[发明专利]一种烧成氮化硅结合氧化镁-碳质耐火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于烧成耐火材料技术领域，具体涉及一种烧成氮化硅结合氧化镁-碳质耐火材料及其制备方法。

背景技术

近二十多年来，含碳耐火材料由于其优异的使用性能在高性能耐火材料中得到广泛使用。但这种材料在实际应用时出现了对钢水增碳和高温使用过程中强度不高等问题，影响了洁净钢的质量和炉衬材料的寿命，寻找新型替代的氧化物-非氧化物耐火材料是耐火材料及冶金行业关注的焦点。

氧化镁—碳质耐火材料虽然有其特殊的优点如热震稳定性好、抗渣侵蚀能力强，但其对钢水的增碳行为以及抗氧化性差、高温强度不高及高温下氧化镁和碳反应生产镁蒸气和一氧化碳降低材料的性能的问题却不容忽视，因为氮化硅具有对熔融金属不润湿以及对钢水不增碳、高温氧化后促进材料反应烧结从而提高材料强度等特点，故选择在制备过程中反应生成氮化硅结合相，将酚醛树脂结合镁碳质不烧耐火材料变成烧成氮化硅结合氧化镁-碳质耐火材料，从而解决上述问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的就是要提供一种原料丰富、抗氧化性能好、高温强度高、对钢水增碳少、抗侵蚀性能好和使用寿命长的烧成氮化硅结合氧化镁-碳质耐火材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先将50~75wt%的电熔镁砂颗粒或烧结镁砂颗粒、3~20wt%的石墨粉和5~40wt%的单质硅粉为原料混合，外加所述原料1~10wt%的结合剂，混合5~30分钟，压制成型，在60~200℃的条件下干燥12~36小时。然后在氮气气氛条件下升温至1280~1410°C，保温1~30小时，再在氮气气氛条件下升温至1450~1700°C，保温3~8小时，自然冷却，制得烧成氮化硅结合氧化镁-碳质耐火材料。

在上述技术方案中：电熔镁砂颗粒的MgO含量≥90wt%，SiO₂含量≤10wt%，电熔镁砂颗粒的粒度≤8mm；烧结镁砂颗粒的MgO含量≥90wt%，SiO₂含量≤10wt%，烧结镁砂颗粒的粒度≤8mm；石墨的C含量≥90wt%，颗粒粒度≤0.1mm；单质硅的Si含量≥90wt%，颗粒粒度≤0.1mm；结合剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯醇、酚醛树脂中的一种。

由于采用上述技术方案，本发明所采用的电熔镁砂颗粒或烧结镁砂颗粒、石墨粉和单质硅粉来源广泛，在制备的材料中氮化硅作为结合相，不仅将氧化镁和石墨反应结合成为一体，而且由于生成的氮化硅将石墨包裹，石墨的抗氧化性能提高，对钢水增碳少，提高了材料的性能。烧成氮化硅结合氧化镁-碳质耐火材料不仅耐火度高，而且具有优良的抗渣性和抗热震性，能缓和在使用中由于反复加热冷却产生的应力，从而避免炉衬材料的开裂和剥落。另外，在高温下氮化硅氧化生成的SiO₂与MgO溶入渣中，使渣中的SiO₂与MgO含量增加，提高了渣的粘度，起到抑制渣渗透的作用。

在本发明中，烧成氮化硅结合氧化镁-碳质耐火材料的制备方法代替传统酚醛树脂结合MgO-C质材料，可以提高材料的抗热震性和抗侵蚀能力等性能。适用于有色金属和钢铁冶炼设备的新型炉衬材料，尤其适用于生产低碳钢和超低碳钢等洁净钢的钢包内衬与精炼炉衬，有利于钢质量的提高。

因此，本发明具有原料丰富、抗氧化性能好、高温强度高、对钢水增碳少、抗侵蚀性能好和使用寿命长的特点；本发明适用于有色金属和钢铁冶炼设备的新型炉衬材料，尤其适用于生产低碳钢和超低碳钢等洁净钢的钢包内衬与精炼炉衬，有利于钢铁质量的提高。

具体实施方式。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，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原料的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：电熔镁砂颗粒和烧结镁砂颗粒的MgO含量均≥90wt%，SiO₂含量均≤10wt%，电熔镁砂颗粒和烧结镁砂颗粒的粒度均≤8mm；石墨的C含量≥90wt%，颗粒粒度≤0.1mm；单质硅的Si含量≥90wt%，颗粒粒度≤0.1mm。

实施例1