CN1472174A - 高温耐火砖及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温炉体电解铝槽内使用的一种含ZrB2(二硼化锆)材料的新型氮化硅结合碳化硅高温耐火砖及制备方法。其技术方案是：在电解铝槽侧墙用氮化硅结合碳化硅耐火砖体中添加ZrB2(二硼化锆)材料，可以大大提高氮化硅结合碳化硅耐火砖抗冰晶石电解质熔液侵蚀和渗透的能力，有效地减缓氮化硅结合碳化硅耐火砖遭受冰晶石电解质熔液侵蚀的速度，达到明显延长含ZrB2(二硼化锆)材料的新型氮化硅结合碳化硅耐火砖使用寿命的目的。
Description
一、技术领域：本发明涉及一种高温炉体电解铝槽内使用的一种含ZrB2(二硼化锆)材料的新型氮化硅结合碳化硅的高温耐火砖及制备方法。
二、背景技术：高温耐火砖是高温炉体内常用的保温、隔热和结构材料。几乎所有的高温容器和设备内部都需要配套耐火材料来实现高温的技术工艺条件和保护钢结构炉体的长期稳定的工作。高温设备内配套耐火材料的高温化学抗侵蚀性能直接影响着耐火材料的寿命和高温设备的工作寿命。电解铝槽内目前使用的耐火材料是碳质耐火砖和氮化硅结合碳化硅耐火砖。碳质耐火砖很容易被高温氧化损坏造成电解铝槽槽体寿命短的问题。而氮化硅结合碳化硅耐火砖抗冰晶石电解质熔液侵蚀能力不是非常令人满意，通常采取增加氮化硅结合碳化硅耐火砖的厚度来延长氮化硅结合碳化硅耐火砖的工作寿命，但是，增加氮化硅结合碳化硅耐火砖的厚度给氮化硅结合碳化硅耐火砖的制造工艺增加了很多困难，氮气不能有效地渗透到砖体内部与硅粉发生氮化反应生成氮化硅结合相，容易造成氮化硅结合碳化硅耐火砖内部硅粉氮化不完全、分层、夹心、砖体强度不高等质量问题，而直接影响氮化硅结合碳化硅耐火砖的使用效果。
ZrB2(二硼化锆)材料具有优良的抗冰晶石电解质熔液侵蚀能力，具有熔点高、蒸气压低、电阻率低、硬度高、热导率良好等优点，在1100℃以下时有较好的抗氧化能力，非常适合用于电解铝槽内耐火耐冰晶石腐蚀材料。但ZrB2(二硼化锆)材料为共价键化合物，熔点高，很难烧结为大型致密材料砖体。
三、发明内容：
本发明的目的就是针对现有电解铝槽内目前使用的碳质耐火砖和氮化硅结合碳化硅耐火砖存在的上述问题，提供一种含ZrB2(二硼化锆)材料的新型氮化硅结合碳化硅的高温耐火砖及制备方法。
其技术方案是：
(一)高温耐火砖，包括下列重量百分比的材料组成：碳化硅颗粒70～80％、硅粉10～20％、常温结合剂2～10％，其特征是：还包括二硼化锆0.5％～20％。所述的碳化硅颗粒中SiC含量大于98.5％，Fe2O3小于0.5％，颗粒粒度为2.0～0.005mm(含碳化硅颗粒的粒度含小于180目的碳化硅细粉)；硅粉中Si大于98.5％，Fe2O3小于0.5％，颗粒粒度为小于180目的硅细粉；常温结合剂为工业糊精或浓度为10％的聚乙烯醇溶液；二硼化锆材料中ZrB2含量大于96.5％，Fe2O3小于0.3％，粒度在80目至500目之间。
(二)制备高温耐火砖的方法是：把混合好的物料在压砖机中压制成砖坯，压砖机可以是大型振动加压成型机，也可以是400～1000吨的摩擦压砖机；成型好的含二硼化锆材料的氮化硅结合碳化硅耐火砖坯在80℃～120℃的温度下干燥60小时，使得砖坯的水分小于0.8％；把干燥好的砖坯装在氮化炉中并通入含量99.99％高纯氮气连续升温，升温速度控制在40℃/小时，升温至1450℃时，在该温度下氮化烧成保温50小时，冷却后即可。氮化炉可以是电加热的，也可以是燃油或燃气的马弗式氮化炉。
本发明的效果是：在电解铝槽侧墙用氮化硅结合碳化硅耐火砖体中添加含ZrB2(二硼化锆)材料，可以大大提高氮化硅结合碳化硅耐火砖抗冰晶石电解质熔液侵蚀和渗透的能力，从而有效减缓氮化硅结合碳化硅耐火砖遭受电解铝槽内冰晶石电解质熔液侵蚀的速度，达到明显延长含ZrB2(二硼化锆)材料的新型氮化硅结合碳化硅耐火砖使用寿命的目的。同时，避免了通过增加氮化硅结合碳化硅耐火砖的厚度来祢补氮化硅结合碳化硅耐火砖工作寿命的缺陷，保证了含ZrB2(二硼化锆)材料的新型氮化硅结合碳化硅耐火砖质量的一致性和稳定性。
四、附图说明：无
五、具体实施方式：
添加ZrB2(二硼化锆)材料(ZrB2大于96.5％，Fe2O3小于0.3％)的实施方式是在生产工艺的配料过程中把ZrB2(二硼化锆)材料伴随碳化硅颗粒(SiC大于98.5％，Fe2O3小于0.5％，颗粒粒度为2.0～0.005mm，含小于180目的碳化硅细粉，加入量为75％)以及硅粉(Si大于98.5％，Fe2O3小于0.5％，颗粒粒度为小于180目的硅细粉，加入量为15％)和外加常温结合剂(一般可采用工业糊精或浓度为10％的聚乙烯醇溶液，加入量为总配料质量的5％)一起加入强制搅拌混砂机中混合20分钟。添加ZrB2(二硼化锆)材料的粒度在80目至500目之间，添加ZrB2(二硼化锆)材料的数量为总配料质量的5％。
把混合好的物料在压砖机中压制成砖坯，压砖机可以是大型振动加压成型机，也可以是400～1000吨的摩擦压砖机。成型好的含ZrB2(二硼化锆)材料的氮化硅结合碳化硅耐火砖坯在110℃的温度下干燥60小时，使得砖坯的水分小于0.8％。把干燥好的砖坯装在氮化炉中并通入高纯氮气(N2大于99.99％)连续升温，氮化炉可以是电加热的，也可以是燃油或燃气的马弗式氮化炉，升温速度控制在40℃/小时，升温至1450℃时在该温度下氮化烧成保温50小时。冷却后即可得到本发明涉及的含ZrB2(二硼化锆)材料的新型氮化硅结合碳化硅耐火砖。
Claims (5)
1、一种高温耐火砖，包括下列重量百分比的材料组成：碳化硅颗粒70～80％、硅粉10～20％、常温结合剂2～10％，其特征是：还包括二硼化锆0.5％～20％。
2、根据权利要求1所述的高温耐火砖，其特征是：所述的碳化硅颗粒中SiC含量大于98.5％，Fe2O3小于0.5％，颗粒粒度为2.0～0.005mm；硅粉中Si大于98.5％，Fe2O3小于0.5％，颗粒粒度为小于180目的硅细粉；常温结合剂为工业糊精或浓度为10％的聚乙烯醇溶液；二硼化锆材料中ZrB2含量大于96.5％，Fe2O3小于0.3％，粒度在80目至500目之间。
3、根据权利要求2所述的高温耐火砖，其特征是：碳化硅颗粒的粒度含小于180目的碳化硅细粉。
4、一种制备上述权利要求1、2或3所述高温耐火砖的方法，其特征是：把混合好的物料在压砖机中压制成砖坯，压砖机可以是大型振动加压成型机，也可以是400～1000吨的摩擦压砖机；成型好的含二硼化锆材料的氮化硅结合碳化硅耐火砖坯在80℃～120℃的温度下干燥60小时，使得砖坯的水分小于0.8％；把干燥好的砖坯装在氮化炉中并通入含量99.99％高纯氮气连续升温，升温速度控制在40℃/小时，升温至1450℃时，在该温度下氮化烧成保温50小时，冷却后即可。
5、根据权利要求4所述高温耐火砖的方法，其特征是：氮化炉可以是电加热的，也可以是燃油或燃气的马弗式氮化炉。
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