[发明专利]等离子枪用导电镁碳砖

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，具体地说是一种等离子枪用导电镁碳砖。

背景技术

连铸区域通过等离子枪加热来控制中间包内钢水的过热度，使中间包内钢水的过热度维持在15℃左右，当过热度在12～15℃时，等离子枪采用低电流控制来弥补钢水的温度散失，使过热度维持在当前的水平；当中间包内钢水过热度低于10℃时，采用强电流控制对中间包内钢水加热，使钢水的过热度提高至15℃的水平。

中间包内钢水导电与外部的连接主要通过在内部所砌筑的导电镁碳砖来实现。随着高牌号高品级钢产量的不断增加，现有中间包用导电镁碳砖的缺点显露出来，主要表现在：

(1)由于高牌号高品级钢在浇注过程中的断面仅有1100mm，拉速只能维持在1.1m/min的水平，每炉300T的钢水实现四炉连浇，一个中间包使用的时间长达280min；如果持续采用等离子枪加热中间包内的钢水，将导致中间包内导电镁碳砖的熔损严重，浇注炉数只有20多炉时就必须对中间包内导电镁碳砖进行重新砌筑作业，现有的导电镁碳砖一方面不能满足高牌号高品级钢的使用要求，另一方面也导致高品级钢成本增加。

(2)当中间包内钢水温度过低，使用强电流来提高中间包内钢水的温度时，如果电流强度达到1200A以后，导电砖的熔损严重，需要对导电镁碳砖质量进行提高。

现有等离子枪用导电镁碳砖由大结晶电熔镁砂、碳素含量小于等于98％的普通石墨、结合剂和抗氧化添加剂材料组成，其中，石墨颗粒的粒度为50～150微米；结合剂为传统的酚醛树脂，残碳率低，仅 40～45％，低残碳率的酚醛树脂在高温烧蚀过程中降解严重，容易在材料中产生较多的孔洞和开裂使材料很快损耗；抗氧化添加剂为Al粉、Si粉和镁铝粉中的一种或多种组合。导电镁碳砖的导电性能主要依赖于石墨，由于现有导电镁碳砖中的石墨采用普通粒度级别的石墨，且抗氧化添加剂采用了Al粉、Si粉和镁铝粉中的一种或多种组合，采用这种材质的抗氧化添加剂在高于1400度容易失效，致使导电镁碳砖的电阻率升高，使用寿命不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等离子枪用导电镁碳砖，该镁碳砖电阻率低、导热系数低、耐压强度高、耐钢水和熔渣的侵蚀，且使用寿命长。

本发明是这样实现的：一种等离子枪用导电镁碳砖，所述导电镁碳砖由下述重量百分比的原料组成：

MgO含量大于98％的高纯镁砂，80～90％；

粒度小于10微米，C含量大于等于99.2％的高纯石墨，6～15％；

结合剂，3.5～4.5％；

抗氧化添加剂，0.5～1％，

其中，所述的结合剂为改性酚醛树脂，所述的抗氧化添加剂由Al粉、Si粉和B₄C组成。

本发明利用了导电镁碳砖的电导特性，采用微米级石墨的高膨胀性对耐火材料导电性能的影响，实现了导电镁碳砖电阻率的降低，导电镁碳砖的导电特性是：导电镁碳砖的导电性能与石墨颗粒的大小直接相关，随着导电石墨体积的减小，即比表面积的增大，电导的渗滤阈值逐渐减小，达到相同电导率所需要的石墨的量也逐渐减少。产生这一现象的原因是：在高分子母体中起导电作用的是石墨形成的导电网络；当石墨的含量比较低的时候，导电网络没有形成，因此材料的电导率保持在绝缘体的范围内；随着石墨量的增加，在某一个临界值，导电石墨可以发生接触从而形成最低限度的导电网络，这时的石墨含量的比值就是渗滤阈值。之后随着石墨的继续增加，电导率逐渐接近 石墨的本体电导率。本发明所用的石墨为颗粒度小于10微米的高纯石墨，微米级的高纯石墨与现有50～150微米的石墨相比具有高膨胀性，由此可知，通过膨胀后使石墨的颗粒比表面积大大增加，可以提高石墨对导电镁碳砖导电性的贡献。

本发明采用的结合剂为高残碳量的改性酚醛树脂，其残碳量为52～54％，它是具有石墨化结构的酚醛树脂，这种结构不仅使导电镁碳砖具有良好的导电性、抗侵蚀性和抗氧化性，而且还使导电镁碳砖具有良好的导热性，与熔渣的不浸润性，优良的抗热震稳定性能，同时高残碳量也使导电镁碳砖的致密度和耐压强度提高。

本发明采用的抗氧化添加剂为Al粉、Si粉和B₄C的组合物，抗氧化试验表明，加入的B₄C可明显提高导电镁碳砖的抗氧化性能。

具体实施方式

一种等离子枪用导电镁碳砖，所述导电镁碳砖由下述重量百分比的原料组成：

MgO含量大于98％的高纯镁砂，80～90％；

粒度小于10微米，C含量大于等于99.2％的高纯石墨，6～15％；