CN105294081A - 一种Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法 - Google Patents

一种Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105294081A
CN105294081A CN201510833909.XA CN201510833909A CN105294081A CN 105294081 A CN105294081 A CN 105294081A CN 201510833909 A CN201510833909 A CN 201510833909A CN 105294081 A CN105294081 A CN 105294081A
Authority
CN
China
Prior art keywords
corundum
preparation
al5o6n
raw material
refractory material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510833909.XA
Other languages
English (en)
Inventor
李勇
秦海霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201510833909.XA priority Critical patent/CN105294081A/zh
Publication of CN105294081A publication Critical patent/CN105294081A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明属于无机非金属材料领域，涉及Al5O6N结合刚玉质耐火材料的制备方法，用于炼铁高炉、炼钢钢包、炉外精炼炉、水泥窑回转窑的窑口和过渡带、窑具制品等处耐材的制备。本发明采用板状刚玉、白刚玉、活性氧化铝微粉作为原料，添加酚醛树脂作为结合剂，经压制成型后氮化烧结而成；利用树脂在烧结后的残炭，在氮气气氛中与活性氧化铝微粉发生反应，以简单的工艺制备Al5O6N结合的刚玉耐火材料。该方法操作工艺简单，无需复杂的设备，成本低廉，生产过程对环境污染小，所制备的耐火材料不易引起钢水增碳，易于工业化推广。

Description

一种Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法
技术领域
本发明属于无机非金属材料领域，涉及Al5O6N结合刚玉质耐火材料的制备方法，用于炼铁高炉、炼钢钢包、炉外精炼炉和水泥窑用耐火材料的制备。
AlON是一种Al2O3-AlN二元系的固溶体，由于兼具非化物与氧化物的优点，具有良好的耐高温性和抗氧化性、超硬度、高溶点、高热传导率和耐化学腐烛等优异性能，是高温结构陶瓷、高性能耐火材料和高性能高温窗口材料，可用作研磨介质、金属切削工具、耐火材料结合剂、热机或其他热能设备的高温部件，又可作为密封圈、轴承、阀体等，由于其具有良好的透光性，还可制备透明陶瓷。目前研究主要集中在AlON透明陶瓷上。
人们对AlON在耐火体系应用研究发现，AlON复合氧化铝、赛隆等，在高温条件下其优点更为突出。由于它们具有耐高温、抗氧化、强度高、硬度大和抗侵蚀等优良的性能，所以可提高耐火材料使用寿命长。在钢铁冶金、建材、化工、机械及窑具材料等领域有着广阔的发展前景，可用作炼铁高炉炉身下部、炉腰、炉缸、陶瓷杯陶瓷垫等，也可用作高炉铁钩料；炼钢钢包和炉外精炼用耐火材料。水泥回转窑窑口等。
然而在AlON体系中，关于Al5O6N的报道较少。有研究者以AlN、Al2O3、CeO2、Tb4O7作为原料，在氮气气氛中1700℃加热4小时，获得Al5O6N:Ce3+，Tb3+材料，研究其作为荧光剂的发光性能；目前较多的制备方法是采用TNT***和金属Al粉作为原料，引爆后收集余渣过滤溶解，经煅烧后获得Al5O6N粉末，该方法需要采用***引爆，较为危险，且金属铝粉不易保管，成本较高因此难以实现工业化批量生产。
关于Al5O6N在耐火材料中应用的报道更为少见，有研究者以α-Al2O3微粉，金属铝粉，单质硅粉，鳞片石墨，以及酚醛树脂作为结合剂，AlN粉作为添加剂制备了Al5O6N结合的Al2O3-C耐火材料，可将常温耐压强度提高约30MPa，将热震后残余强度提高18MPa。该研究表明Al5O6N可起到增强Al2O3-C耐火材料的作用。然而该方法采用了金属铝粉与单质硅粉两种较为昂贵的原料，且保存不当易***，并加以鳞片石墨，可能导致耐火材料在使用过程中过多的碳引起钢水增碳。
发明内容：
针对现有技术当中用AlN粉作为添加剂制备了Al5O6N结合的Al2O3-C耐火材料，成本高、残炭量高的缺陷，提供一种可用Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法。与其他制备方法相比，原料组分简单、廉价易得；工艺简单易行，无需施加压力；采用热固性酚醛树脂高温氮化后的残炭作为碳源，低碳环保，节约资源；不添加稀有金属等昂贵的原料，大大降低工业成本。
一种Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法，其特征在于：所述的材料采用板状刚玉、白刚玉、活性氧化铝微粉作为原料，添加酚醛树脂作为结合剂，经压制成型后氮化烧结而成；成型后，其中板状刚玉作为大颗粒构成耐火材料骨架，刚玉作为中颗粒填充，氧化铝微粉作为基质；氮化烧成后，活性氧化铝微粉经反应形成Al5O6N，作为结合相，增强刚玉质材料。
原料中的Al2O3微粉是在氮气气氛、树脂高温残炭条件下原位合成，作为结合相存在于基质中。
原料取质量分数40-60％为板状刚玉大颗粒，15-35％为刚玉中颗粒，5-25％活性氧化铝微粉，另外添加原料的3-5％酚醛树脂，将原料混合后进行混炼，在15-40MPa下压制成型；将压制成型后的试样放入烧结炉中，通纯度为不小于99.99％氮气，在1600-2000℃进行氮化8-24h后自然冷却。
本发明所制备材料的性能为气孔率10-19％，体积密度3.10-3.25g/cm3，常温耐压强度100-480MPa，是一种强度较大的砖，适宜作为高炉、钢包和炉外精炼和水泥窑砖。
本发明的基本构思是以板状刚玉、白刚玉，活性氧化铝微粉作为原料，热固性酚醛树脂作为结合剂，在高温氮气气氛下反应，原位合成Al5O6N，作为结合相增强刚玉耐火材料。本发明突破了工业技术制备Al5O6N须添加单质金属与添加剂的局限，以Al2O3为原料，制备出Al5O6N结合刚玉复合耐火材料。
以刚玉颗粒料与氧化铝微粉为原料，热固型酚醛树脂作为结合剂，利用树脂在烧结后的残炭，在氮气气氛中与活性氧化铝微粉发生反应，制备Al5O6N结合的刚玉耐火材料。本发明所采用制备方法不添加单质金属，成本低廉，原料保存安全，不存在***危险；不采用石墨，仅仅利用酚醛树脂结合剂高温烧结后的残炭，低碳环保；不采用Ce、Tb等稀土金属元素，节约资源，大大降低成本；不采用AlN添加剂；仅仅采用1600-2000℃氮化烧结，不施加压力，工艺简单可行。本发明采用廉价易得的原料，环保简单的工艺制备出性能优越的Al5O6N结合刚玉复合材料，极便于工业化推广。
具体实施方法：
按质量分数取40-60％为板状刚玉大颗粒，15-35％为刚玉中颗粒，5-25％活性氧化铝微粉，另外添加3-5％酚醛树脂作为结合剂，将原料混合后进行混炼，并在15-40MPa下压制成型。将压制成型后的试样放入烧结炉中，通纯度为0.9999氮气，在1600-2000℃进行氮化8-24h后自然冷却，制备出Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料。
实例1
按质量分数取60％的板状刚玉大颗粒，25％刚玉中颗粒，15％活性氧化铝微粉，另外添加5％酚醛树脂作为结合剂，将原料混合后进行混炼，并在20MPa下压制成型。将压制成型后的试样放入烧结炉中，通纯度为0.9999氮气，在1700℃进行氮化8-24h后自然冷却，制备出Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料。
实例2
按质量分数取60％的板状刚玉大颗粒，25％刚玉中颗粒，15％活性氧化铝微粉，另外添加5％酚醛树脂作为结合剂，将原料混合后进行混炼，并在20MPa下压制成型。将压制成型后的试样放入烧结炉中，通纯度为0.9999氮气，在1800℃进行氮化8-24h后自然冷却，制备出Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料。
实例3：
按质量分数取40％的板状刚玉大颗粒，35％刚玉中颗粒，25％活性氧化铝微粉，另外添加3％酚醛树脂作为结合剂，将原料混合后进行混炼，并在15MPa下压制成型。将压制成型后的试样放入烧结炉中，通纯度为0.9999氮气，在1800℃进行氮化8-24h后自然冷却，制备出Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料。

Claims (4)

1.一种Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法，其特征在于：所述的材料采用板状刚玉、白刚玉、活性氧化铝微粉作为原料，添加酚醛树脂作为结合剂，经压制成型后氮化烧结而成；成型后，其中板状刚玉作为大颗粒构成耐火材料骨架，刚玉作为中颗粒填充，氧化铝微粉作为基质；氮化烧成后，活性氧化铝微粉经反应形成Al5O6N，作为结合相，增强刚玉质材料。
2.根据权利要求1所述的Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法，其特征在于：原料中的Al2O3微粉是在氮气气氛、树脂高温残炭条件下原位合成，作为结合相存在于基质中。
3.根据权利要求1所述的Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法，其特征在于：原料取质量分数40-60％为板状刚玉大颗粒，15-35％为刚玉中颗粒，5-25％活性氧化铝微粉，另外添加原料的3-5％酚醛树脂，将原料混合后进行混炼，在15-40MPa下压制成型；将压制成型后的试样放入烧结炉中，通纯度为不小于99.99％氮气，在1600-2000℃进行氮化8-24h后自然冷却。
4.根据权利要求1所述的Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法，其特征在于：所制备材料的性能为气孔率10-19％，体积密度3.10-3.25g/cm3，常温耐压强度100-480MPa。
CN201510833909.XA 2015-11-25 2015-11-25 一种Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法 Pending CN105294081A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510833909.XA CN105294081A (zh) 2015-11-25 2015-11-25 一种Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510833909.XA CN105294081A (zh) 2015-11-25 2015-11-25 一种Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105294081A true CN105294081A (zh) 2016-02-03

Family

ID=55192019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510833909.XA Pending CN105294081A (zh) 2015-11-25 2015-11-25 一种Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105294081A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106588024A (zh) * 2017-01-05 2017-04-26 北京科技大学 一种Al7O3N5结合刚玉质复合耐火材料的制备方法
CN110023268A (zh) * 2016-12-28 2019-07-16 黑崎播磨株式会社 高炉炉床部用砖及使用高炉炉床部用砖的高炉炉床部以及高炉炉床部用砖的制造方法
CN112479688A (zh) * 2020-11-27 2021-03-12 云南濮耐昆钢高温材料有限公司 一种防堵塞气孔高分散阳极炉炼铜用透气砖
CN115477544A (zh) * 2022-10-31 2022-12-16 安徽瑞泰新材料科技有限公司 一种耐腐蚀耐火材料及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103214256A (zh) * 2013-05-10 2013-07-24 北京科技大学 Al23O27N5结合的刚玉质复合滑板及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103214256A (zh) * 2013-05-10 2013-07-24 北京科技大学 Al23O27N5结合的刚玉质复合滑板及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李传静等: "氮气气氛下制备的Al-Si3N4-Al2O3复合材料的显微结构及性能", 《硅酸盐学报》 *
秦海霞等: "埋碳条件下氮化硅铁_刚玉复合材料的反应机理", 《硅酸盐学报》 *
雷景轩等: "无压烧结制备AlON透明陶瓷的性能表征", 《人工晶体学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110023268A (zh) * 2016-12-28 2019-07-16 黑崎播磨株式会社 高炉炉床部用砖及使用高炉炉床部用砖的高炉炉床部以及高炉炉床部用砖的制造方法
EP3564201A4 (en) * 2016-12-28 2020-08-19 Krosakiharima Corporation BRICK FOR FURNACES AND FURNACES AS WELL AS A PROCESS FOR MANUFACTURING BRICK FOR FURNACES
CN106588024A (zh) * 2017-01-05 2017-04-26 北京科技大学 一种Al7O3N5结合刚玉质复合耐火材料的制备方法
CN112479688A (zh) * 2020-11-27 2021-03-12 云南濮耐昆钢高温材料有限公司 一种防堵塞气孔高分散阳极炉炼铜用透气砖
CN115477544A (zh) * 2022-10-31 2022-12-16 安徽瑞泰新材料科技有限公司 一种耐腐蚀耐火材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101423403B (zh) 一种碳硅化铝和碳化硅复合材料及其制备方法
CN107879753A (zh) 一种碳化硅‑镁铝尖晶石复合耐火材料
CN105294081A (zh) 一种Al5O6N结合刚玉质复合耐火材料的制备方法
CN102838360B (zh) 一种复合耐火材料及其制备方法
CN108218408B (zh) 一种Al4SiC4结合Al2O3-SiC复合材料的制备方法
US7232780B2 (en) Yttria containing high-density chrome based refractory composites
CN101723685A (zh) 镁铝尖晶石炮泥
CN108751957A (zh) 一种精炼钢包用的无碳高纯铝镁机压砖及其制备方法
CN105693259A (zh) 一种刚玉质尖晶石固溶体耐火材料制备工艺
CN102838361A (zh) 一种MgCa-SiC-C耐火材料及其制备方法
CN104529494B (zh) 水泥窑过渡带用氮化硅铁-铝铬渣耐火材料及制备方法
CN104817331B (zh) 一种高炉用压入密封料及其制备方法
CN102674868A (zh) 一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板及其生产方法
CN100369865C (zh) 一种方镁石-碳化硅-碳复合材料及其制备方法
CN105801140A (zh) 一种赛隆结合刚玉-碳化硅质复合耐火材料的制备方法
CN102584181B (zh) 原位反应制备方镁石-碳化硅-碳复合粉体的方法
CN109053166A (zh) 一种高纯高性能中性干振料及其制备方法和使用方法
CN110483023A (zh) 一种微孔化刚玉砖及其制备方法
CN105152663B (zh) 一种氮化硅结合氮化硅铁材料的制备方法
CN105272297A (zh) 一种Fe-Sialon-刚玉复合耐火材料及其制备方法
CN107473719A (zh) 一种低碳高强耐火材料及其制备工艺
CN103896606A (zh) 一种高炉陶瓷杯用耐火材料
CN106631028A (zh) 一种金属复合镁碳化硅防弹陶瓷的制备工艺
CN101423407B (zh) 一种Al4SiC4-Al2OC复合耐火材料及其制备方法
CN112897994A (zh) 一种刚玉尖晶石复相材料制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160203