[发明专利]一种低碳镁碳砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于镁碳砖耐火材料技术领域。具体涉及一种低碳镁碳砖及其制备方法。

背景技术

近年来，世界各国都在大力发展炉外精炼工艺，低碳钢和超低碳钢的产量越来越高。为了提高钢的品质，解决镁碳耐火材料使用时面临的增碳等问题，低碳镁碳耐火材料成为镁碳耐火材料新的发展热点。

通常认为C≤8％的镁碳砖为低碳镁碳砖。低碳镁碳砖中由于碳含量的减少，石墨原本具有的大热导率、热膨胀系数小和弹性模量低的特点则体现不出，导致低碳镁碳砖的抗热震性变差；同时低碳镁碳砖的工作面与炉渣之间的润湿角减小，不能有效防止炉渣侵入砖组织内，导致镁碳砖的抗渣渗透性变差。

为解决低碳镁碳砖抗热震性、抗侵蚀性差的缺点，国内外研究人员做了大量研究：“含防氧化剂‘C-TiN复合粉体’的镁碳砖及其生成方法”(CN200610046434)采用“C-TiN复合粉体”作为抗氧化剂，改善了材料的抗渣性、抗氧化性等，但其氮化钛的合成是在通氮气的保护气氛下进行，成本相对较高，且TiN在使用气氛下，会与CO和N₂反应产生脱熔，对材料性能不利；“一种含碳耐火材料的抗氧化剂”(ZL99107800)技术，由0.15～10％(重量)的锌粉或锌粉和铝、镁、硅、硅钙粉、碳化硅、碳化硼、镁铝合金粉、氮化硅粉中的至少一种组成。该抗氧化剂虽然抗氧化效果较好，但其同样会降低镁碳砖的抗侵蚀性；“一种非氧化物复合低碳镁碳砖”(CN101037341A)采用镁砂及非氧化物制备，其中非氧化包括阿隆、镁阿隆、氮化硅、氮化铝中的一种或多种组成，改善了低碳镁碳砖的抗热震性、抗侵蚀性，但其所含的氮化铝易水化，阿隆、镁阿隆等易氧化，对材料性能不利。

另外，在基质中引入不同形态纳米尺度的炭黑(单球型、聚集型)和复合石墨化炭黑(Takanaga S et al.Nano-tech refractories2：The application of the nano structural matrix toMgO-C brick.Proc of the UNITECR，Japan，2003：521～524)，所制得的低碳镁碳砖，抗热震性、抗氧化性、抗渣性以及导热性与传统镁碳砖相比均有明显的改善和提高，但该技术目前尚处于试验阶段，且纳米炭黑在基质中的分散也是一大难题。

以上方法制备低碳镁碳材料，都是从添加剂的角度考虑来提高材料的性能，因而其制备成本高，材料的应用范围狭窄，工业化生产程度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种体积密度高、抗侵蚀性、抗热震性能优良、工艺简便、工业化程度高、成本低的低碳镁碳砖及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先将64～76wt％的电熔镁砂颗粒、18～30wt％的电熔镁砂细粉、1～6wt％的鳞片石墨和1～5wt％的抗氧化剂混合，外加2～5wt％的酚醛树脂进行混练；然后进行成型和干燥，制成低碳镁碳砖。其中：电熔镁砂颗粒的级配是：3～2mm为26～30wt％、2～1mm为21～26wt％、1～0.088mm为17～20wt％。

所述的抗氧化剂为Al粉、Mg粉、Si粉、B₄C粉、CaB₆粉中的一种或一种以上。

所述的成型为机压成型，成型压力为150～300MPa。

由于采用上述技术方案，本发明增大了电熔镁砂颗粒含量，减少了电熔镁砂细粉含量，使得电熔镁砂总的比表面积降低，基质中石墨相对积聚，具有与高碳镁碳砖相似的结构特征。故所制备的低碳镁碳砖具有体积密度高、抗侵蚀性好、抗热震性能优良、工艺简便、工业化程度高的特点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。

实施例1  一种低碳镁碳砖的制备方法：先将先将64～69wt％的电熔镁砂颗粒、25～30wt％的电熔镁砂细粉、4～6wt％的鳞片石墨和1～3.5wt％的抗氧化剂混合，外加2～3wt％的酚醛树脂进行混练，然后进行成型和干燥，制得低碳镁碳砖。其中：电熔镁砂颗粒的级配是：3～2mm为26～28wt％、2～1mm为21～23wt％、1～0.088mm为17～18wt％。

本实施例为液压机成型，压力为200～250MPa；抗氧化剂为Al粉和B₄C粉的混合粉。