专利名称：水泥回转窑过渡带用新型耐磨硅莫氮砖的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐火砖，尤其是涉及使用在大型水泥回转窑上下过渡带的抗氧 化、低导热的硅莫砖。
背景技术：
目前在水泥回转窑上下过渡带普遍使用两种砖，镁铝尖晶石砖和硅莫砖。镁铝尖 晶石砖主要是导热系数高，在1000°c时，导热系数达到3. 0，以至于上下过渡带外表皮筒体 温度达到380 400°C，除了造成燃料的浪费外，还易造成筒体变形，从而将窑内的砖脱落， 剥落及破损，影响使用寿命。当回转窑上下过渡带选择硅莫砖时，硅莫砖的导热系数偏小， 1000°C时，导热系数为1.7，可以有效降低水泥回转窑筒体表面的问题，降至320°C，节约燃 料和提高效率。但是普通硅莫砖致命的弱点就是抗氧化能力差，当在氧化气氛下，尤其是在 焚烧固体废弃物的时候，是窑内气氛波动非常大，碱硫蒸汽浓度加大，对硅莫砖的侵蚀和氧 化是致命的，所以如何防止娃莫砖被氧化成为研究的课题。
发明内容
针对目前水泥窑上下过渡带，本发明提供了一种低导热、耐氧化、高耐磨的耐磨硅 莫氮砖。为了实现以上目的，本发明在传统硅莫砖、硅莫红砖中引入氮化硅或氮化硅铁。氮化硅，为高级耐火原料，表1中列出氮化硅和碳化硅主要指标参数。从表1中可 以看出氮化硅在热导率、线膨胀率、抗侵蚀方面的性能均由于碳化硅，尤其在氧化气氛下， 氮化硅的开始氧化温度最低为1300°C，SiC在空气中加热到800°C时即开始氧化，1000 1300°C时的氧化速度缓慢，生成SiO2玻璃保护膜。1300°C以后保护膜中开始结晶出方石英， 相变引起保护膜开裂，从而氧化速度有所增加。所以以氮化硅来取代或部分取代硅莫砖中 的碳化硅，会收到良好的效果。表1氮化硅和碳化硅的性能比较
氮化硅碳化硅线膨胀率m/°C2. 75 X ICT65 6. 8X10_6开始氧化温度(在氧 化气氛下)1300 1400°C800 900 "C硬度9. 59. 2热导率(800°C )16. 7w · nf1 · kf136. 2w · nf1 · 氮化硅铁具有与氮化硅类似的特性，铁主要起助熔剂的作用，有利于氮化硅的烧 结。Si3N4是共价键化合物，不易与氧化物烧结，然而金属相!^e可以起助烧结的作用；而且Fe还可起塑性相作用，改善烧结材料的性能。所以随着Si3N4-Fe的加入，烧结性越来越好， 导致常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度、耐磨性及线变化率的提高和气孔率的下 降。但Si3N4^e的加入量超过一定范围，过量的铁，不论是以狗或氧化铁的形式存在，对整 个材料都成为一种有害物质，其整体性能下降明显。因此，本发明在传统硅莫砖、硅莫红砖中引入氮化硅或氮化硅铁，以高铝矾土、棕 刚玉、红柱石、碳化硅、氮化硅、氮化硅铁、粘土等为主要原料，外加1 5%木质素磺酸溶液 为结合剂，高压成型，并经高温烧结而成。原料中各组分重量百分含量如下特级高铝矾土骨料0 6mm Al2O3 ≥ 80% 50 70%碳化硅0 Imm SiC ≥90% 0 20%碳化硅≤ 0. 088mm SiC ≥ 90% 0 20%棕刚玉细粉0 10%红柱石粉5 20%氮化硅0 15%氮化硅铁0 10%粘土3 8%。各原料按上述比例混合，在630T摩擦压砖机上成型，经高温烧结而成。本发明的硅莫氮砖，化学成分重量百分含量如下=Al2O3 60 75%，SiC 0 20%， Si3N4 0 15% ,Si3N4-Fe 0 10%，SiO2 20 30%，其它成分1 8%，其它成分包括CaO、 TiO2,Na2O^K2O,当在硅莫砖中引入0 10%氮化硅铁时，在检测过程中以!^e2O3形式计算在
内。
比较例
特级高铝矾土骨料0 6mmAl2O3 ≥ 85%60%
碳化硅0 ImmSiC ≥ 95%3%
碳化硅≤0.088mmSiC ≥ 95%15%
棕刚玉细粉0%
红柱石粉14%
氮化硅0%
氮化硅铁0%
粘土5%
外加木质素磺酸溶液3%
表2列出了各产品的主要指标。
表2各产品的主要指标
权利要求
1. 一种硅莫氮砖，其特征在于主要原料为高铝矾土、棕刚玉、红柱石、碳化硅、氮化 硅、氮化硅铁、粘土等，外加1 5wt%木质素磺酸溶液为结合剂，高压成型，并经高温烧结 而成，原料中各组分重量百分含量如下特级高铝矾土骨料 0 6謹 Al2O3彡80% 50 70%碳化硅0 Imm SiC ^ 90% 0 20%碳化硅< 0.088mm SiC 彡 90% 0 20%棕刚玉细粉0 10%红柱石粉5 20%氮化硅0 15%氮化硅铁0 10%粘土3 8%。
2.根据权利要求1的硅莫氮砖，其化学成分重量百分含量如下=Al2O360 75%，SiC 0 20% ,Si3N4 0 15% ,Si3N4-Fe 0 10%，SiR 20 30%，其它成分 1 8%，所述的 其它成分包括CaO、Ti02、Na20、K20，当在硅莫砖中引入0 10%氮化硅铁时，在检测过程中 以!^e2O3形式计算在内。
3.根据权利要求1的硅莫氮砖，其中氮化硅中各元素重量百分含量如下Si55 65%、N35 45%、Fe < 3%、0 < 2. 5%。
4.根据权利要求1-3的硅莫氮砖，其中氮化硅铁中各元素重量百分含量如下Si48 53%, N > 30%, Fe 12 16%、0 < 2. 5%。
全文摘要
本发明为水泥回转窑过渡带应用的一种耐火材料定型制品，其经过机压成型、高温煅烧而成，本发明中将氮化硅或氮化硅铁引入传统硅莫砖或硅莫红砖中，由于氮化硅在氧化气氛下开始氧化温度为1300℃，而碳化硅在氧化气氛下的开始氧化温度为800℃，所以能明显改善硅莫砖的抗氧化能力，同时由于氮化硅比碳化硅具有更小的线膨胀系数、更低的导热系数、更强的抗碱侵蚀能力，所以制成的新型氮硅莫砖具有的更低的导热系数，较小的体积变化，更加优异的抗碱侵蚀能力。经本方法制成的硅莫砖在水泥回转窑过渡带上使用，能明显降低筒体温度，不易被氧化，从而延长水泥窑过渡带耐材的使用寿命，寿命可达1.5～2年，特别适用于窑内气氛变化频繁的回转窑的上下过渡带。
文档编号F27B7/20GK102115335SQ20091026611
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者冯运生, 周伟, 周新功, 康华荣, 李献明, 王林俊, 王治峰, 董胜英, 高长贺 申请人:巩义通达中原耐火技术有限公司