一种高炉用硅-刚玉-高钛莫来石复合耐火材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114455941A(43)申请公布日2022.05.10(21)申请号202210062543.0(22)申请日2022.01.19(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号申请人中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司(72)发明人李勇岳茜马晨红李红霞(74)专利代理机构北京市广友专利事务所有限责任公司11237专利代理师张仲波(51)Int.Cl.C04B35/103(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种高炉用硅-刚玉-高钛莫来石复合耐火材料及其制备方法(57)摘要一种高炉用硅‑刚玉‑高钛莫来石复合耐火材料及制备方法，属于耐火材料领域。以金属硅粉、高钛电熔莫来石以及板状刚玉为原料，树脂粉与乙二醇作为结合剂。其中电熔莫来石原料中的钛以Ti2O3独立相的形式存在。生产时按配比称取原料，经混炼得到泥料，压制成型，在1100～1450℃、N2气氛且有固态碳存在的条件下烧结6～12h。得到的该产品显气孔率10～20％、体积密度2.70～3.05g/cm3、常温耐压强度70～230MPa，具有良好的抗热震性能、抗侵蚀性能。本发明制备的高炉用硅‑刚玉‑高钛莫来石复合耐火材料，利用了过渡塑性相工艺，在耐火材料中加入金属硅粉，原位生成了性能优异的非氧化物增强相(SiC、O’‑Sialon)，无需另外加入钛源，就可在复合材料中原位生成具有明显护炉效果的Ti(C,N)。CN114455941ACN114455941A权利要求书1/1页1.一种高炉用硅‑刚玉‑高钛莫来石复合耐火材料，其特征在于：按重量百分比计，原料组成为1～12％的金属硅粉、25～40％的高钛电熔莫来石、48～74％的板状刚玉，外加上述原料总量的3％的树脂粉与乙二醇为结合剂；其中高钛电熔莫来石原料分为细粉和颗粒，原料中Ti2O3含量为5～8％；板状刚玉粒度分三种。2.根据权利要求1所述的一种高炉用硅‑刚玉‑高钛莫来石复合耐火材料，其特征在于：所述金属硅粉粒度为0～45μm；所述高钛电熔莫来石粉粒度及对应重量百分比如下：23～32％粒度为0～75μm的高钛电熔莫来石细粉；所述高钛电熔莫来石颗粒粒度及对应重量百分比如下：2～8％粒度为1～4mm的电熔莫来石颗粒；所述板状刚玉粒度及对应重量百分比如下：18～44％粒度为1～4mm的刚玉颗粒，10％粒度为0.5～1mm的刚玉颗粒，20％粒度为0～0.5mm的刚玉颗粒。3.根据权利要求1或2所述的高炉用硅‑刚玉‑高钛莫来石复合耐火材料的制备方法，其特征在于：将原料按配比配料后，混合均匀后经混炼得到泥料，然后压制成型，在1100～1450℃、N2气氛且有固态碳存在的条件下，烧结6～12h即制成本发明产品。2CN114455941A说明书1/3页一种高炉用硅‑刚玉‑高钛莫来石复合耐火材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于耐火材料技术领域。具体涉及一种高炉用硅‑刚玉‑高钛莫来石复合耐火材料及其制备方法。背景技术[0002]钢铁工业是国民经济发展的基础性产业，而高炉炼铁是目前炼铁的主要方式。我国钢铁产量逐年增长，因此高炉长寿化、大型化是炼铁工作者要实现的主要目标。而高炉炉衬材料是影响高炉寿命的重要因素。高炉炉衬要不断经受铁水以及熔渣的侵蚀，这就要求炉衬材料具有良好的抗侵蚀、抗热震等性能，而传统的氧化物耐火材料已经很难满足需求。[0003]随着洪彦若过渡塑性相工艺的提出，将金属加入到耐火材料中原位生成性能优异的非氧化物已经在高炉炼铁以及连铸滑板等高温领域已经取得了显著成效。将金属Si作为原料加入到耐火材料中，会原位生成SiC、mullite以及Sialon等非氧化物。SiC、mullite以及Sialon具有优异的高温稳定性以及优异的力学性能和抗热震性可以显著提高复合材料的性能。目前高炉本体用耐火材料仍以Sialon‑SiC以及Sialon‑Al2O3为主。[0004]近年来，高炉炼铁生产实践表明，添加含钛物料有良好的护炉效果。护炉机理是炉缸炉底生成了性能优异的Ti(C,N)。Ti(C,N)是TiN和TiC的连续固溶体，兼具TiN和TiC的优点，具有高熔点、高硬度，是一种性能优良的非氧化物耐火材料，Ti(C,N)在炉缸炉底沉积，形成凝铁层，从而有效阻挡了铁水以及炉渣对炉缸内衬的侵蚀，延长高炉使用寿命。含钛物料的加入方式主要有三种，从炉顶随炉料加入，从风口加入，在泡泥中加入，但是目前高炉中比较常用的方式是从炉顶随炉料加入。TiO2被还原溶于铁水中形成Ti，当温度降低时与C、N形成Ti(C,N)固溶体析出沉积在炉缸内衬上，但是此种方法用料大，而且当停止加入含钛物料时，Ti(C,N)保护层的形成就会停止，炉缸炉底安全隐患仍未消除。本发明针对传