制造碳化硅晶須增強型耐火組合物的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及形成不定形（monolithic)耐火組合物的方法。本發(fā)明進一步設及通 過該方法制造的耐火組合物，安置所述耐火組合物W形成耐火內襯，W及成品耐火內襯。
【背景技術】
[0002] 耐火材料是具有使其適于在高溫應用中用作耐熱阻隔物的性能的材料。無定形耐 火材料具有形成無接縫內襯的能力，常被稱為不定形產品。運些材料是有用的，例如用作沖 天爐爐膛和虹吸管的內襯，用于高爐，主、次和傾斜流道，并且更通常地用于容器或容器噴 嘴、鋼包、中間包、反應室和槽，其包含、引導流動，或者適用于促進液態(tài)金屬和烙渣或任何 其他高溫液體、固體和氣體的工業(yè)處理。無定形耐火材料通常W粉末狀形式制造，并在應用 之前與水混合?？捎弥T如鑄塑、噴涂（噴射）和噴補等技術將濕材料涂敷為內襯，然后固化 并干燥，而后燒制。
[0003] 耐火材料的重要性質是其機械、化學和熱耐受性。機械耐受性通常使用斷裂模量 (M0R，也稱為彎曲強度）和常溫耐壓強度（CC巧來評價。對于基于氧化侶的耐火材料，機械 改善可W通過形成具有高機械和熱耐受性的非氧化物相（例如碳化娃、氮化娃、SiAlON)來 獲得，其生長通過添加特定的含金屬非氧化物化合物而實現，并且總包括在非氧化性氣氛 (例如化、成、Ar或在真空下）中于受控溫度下的熱預處理。本領域技術人員知曉，在耐火 組合物中存在特定量的碳化娃晶須會改善成品內襯的機械性質。然而，運些晶須難W獲得。
[0004] US4, 326, 040A公開了由氧化侶、碳化娃和碳粉（等等）形成的耐火組合物，其中 起始材料在非氧化氣氛中在樹脂或漸青粘合劑的存在下燒制。樹脂和受控氣氛的使用使得 該形成工藝昂貴且復雜。 陽0化]US4, 543, 345A公開了通過在至少28MI^的壓力和至少1600°C的溫度下熱壓例如 氧化侶和碳化娃晶須而形成的耐火組合物。碳化娃晶須非常昂貴且極其致癌，并且操作非 常危險。碳化娃晶須的分散難W實現，并且精細的加工技術是必要的。使用將晶須和陶瓷基 質粉末混合的機械方法時，存在晶須成簇和晶須受損的可能性，并且晶須裝填的程度受限。
[0006] US4, 753, 764A公開了形成一種耐火陶瓷，其包括將例如碳化娃粉末與晶須形成 劑和晶須形成促進劑混合，將該混合物成型并在超過2050°C的溫度下于真空和/或Ar中進 行熱處理。W0 91/04234和EP0309128A1也公開了形成含碳化娃晶須的耐火組合物，其包 括在惰性或非氧化性氣氛下的熱處理。
[0007]Karamian等在J.Eur.Ceram.Soc.，31，14, 2677-2685 中公開了 用抓上、含SiC材 料、焦炭和酪醒樹脂作為起始材料來形成耐火材料的方法。在燒制步驟中，該混合物在焦炭 (還原性）氣氛下被加熱。
[0008] 上述制造各種具有提高的機械強度且包含碳化娃晶須的耐火組合物的所有方法 都要求在形成耐火材料時、特別是在熱處理步驟中的嚴格和/或仔細控制的條件。本發(fā)明 的目的是提供耐火組合物，其使得耐火內襯具有良好或改善的機械性質，并且形成方法不 太復雜和昂貴。

【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明由所附權利要求限定。
[0010] 具體而言，本發(fā)明體現為一種形成不定形耐火組合物的方法，所述方法包 括：提供耐火組合物，其包含：氧化侶、侶娃酸鹽或其混合物，碳化娃，碳，娃粉，微娃粉 (microsilica)，可選的娃鐵，和可選的水泥；將此組合物與水混合W形成均勻混合物；安 裝所述均勻混合物并使其固化；在不高于1200°C的溫度下，例如在不高于1000°C溫度下， 對固化的安裝的混合物進行熱處理。所述方法的特征在于熱處理步驟在中性條件或弱氧化 條件下進行，例如在大氣壓下于空氣中進行。
[0011] 根據本發(fā)明的一個實施方式，經熱處理的安裝的混合物經受不定形組合物的第二 熱處理，在該進一步熱處理期間，在不定形耐火組合物內形成碳化娃晶須。根據本發(fā)明，發(fā) 現在某些條件下并使用耐火組合物組分的特定組合時，可W通過在非受控條件下使用熱處 理而在鑄塑耐火組合物中形成碳化娃晶須，也就是說，避免了在熱處理步驟中提供真空、或 惰性氣氛或非氧化性氣氛的需要。所述第二熱處理可W在至多160(TC的溫度下進行，例如 至多1450°C，例如至多1400°C，或者在1200°C~1400°C之間，或者在1200°C~1600°C的溫 度范圍內進行。
[0012] 作為一般原則，在耐火組合物中，基于組合物的總質量，氧化侶、侶娃酸鹽或其混 合物W2質量％~90質量％存在；基于組合物的總質量，碳化娃W2質量％~70質量％存 在；基于組合物的總質量，碳W2質量％~10質量％存在；基于組合物的總質量，Si粉W1 質量％~10質量％存在；并且基于組合物的總質量，微娃粉W1質量％~3質量％存在。 基于組合物的總質量，可選組分娃鐵和水泥可各自W至多5質量％的量存在。
[0013] 顆粒狀組合物中各組分的優(yōu)選含量在下面列出。
[0014] 基于顆粒狀組合物的總質量，用于本發(fā)明方法的顆粒狀耐火組合物可W包括5質 量％~50質量％的碳化娃，或者5質量％~20質量％的碳化娃，例如10質量％~15質 量％的碳化娃。
[0015] 基于顆粒狀耐火組合物的總質量，用于本發(fā)明方法的顆粒狀耐火組合物可W包括 1質量％~10質量％的娃粉，例如1質量％~5質量％的娃粉，例如1. 5質量％~4質量％ 的娃粉。
[0016] 基于顆粒狀耐火組合物的總質量，用于本發(fā)明方法的顆粒狀耐火組合物可W包括 1質量％~3質量％的微娃粉，例如1.2質量％~2. 5質量％的微娃粉，或不高于1. 3質 量％~2質量％的微娃粉。
[0017] 在本發(fā)明的一個實施方式中，在初始步驟中所提供的顆粒狀耐火組合物中金屬娃 粉和微娃粉之間的質量比在1:1和3 :1之間，例如約2:1。
[0018] 用于本發(fā)明方法的顆粒狀耐火組合物中所含的娃鐵可顆粒狀耐火組合物的 總質量的1質量％~4質量％的量存在，例如W2質量％~3質量％的量存在。
[0019] 用于本發(fā)明方法的顆粒狀耐火組合物中所含的碳可W炭黑的形狀存在，或作為石 墨存在，或作為焦化后具有至少約5重量％的碳殘留物（可烙碳）的固體控存在，或作為它 們中的兩種W上的混合物存在。在一個實施方式中，用于本發(fā)明方法的顆粒狀耐火組合物 中所含的碳的量為2質量％~5質量％。
[0020] 在一個實施方式中，用于該方法的所述顆粒狀耐火組合物適用于鑄塑、鍵擊、噴 補、噴射（噴涂鑄塑）或其他安裝方法。
[0021] 在本發(fā)明的一個實施方式中，用于本發(fā)明方法的顆粒狀耐火組合物基本上不含 Ti〇2。
[0022] 形成不定形耐火組合物的方法也是本發(fā)明的一部分，其中所述不定形耐火組合物 為耐火內襯，例如用于冶金容器的耐火內襯。
[0023] 根據本發(fā)明的方法形成的不定形耐火組合物也是本發(fā)明的一部分。
【附圖說明】
[0024] 將通過參照W下附圖進一步說明本發(fā)明：
[00巧]圖1表示根據本發(fā)明方法獲得的表面區(qū)域之下的不定形耐火材料的沈Μ照片； [00%] 圖2表示根據本發(fā)明方法獲得的不定形耐火材料的表面的SEM照片；
[0027] 圖3表示通過非本發(fā)明的方法獲得的不定形耐火材料的SEM照片；
[0028] 圖4表示通過非本發(fā)明的方法獲得的不定形耐火材料的SEM照片；
[0029] 圖5表示根據本發(fā)明的方法獲得的不定形耐火材料的SEM照片；
[0030] 圖6表示根據本發(fā)明的方法獲得的不定形耐火材料的SEM照片；
[0031] 圖7表示根據本發(fā)明的方法獲得的不定形耐火材料的SEM照片；
[0032] 圖8表示根據本發(fā)明的方法獲得的不定形耐火材料的SEM照片；
[0033] 圖9表示