[发明专利]含硼铁粉的镁碳质制品

说明书

技术领域

本发明涉及一种含硼铁粉的镁碳质制品，属于冶金用耐火材料技术领域，具体地说是一种镁碳质制品。

背景技术

镁碳砖是以氧化镁和碳为主要成分的耐火材料，含氧化镁60%~95%，碳素1%~40%。由于结合了镁砂和碳素各自的优点，镁碳砖具有优良的抗渣侵蚀性、熔渣渗透性和导热性，主要被用于炼钢转炉的炉衬、出钢口，高功率电炉炉衬，以及炉外精炼炉内衬、盛钢桶渣线等部位，是目前最重要的炼钢用耐火材料之一。

镁碳砖用于高温工作环境，其中的碳素在高温下容易被氧化成CO或CO₂。碳素的氧化是镁碳砖最主要的损毁因素。为抑制镁碳砖中碳的氧化，一般都添加金属抗氧化剂。常用的有铝粉、铝镁合金粉等。高温下上述抗氧化剂在镁碳砖内部产生碳化铝，对镁碳砖的抗热震性有不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁碳质制品，使其抗氧化性、抗热震性和抗冲击性得到同步提高。

按照本发明提供的技术方案，所述含硼铁粉的镁碳质制品按重量百分比计如下：

镁砂65%~94.5%；

碳素1%~25%；

硼铁粉0.2%~6%；

酚醛树脂液2.5%~4%。

按所述配比将镁砂细粉和硼铁粉一起装入混合机中混合，得到预混合细粉；将镁砂颗粒加入轮碾机中，加入酚醛树脂液混合；再加入碳素，继续混合；最后加入预混合细粉，得到含硼铁粉的镁碳质制品粗坯混合料；将混合料称量后放入砖模，用压机成型得到产品砖坯，把砖坯烘烤后出窑包装，得到含硼铁粉的镁碳质制品。

所述镁砂为镁砂颗粒和镁砂细粉。所述硼铁粉为铁元素和硼元素的合金，其中硼元素含量为10%~30%，其余为铁元素及不可避免的杂质。所述硼铁粉目数小于80目。所述碳素为石墨、碳黑中的一种或两种物质的混合物。

本发明的有益效果：采用本发明技术制备的含硼铁粉的镁碳质制品，抗氧化性、抗热震性和抗冲击性均可得到同步提高。

具体实施方式

本发明的技术方案：一种含硼铁粉的镁碳质制品，所述镁碳质制品按重量百分比计如下：

镁砂65%~94.5%；碳素1%~25%；硼铁粉0.2%~6%；酚醛树脂液2.5%~4%；

所述含硼铁粉的镁碳质制品制备步骤如下：

（1）混料：按所述配比将镁砂细粉和硼铁粉一起装入混合机中混合10~20分钟，得到预混合细粉；将镁砂颗粒加入轮碾机中，加入酚醛树脂液，混合4~6分钟；加入碳素，继续混合4~6分钟；再加入预混合细粉，混合10~20分钟后得到含硼铁粉的镁碳质制品粗坯混合料；

（2）成型：将步骤（1）所得混合料称量，在1000吨摩擦压力机砖模成型，180~200℃温度烘烤15~20小时；得到产品砖坯；

（3）将步骤（2）所得的产品出窑包装，即得含硼铁粉的镁碳质制品。

所述镁砂为镁砂颗粒和镁砂细粉，镁砂颗粒粒度为小于等于10mm，镁砂细粉目数小于180目。

所述硼铁粉为铁元素和硼元素的合金，其中硼元素含量为10%~30%，其余主要为铁元素，粒度小于80目。所述碳素为石墨、碳黑中的一种或两种物质的混合物。所述镁碳质制品中含有硼铁粉0.2%~6%。其余主要成分为镁砂和碳素，并使用含酚醛树脂液体结合剂结合。

硼铁粉中含10%~30%的硼元素，其余主要是铁元素。根据硼铁二元相图，硼铁合金在含硼17%时有一个低的共熔点（1149℃），即此时熔点既低于纯铁也低于单质硼。由于硼铁中还含有少量的碳、硅等杂质，其实际熔点还要更低于二元相图所示。

硼铁在镁碳质制品中起到以下作用：

1.提高镁碳质制品的热导率，降低材料内部温度梯度从而减少内部应力。

2.高温下硼铁合金软化、液化抵消材料热膨胀，减少制品的热膨胀率，提高体积稳定性。

3.金属铁与碳素反应生成合金，在中温下产生超塑性，提供一定的蠕变性。

4.硼铁合金氧化后在镁碳砖表面形成B₂O₃并和镁碳砖中的MgO反应生成低熔点的MgO·B₂O₃，在镁碳砖表面形成液相层，阻挡氧气的渗透。

5.金属铁氧化变成氧化铁，体积膨胀，堵塞气孔，可以起到抗氧化剂的作用。氧化铁可以和氧化镁生成高熔点的连续共溶体，进一步起到致密化效果。

6.镁碳砖中结合剂碳化后形成网络状碳结构。金属铁对这种碳结构有催化石墨化作用，可以改善该种碳结构的微观结构、致密度、强度和抗氧化性。

7.随着镁碳砖的损耗，硼元素和铁元素进入钢水，都不产生污染。