[发明专利]一种钢包镁碳砖用保护材料及其应用方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种钢包镁碳砖用保护材料及其应用方法。

背景技术

钢包是用于炼钢厂、铸造厂在电炉或转炉前承接钢水的容器，内切耐火砖，该耐火砖通常为镁碳砖。镁碳砖(MgO-C)是由氧化镁和炭素材料为主要原料、添加酚醛树脂、沥青等炭质结合剂压制而成的耐火材料。在装入高温钢水前用煤气作为燃料烘烤到1200℃左右，历时12-24小时。其中100-500℃的温度范围历时最长，达到整个烘烤时间的三分之二以上。在100-500℃的烘烤过程中，镁碳砖中的炭质结合剂碳化形成网状碳骨架，将耐火材料中的氧化镁粒子、石墨粒子牢固地结合在一起。与此同时，放出大量的水和其他挥发性气体。但是，由炭质结合剂碳化而形成的网状碳骨架在300℃以上开始与气氛中的氧、二氧化碳反应形成CO₂、CO等气体挥发掉，形成厚度20-30mm疏松-粉化的脱碳层。该脱碳层因机械震动剥落、或者在钢包接受第1炉钢水时全部被冲刷进入熔融钢水和渣中而消耗掉。

所以，如何防止镁碳砖中的碳在钢包烘烤过程中被氧化，提高镁碳砖的使用寿命，是急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢包镁碳砖用保护材料，这种保护材料涂覆在镁碳砖的表面，有效防止镁碳砖中的碳在钢包烘烤过程中被氧化而破坏其结构强度，延长镁碳砖的使用寿命。

本发明的另一个目的是提供上述钢包镁碳砖用保护材料的应用方法。

为了实现以上技术效果，本发明是通过如下技术方案实现：

一种钢包镁碳砖用保护材料，其特征在于：该保护材料中含有如下重量百分数计的原料：

钢包烘烤温度为300℃-500℃，保护材料中的炭黑的氧化，阻止氧气、二氧化碳向镁碳砖表面的传递。

所述炭黑的粒径小于20μm，平均粒径为2-5μm。优选的，所述炭黑的粒径小于10μm。炭黑的粒径越小，氧化开始温度越低，但是，随着使用原料的粒径变小，分散会变得困难。如果其粒径大于20μm，在二氧化碳气氛中开始氧化温度高，起不到在300℃时，通过炭黑自身开始氧化来保护镁碳砖中炭质结合剂的目的。

优选的，所述炭黑的含量占原料总量的10wt％-17wt％。合适的活性炭黑的含量，既能保证氧化彻底，又分散均匀，还能保证有足够的炭黑在300℃-500℃温度范围内通过自身氧化保护镁碳砖中的碳不被氧化，又能在保护材料中分散均匀。

碳酸锂和硼酸反应生成低熔点硼酸锂。如果硼酸含量低于2wt％，硼酸锂组分太低，薄膜软化温度高，不能在500℃左右使活性炭黑氧化形成的孔隙闭合，形成致密的保护薄膜；如果其含量高于8wt％，在300℃以上时，因过量的氧化硼的挥发导致保护薄膜脱落。如果碳酸锂的含量低于7wt％，保护材料中残留过量的硼酸，在300℃左右硼酸大量的挥发将造成保护涂膜的剥落。如果其含量高于24wt％，氧化锂-氧化硼玻璃相软化温度太高，不利于500℃左右保护膜孔隙的闭合。

优选的，硼酸加入量为原料总重量的3wt％-6wt％；碳酸锂的加入量为原料总重量的9wt％-17wt％。

二氧化钛作为成膜材料组分加入，在高温下与镁碳砖表面的氧化镁形成固溶体，提高致密保护层的致密性和耐热温度。如果二氧化钛的含量低于3wt％，则保护薄膜的致密性不好；如果二氧化钛含量高于13wt％，将使保护薄膜的软化温度提高，不利于在500℃保护薄膜孔隙的闭合。优选的，二氧化钛的加入量占原料总量的5wt％-10wt％。

所述二氧化钛的粒径为0.5-2μm，二氧化钛的粒径过大，其在水溶液中的稳定性不好，长期放置易产生沉淀分离。

所述氮化硼为六方氮化硼，其粒径为1-10μm。如果其粒径大于10μm，在水溶液中的稳定性不好，长期放置易产生沉淀分离。粒径小于1μm，容易在低温发生氧化。

三氧化二铝作为成膜材料组分加入，在高温下与镁碳砖表面的氧化镁形成固溶体，提高致密保护层的致密性和耐热温度。如果三氧化二铝的含量低于2wt％，则保护薄膜的致密性不好；如果三氧化二铝含量高于7wt％，在高温下与氧化镁形成镁铝尖晶石，造成保护层脱落。

优选的，所述三氧化二铝的加入量占原料总重量的2wt％-6wt％。

氯离子吸附在炭黑的微细孔中，降低炭黑的开始氧化温度。所述氯化物优选为氯化钠、氯化钙或氯化镁中的一种或几种。在保护材料中，氯化物的含量低于0.2wt％，达不到降低炭黑开始氧化温度的目的；如果其含量高于2wt％，在室温下涂膜不易干燥。优选的，所述氯化物占原料总量的0.5wt％。