一种致密型高强度SiAlON结合铁沟浇注料及其制作方法【【[0002]我国是世界钢铁产量大国，消耗大量的耐火材料。国内大中型高炉出铁沟用耐火材料一般要求是:耐高温、耐侵蚀、耐冲刷、抗渗透、高导热性。现有技术的大中型高炉出铁沟用耐火材料主要是Al2O3-SiC-C浇注料，一般由耐火骨料、粉料、结合剂、外加剂、水或其他液体材料组成，可以在使用现场以振动浇注、自流浇注等方法成型，也可以制成预制件使用，目前，国内普遍使用的浇注料中，SiC的含量为15%~25%左右，但近年来，随着高炉强化冶炼的普及，由于SiC氧化而导致铁沟浇注料抗剥落性下降的问题比较突出，而且抗渣侵蚀能力、抗铁水冲刷能力、强热震稳定等性能也较差，难以满足生产需求。【
[0003]本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种致密型高强度SiAlON结合铁沟浇注料及其制作方法，能够加强铁沟浇注料的抗渣侵蚀能力、抗铁水冲刷能力和强热震稳定性，并提高一次性通铁量。[0004]为实现上述目的，本发明提出了一种致密型高强度SiAlON结合铁沟浇注料，包括以下组分且各组分质量比例为:电熔致密刚玉:20~40份；棕刚玉:5~20份、碳化硅:4~12份；石墨:4~6份；氧化硅微粉:I~7份；氮化硅铁:4~6份；Al4SiC4粉体:5~10份、硅溶胶:2~6份；金属铝粉:0.54~2份。`[0005]作为优选，所述电熔致密刚玉由粒径为4~IOmm部分、粒径为2~4mm部分、粒径为I~2mm部分和粒径< 0.5mm部分组成。[0006]作为优选，所述电熔致密刚玉中粒径为4~IOmm部分、粒径为2~4mm部分、粒径为I~2mm部分和粒径小于0.5mm部分的质量比例为1:2:2:7。
[0007]作为优选，所述各组分的质量比例为:电熔致密刚玉:20份；棕刚玉:5份、碳化硅:4份；石墨:4份；氧化硅微粉:1份；氮化硅铁:4份；Al4SiC4粉体:5份、硅溶胶:2份；金属铝粉:0.5份。
[0008]作为优选，所述各组分的质量比例为:电熔致密刚玉:35份；棕刚玉:12份、碳化硅:8份；石墨:5份；氧化硅微粉:5份；氮化硅铁:5份；A14SiC4粉体:9份、硅溶胶:4份；金属铝粉:1份。
[0009]作为优选，所述各组分的质量比例为:电熔致密刚玉:40份；棕刚玉:20份、碳化硅:12份；石墨:6份；氧化硅微粉:7份；氮化硅铁:6份；Al4SiC4粉体:10份、硅溶胶:6份；金属招粉:2份。
[0010]为实现上述目的，本发明还提出了一种致密型高强度SiAlON结合铁沟浇注料的制作方法，其特征在于:包括如下步骤:[0011]a)将Al (CH3)3和SiH(C2H5)3在1200~1300°C的氩气炉中经过裂解制得Al4C3和SiC ；
[0012]b)步骤a)得到的Al4C3和SiC按质量比1:1混合均匀，投放至加热炉中进行加热，加热至1300°C并保温I~2h，继续升高加热炉温度，直至升高到1500°C时保温I~2h，保温完成后制得Al4SiC4粉体；
[0013]c)将电溶致密刚玉进行研磨并按粒径4~10mm、2~4mm、I~2mm和< 0.5mm四级进行分级，将粒径为4~IOmm部分、2~4mm部分、I~2mm部分和< 0.5mm部分按比例倒入强制搅拌机搅拌10~15min进行混合,混合均匀后称取20~40份；
[0014]d)称取步骤b)所得的Al4SiC4粉体5~10份并和步骤c)称取的20~40份电熔致密刚玉一起投放至混合装置中，与混合装置中的5~20份棕刚玉、碳化硅:4~12份碳化娃、4~6份石墨、I~7份氧化娃微粉、4~6份氮化娃铁、0.5~2金属招粉一起搅拌10~15min混合；
[0015]e)在步骤d)的混合装置中添加2~6份硅溶胶制得混合物料，混合物料搅拌均匀后，经检验得到成品。
[0016]作为优选,所述步骤b)中电熔致密刚玉的粒径为4~IOmm部分、2~4mm部分、I~2mm部分和< 0.5mm部分的质量比例为1:2:2:7。
[0017]作为优选，所述步骤d)中硅溶胶的密度为1.2g/cm-3，硅溶胶的PH为9.5。
[0018]本发明的有益效 果:(1)抗渣侵蚀能力和抗铁水冲刷能力强:通过加入氮化硅铁和Al4SiC4粉体，高温下经过化学反应生成SiC，通过显微观察< 10 μ m的反应产物颗粒几乎将结构中的气孔填满了，而且在< 5μπι的微小缝隙中也填充有细小的反应产物粒子，随热处理温度的升高而明显加剧，使产品的显气孔率显著降低，而且随着保温时间的延长，试样的结构更致密从而使铁沟浇注料获得了高致密结构，抗渣侵蚀性和抗铁水冲刷性能得到显著改善，并提高了一次性通铁量。(2)热震稳定性好:用硅溶胶做为结合剂，通过高温原位生成的纤维状SiAlON，纤维状的SiAlON具有较大的热导率，较低的弹性模量及更好的桥接作用，同时也部分填充了结构中的气孔，利于强度的提高，加强了结构的稳定性，改善了浇注料的抗热震性。
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[0019]本发明致密型高强度SiAlON结合铁沟浇注料，包括以下组分且各组分质量比例为:电熔致密刚玉:20~40份；棕刚玉:5~20份、碳化硅:4~12份；石墨:4~6份；氧化娃微粉:1~7份；氮化娃铁:4~6份；Al4SiC4粉体:5~10份、娃溶胶:2~6份；金属铝粉:0.5~2份，所述电熔致密刚玉由粒径为4~IOmm部分、粒径为2~4mm部分、粒径为I~2mm部分和粒径< 0.5mm部分组成,所述电熔致密刚玉中粒径为4~IOmm部分、粒径为2~4mm部分、粒径为I~2mm部分和粒径小于0.5mm部分的质量比例为1:2:2:7。
[0020]本发明致密型高强度SiAlON结合铁沟浇注料的制作方法，包括如下步骤:
[0021]a)将Al (CH3)3和SiH(C2H5)3在1200~1300°C的氩气炉中经过裂解制得Al4C3和SiC ；
[0022]b)步骤a)得到的Al4C3和SiC按质量比1:1混合均匀，投放至加热炉中进行加热，加热至1300°C并保温I~2h，继续升高加热炉温度，直至升高到1500°C时保温I~2h，保温完成后制得Al4SiC4粉体；
[0023]c)将电溶致密刚玉进行研磨并按粒径4~10mm、2~4mm、I~2mm和< 0.5mm四级进行分级，将粒径为4~IOmm部分、2~4mm部分、I~2mm部分和< 0.5mm部分按比例倒入强制搅拌机搅拌10~15min进行混合，混合均匀后称取20~40份，电熔致密刚玉的粒径为4~IOmm部分、2~4mm部分、I~2mm部分和< 0.5mm部分的最优质量比例为1:2:2:7 ；
[0024]d)称取步骤b)所得的Al4SiC4粉体5~10份并和步骤c)称取的20~40份电熔致密刚玉一起投放至混合装置中，与混合装置中的5~20份棕刚玉、碳化硅:4~12份碳化娃、4~6份石墨、I~7份氧化娃微粉、4~6份氮化娃铁、0.5~2金属招粉一起搅拌10~15min混合,本发明中加入氮化娃铁和Al4SiC4粉体,高温下经过化学反应生成SiC,通过显微观察< 10 μ m的反应产物颗粒几乎将结构中的气孔填满了，而且在< 5 μ m的微小缝隙中也填充有细小的反应产物粒子，随热处理温度的升高而明显加剧，使产品的显气孔率显著降低，而且随着保温时间的延长，试样的结构更致密从而使铁沟浇注料获得了高致密结构，抗渣侵蚀性和抗铁水冲刷性能得到显著改善，用硅溶胶做为结合剂，通过高温原位生成的纤维状SiAlON，纤维状的SiAlON具有较大的热导率，较低的弹性模量及更好的桥接作用，同时也部分填充了结构中的气孔，利于强度的提高，加强了结构的稳定性，改善了浇注料的抗热震性，通过微小SiC反应物颗粒均匀的分散在基质料，防止了生成的SiC粒子团聚在纤维状SiAlON。另一方面，硅溶胶在养护和烘烤过程中实现了由溶胶向凝胶工艺的转化过程，实现了浇注料的凝结和硬化，通过提高烘烤温度和延长时间即可提高浇注料强度。一般普通Al2O3-SiC-C质主铁沟浇注料一次性通铁量在12万吨，随着强化冶炼，提高产量的需求日益突出，铁沟主铁沟要求一次性通铁量的要求也越来越严格，通铁量已经达不到钢铁厂的要求，本发明在4500m3高炉上使用，一次性通铁量在18万吨以上。 [0025]e)在步骤d)的混合装置中添加2~6份硅溶胶制得混合物料，硅溶胶的最优密度为1.2g/cm-3,娃溶胶的最优PH为9.5,混合物料搅拌均匀后,经检验得到成品。
[0026]本发明的具体实施例为:
[0027]实施例1:
[0028]上述各组分的质量比例为:电熔致密刚玉:20份；棕刚玉:5份、碳化硅:4份；石墨:4份；氧化硅微粉:1份；氮化硅铁:4份；Al4SiC4粉体:5份、硅溶胶:2份；金属铝粉:0.5份。
[0029]实施例2:
[0030]上述各组分的质量比例为:电熔致密刚玉:35份；棕刚玉:12份、碳化硅:8份；石墨:5份；氧化硅微粉:5份；氮化硅铁:5份；Al4SiC4粉体:9份、硅溶胶:4份；金属铝粉:1份。
[0031]实施例3:
[0032]上述各组分的质量比例为:电熔致密刚玉:40份；棕刚玉:20份、碳化硅:12份；石墨:6份；氧化硅微粉:7份；氮化硅铁:6份；Al4SiC4粉体:10份、硅溶胶:6份；金属铝粉:2份。
[0033]上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。