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1、(10)申请公布号 CN 102320847 A (43)申请公布日 2012.01.18 CN 102320847 A *CN102320847A* (21)申请号 201110236019.2 (22)申请日 2011.08.17 C04B 35/66(2006.01) C04B 35/622(2006.01) (71)申请人 武汉科技大学 地址 430081 湖北省武汉市青山区建设一路 (72)发明人 邓承继 祝洪喜 余超 员文杰 李君 (74)专利代理机构 武汉开元知识产权代理有限 公司 42104 代理人 樊戎 (54) 发明名称 一种 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制。
2、备方 法 (57) 摘要 本发明具体涉及一种 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火 材料及其制备方法。其技术方案是 ： 先以 20 50wt的高岭土、 2050wt的工业碳粉和30 60wt的氧化铝粉为原料混合， 再外加上述原料 1 10wt的结合剂， 混合 5 60 分钟， 压制成 型， 在 60 110的条件下干燥 12 36 小时 ； 然 后在氩气气氛和16001900条件下保温28 小时， 自然冷却， 即得 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料。 本发明具有原料丰富、 生产成本低和易于工业化 生产的特点。 用该方法制备的Al4SiC4-Al4Si2C5耐 火材料不仅性能优良， 且能。
3、延长使用寿命。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， 有利于钢质量的提高。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 CN 102320852 A1/1 页 2 1. 一种 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的制备方法， 其特征在于先以 20 50wt的高岭 土、 20 50wt的工业碳粉和 30 60wt的氧化铝粉为原料混合， 再外加上述原料 1 10wt的结合剂， 混合 5 60 分钟， 压制成型， 在 60 110的条件下干燥。
4、 12 36 小时 ； 然后在氩气气氛和 1600 1900条件下保温 2 8 小时， 自然冷却， 即得 Al4SiC4-Al4Si2C5 耐火材料。 2.根据权利要求1所述的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的制备方法， 其特征在于所述的高 岭土的 SiO2含量大于 40wt， 粒径小于 0.1mm。 3.根据权利要求1所述的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的制备方法， 其特征在于所述的工 业碳粉的 C 含量大于 80wt， 粒径小于 0.1mm。 4.根据权利要求1所述的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的制备方法， 其特征在于所述的氧 化铝粉的 Al2O3含量大于 9。
5、0wt， 粒径小于 0.1mm。 5.根据权利要求1所述的Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的制备方法， 其特征在于所述的结 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、 聚乙烯醇和酚醛树脂 中的一种。 6. 根据权利要求 1 5 项中任一项所述的 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的制备方法所制 备的 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料。 权 利 要 求 书 CN 102320847 A CN 102320852 A1/3 页 3 一种 Al4SiC4-Al4Si2C5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。
6、种Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制备 方法。 背景技术 0002 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料具有优良的耐高温性能和热稳定性能， 是制备有色金属 和钢铁冶炼设备的新型炉衬材料的原料， 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， 取代氧化铝-碳质和高铝高岭土-碳质复合耐火材料， 有利于提高钢的 质量， 具有良好的使用效果。 0003 Al4SiC4具有熔点高 ( 约 2037 )、 强度高、 化学稳定性好、 热膨胀系数低以及非 常优异的抗氧化和抗水化性能， 是一种高温结构材料和高性能耐火材料。目前国内外合成 Al4SiC4材料主要是由单质元素 (Al。
7、， Si， C) 或者单质反应中间产物 (SiC， Al4C3) 进行制备， 原料价格昂贵， 限制了这种材料的工业研究及使用。 0004 Al4Si2C5在大约 1900下仍能稳定存在， 强度大， 抗氧化性能优。Al4Si2C5主要由 单质反应中间产物 (SiC 和 Al4C3) 进行制备， 原料价格昂贵。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种原料丰富、 生产成本低和易于工业化生产的 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的制备方法， 用该方法制备的 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料的性能 优良和使用寿命延长。 0006 为实现上述目的， 本发明采用的技术方案是 ： 先以 20。
8、 50wt的高岭土、 20 50wt的工业碳粉和 30 60wt的氧化铝粉为原料混合， 再外加上述原料 1 10wt的 结合剂， 混合 5 60 分钟， 压制成型， 在 60 110的条件下干燥 12 36 小时 ； 然后在氩 气气氛和 1600 1900条件下保温 2 8 小时， 自然冷却， 即得 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材 料。 0007 在上述技术方案中 ： 高岭土的SiO2含量大于40wt， 粒径小于0.1mm ； 工业碳粉的 C 含量大于 80wt， 粒径小于 0.1mm ； 氧化铝粉的 Al2O3含量大于 90wt， 粒径小于 0.1mm ； 结合剂为木质素磺酸钙、 木。
9、质素磺酸钠、 亚硫酸纸浆废液、 工业糊精粉、 聚乙烯醇和酚醛树 脂中的一种。 0008 由于采用上述技术方案， 本发明所采用的高岭土、 工业碳粉和氧化铝粉来源广泛， 复合材料中的 Al4SiC4和 Al4Si2C5材料在材料内部由高岭土、 C 和 Al2O3反应生成， 结合良 好， 有利于提高材料的性能。另外， 在高温下部分 Al4SiC4和 Al4Si2C5变成气态 SiO 迁移到 材料的表层， 然后又与高温空气反应氧化变成固态的 SiO2， 可填塞炉衬材料的表面孔隙， 使衬体材料表层致密化， 阻止渣的渗透， 减缓材料的蚀损， 延长使用寿命。本发明所制备的 Al4SiC4-Al4Si2C5材。
10、料不仅是非常耐高温的材料， 具有优良的抗渣性能， 而且热膨胀率低， 可 防止在使用中由于反复加热冷却产生内应力过大而引起炉衬材料的开裂和剥落。 说 明 书 CN 102320847 A CN 102320852 A2/3 页 4 0009 因此， 本发明具有原料丰富、 生产成本低和易于工业化生产的特点。 用该方法制备 的 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料不仅性能优良， 且能延长使用寿命。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， 有利于钢质量的提高。 具体实施方式。 0010 下面结合具体实施方式对本发明作进一步。
11、的描述， 并非对保护范围的限制 ： 0011 为避免重复， 先将本具体实施方式所涉及到原料的技术参数统一描述如下， 具体 实施例中不再赘述 ： 高岭土的SiO2含量大于40wt， 粒径小于0.1mm ； 工业碳粉的C含量大 于 80wt， 粒径小于 0.1mm ； 氧化铝粉的 Al2O3含量大于 90wt， 粒径小于 0.1mm。 0012 实施例 1 0013 一种 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制备方法。先以 20 30wt的高岭土、 20 30wt的工业碳粉和 50 60wt的氧化铝粉为原料混合， 再外加上述原料 2 6wt的结 合剂， 混合 5 15 分钟， 压制成型， 。
12、在 60 110的条件下干燥 12 24 小时 ； 然后在氩气 气氛和16001700条件下保温68小时， 自然冷却后得到Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料。 0014 本实施例中的结合剂为酚醛树脂。 0015 实施例 2 0016 一种 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制备方法。先以 25 40wt的高岭土、 25 40wt的工业碳粉和 35 50wt的氧化铝粉为原料混合， 再外加上述原料 1 5wt的结 合剂， 混合 15 30 分钟， 压制成型， 在 60 110的条件下干燥 24 36 小时 ； 然后在氩 气气氛和 1700 1800条件下保温 5 7 小时， 自然冷。
13、却后得到 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材 料。 0017 本实施例中的结合剂为聚乙烯醇。 0018 实施例 3 0019 一种 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制备方法。除结合剂为亚硫酸纸浆废液外， 其 余同实例 2。 0020 实施例 4 0021 一种 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制备方法。先以 40 50wt的高岭土、 20 30wt的工业碳粉和 30 40wt的氧化铝粉为原料混合， 再外加上述原料 5 10wt的 结合剂， 混合 30 45 分钟， 压制成型， 在 60 110的条件下干燥 12 24 小时 ； 然后在 氩气气氛和 1800 1850。
14、条件下保温 4 6 小时， 自然冷却后得到 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火 材料。 0022 本实施例中的结合剂为工业糊精粉。 0023 实施例 5 0024 一种 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制备方法。除结合剂为木质素磺酸钠外， 其余 同实例 4。 0025 实施例 6 0026 一种 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制备方法。先以 20 30wt的高岭土、 40 50wt的工业碳粉和 30 40wt的氧化铝粉为原料混合， 再外加上述原料 4 8wt的结 说 明 书 CN 102320847 A CN 102320852 A3/3 页 5 合剂， 混合 45。
15、 60 分钟， 压制成型， 在 60 110的条件下干燥 24 36 小时 ； 然后在氩 气气氛和 1850 1900条件下保温 2 4 小时， 自然冷却后得到 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材 料。 0027 本实施例中的结合剂为酚醛树脂。 0028 实施例 7 0029 一种 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料及其制备方法。除结合剂为木质素磺酸钙外， 其余 同实例 6。 0030 本具体实施方式所采用的高岭土、 工业碳粉和氧化铝粉来源广泛， 复合材料中 的 Al4SiC4和 Al4Si2C5材料在材料内部由高岭土、 C 和 Al2O3反应生成， 结合良好， 有利于 提高材料的性。
16、能。另外， 在高温下部分 Al4SiC4和 Al4Si2C5变成气态 SiO 迁移到材料的表 层， 然后又与高温空气反应氧化变成固态的 SiO2， 可填塞炉衬材料的表面孔隙， 使衬体材 料表层致密化， 阻止渣的渗透， 减缓材料的蚀损， 延长使用寿命。本具体实施方式所制备的 Al4SiC4-Al4Si2C5材料不仅是非常耐高温的材料， 具有优良的抗渣性能， 而且热膨胀率低， 可 防止在使用中由于反复加热冷却产生内应力过大而引起炉衬材料的开裂和剥落。 0031 因此， 本具体实施方式具有原料丰富、 生产成本低和易于工业化生产的特点。 用该 方法制备的 Al4SiC4-Al4Si2C5耐火材料不仅性能优良， 且能延长使用寿命。本具体实施方式 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。 说 明 书 CN 102320847 A 。