110MPa。

3、热处理：250℃保温8hr

4、性能指标：见下表

实施方式例子样品的物理力学性能表

  试样编号 显气孔率 ％ 体密 g/cm³耐压强度MPa荷重软化温度℃1400℃高温抗折MPa    例一    3  3.0    50    1600    14    例二    4  2.96    45    1600    15