一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料及其制备方法技术

技术编号：44886923 阅读：8 留言：0更新日期：2025-04-08 00:23

本发明专利技术公开了一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料及其制备方法，该复合材料包括以下重量份的原料：镁砂粉60‑70份和氮化硅多相微晶玻璃粉30‑40份；制备方法：(1)称取各原料；(2)将氮化硅多相微晶玻璃粉的原料混合后依次进行球磨，烧成，水淬，加水球磨，干燥，过筛；(3)和镁砂粉混合后依次进行球磨，低速混炼，加入水凝胶溶液，高速混炼，机压成型，干燥，烧成，破碎，再次球磨，即得。本发明专利技术在镁砂粉中引入氧化铝、氮化硅、二氧化硅、氟化铝和氧化钇等，通过常压普通烧结制备了能够在使用温度下(约900‑1200℃)在内部形成陶瓷结合，具有良好烧结性能和抗熔渣侵蚀性能的镁质喷补料。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合耐火材料，更具体的说是涉及一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料及其制备方法。

技术介绍

1、转炉与rh精炼炉为钢铁冶金行业的重要设备，转炉内衬砌筑为镁碳砖，rh精炼炉分为浸渍管、环流管、底部槽、中上部槽和热弯管，其中浸渍管内衬为镁铬砖或镁尖晶石砖和钢结构，外层为刚玉浇注料，目前浸渍管的寿命为限制rh精炼炉寿命的薄弱点。

2、转炉与rh浸渍管在使用过程中会使用镁质喷补料进行喷补维护，但目前镁质喷补料均存在如下缺点：1)镁砂自身很难烧结；2)为了镁砂的烧结，喷补料方案中会引入磷酸盐，硼酸等低熔物，但低熔物的引入会明显降低喷补料的抗熔渣侵蚀性能。

3、因此，如何开发一种性能优异的镁质喷补料是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料及其制备方法，以解决现有技术中的不足。

2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：

3、一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料，包括以下重量份的原料：镁砂粉60-70份和氮化硅多相微晶玻璃粉30-40份；

4、其中，氮化硅多相微晶玻璃粉包括以下重量份的原料：氮化硅微粉63-65份、氧化铝微粉5-20份、氧化钙4-6份、氧化钾3-5份、二氧化硅微粉3-5份、氟化钙3-5份、氧化钠2-4份和氧化钇0.1-5份。

5、进一步，上述镁砂粉中mgo的质量分数＞95％，粒径为0.074mm；

<p>6、上述氮化硅微粉中si3n4的质量分数＞99％，粒径为2-3μm；

7、上述氧化铝微粉中al2o3的质量分数＞99％，粒径为2-3μm；

8、上述氧化钙中cao的质量分数＞90％，粒度为325目；

9、上述氧化钾中k2o的质量分数＞90％，粒度为325目；

10、上述二氧化硅微粉中sio2的质量分数＞95％，粒径为8-12μm；

11、上述氟化钙中caf2的质量分数＞90％，粒度为325目；

12、上述氧化钠中na2o的质量分数＞90％，粒度为325目；

13、上述氧化钇中y2o3的质量分数＞99％，粒度为325目。

14、一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

15、(1)按上述镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料的重量份数称取各原料；

16、(2)将氮化硅微粉、氧化铝微粉、氧化钙、氧化钾、二氧化硅微粉、氟化钙、氧化钠和氧化钇混合后依次进行球磨，烧成，水淬，加水球磨，干燥，过筛，得到氮化硅多相微晶玻璃粉；

17、(3)将镁砂粉和氮化硅多相微晶玻璃粉混合后依次进行球磨，低速混炼，加入水凝胶溶液，高速混炼，机压成型，干燥，烧成，破碎，再次球磨，即得镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料。

18、进一步，上述步骤(2)中，球磨的设备为氧化铝内衬的球磨机，转速为150r/min，时间为5-8h；烧成的设备为刚玉匣钵，温度为1400-1450℃，保温时间为2-3h。

19、进一步，上述步骤(2)中，干燥的温度为150-200℃，时间为2-3h；过筛的筛网目数为200目。

20、进一步，上述步骤(3)中，球磨的设备氧化铝内衬的球磨机，转速为150r/min，时间为1h。

21、进一步，上述步骤(3)中，低速混炼的设备为行星式高速混炼机，转速为60r/min，时间为3min以上；水凝胶溶液的加入质量百分比为6％；高速混炼的设备为行星式高速混炼机，转速为120r/min，时间为10-30min。

22、进一步，上述步骤(3)中，机压成型的设备为电动液压压砖机；干燥的设备为干燥窑，温度为200℃，时间为10h以上。

23、进一步，上述步骤(3)中，烧成的程序为：先以10℃/min的速率升温至1300℃，保温3h，再以5℃/min的速率降温至700℃，保温1h，最后随炉冷却至室温。

24、进一步，上述步骤(3)中，破碎至粒径为5mm以下；再次球磨的设备氧化铝内衬的球磨机，转速为150r/min，时间为1.5h。

25、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：

26、1、本专利技术在镁砂粉中引入氧化铝、氮化硅、二氧化硅、氟化铝和氧化钇等，通过常压普通烧结制备了能够在使用温度下(约900-1200℃)在内部形成陶瓷结合，具有良好烧结性能和抗熔渣侵蚀性能的镁质喷补料。

27、2、本专利技术将氧化钇掺杂进入sio2-cao-na2o-k2o-c系微晶玻璃中，提高了微晶玻璃的易熔融性、烧结性能和抗弯强度，将该微晶玻璃作为结合剂，可以通过液相烧结在中低温获得致密的氧化铝基氮化硅陶瓷材料，使镁砂烧结致密。

28、3、将本专利技术镁砂粉和氧化钇掺杂-氧化铝基氮化硅多相微晶玻璃复合材料加入镁质喷补料中，能够使镁质喷补料内部形成致密的陶瓷结合，提高了镁质喷补料的烧结性能和抗熔渣侵蚀性能。

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【技术保护点】

1.一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：镁砂粉60-70份和氮化硅多相微晶玻璃粉30-40份；

2.根据权利要求1所述的一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料，其特征在于，所述镁砂粉中MgO的质量分数＞95％，粒径为0.074mm；

3.一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述球磨的设备为氧化铝内衬的球磨机，转速为150r/min，时间为5-8h；所述烧成的设备为刚玉匣钵，温度为1400-1450℃，保温时间为2-3h。

5.根据权利要求3所述的一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述干燥的温度为150-200℃，时间为2-3h；所述过筛的筛网目数为200目。

6.根据权利要求3所述的一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述球磨的设备氧化铝内衬的球磨机，转速为150r/min，时间为1h。

7.根据权利要求3所述的一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述低速混炼的设备为行星式高速混炼机，转速为60r/min，时间为3min以上；所述水凝胶溶液的加入质量百分比为6％；所述高速混炼的设备为行星式高速混炼机，转速为120r/min，时间为10-30min。

8.根据权利要求3所述的一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述机压成型的设备为电动液压压砖机；所述干燥的设备为干燥窑，温度为200℃，时间为10h以上。

9.根据权利要求3所述的一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述烧成的程序为：先以10℃/min的速率升温至1300℃，保温3h，再以5℃/min的速率降温至700℃，保温1h，最后随炉冷却至室温。

10.根据权利要求3所述的一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述破碎至粒径为5mm以下；所述再次球磨的设备氧化铝内衬的球磨机，转速为150r/min，时间为1.5h。

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【技术特征摘要】

1.一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：镁砂粉60-70份和氮化硅多相微晶玻璃粉30-40份；

2.根据权利要求1所述的一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料，其特征在于，所述镁砂粉中mgo的质量分数＞95％，粒径为0.074mm；

3.一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

6.根据权利要求3所述的一种镁砂和氮化硅多相微晶玻璃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述球磨的设备氧化铝内衬的球磨机，转速为150r/min，时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张川，王鹏，张程，刘聪，吴比，
申请(专利权)人：鞍山市和丰耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：

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