[发明专利]一种镁钙碳复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种镁钙碳复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，MgO-C耐火材料已被广泛的应用于有色金属和钢铁冶炼设备新型炉衬材料。由于石墨具有良好的导热性能、不易被熔渣润湿，因而碳复合材料具有热震性能好、抗渣侵蚀性好的特点，在上世纪后期在耐火材料使用寿命大幅提高中起到了至关重要的作用。

随着能源、资源的日益短缺，洁净钢生产发展的需要，人们的观念从单纯追求耐火材料的使用寿命转移到并同时考虑能源、资源的节约以及耐火材料对钢质量的影响。传统MgO-C耐火材料中的石墨加入量在12%以上，由于大量石墨的存在，在使用过程中热量损失较大，一方面造成宝贵的石墨资源浪费，一方面造成能源浪费，而且对生产洁净钢也有一定的影响。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种能耗低、抗侵蚀性和抗热震性较强、对钢水起到一定净化作用的镁钙碳复合材料及其制备方法。

具体方案为：

一种镁钙碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A．将1～7wt%的合成石墨粉体、55～90wt%的镁砂、5～40wt%的无水活性石灰石细粉、2～5wt%的结合剂搅拌混合，压制成型，得到生坯；

B．将生坯烘烤2～24小时，得到镁钙碳复合材料。

进一步的，步骤A中所述的高温材料用石墨粉体是由70～98wt%的石墨粉和2～30wt%的含硅物质搅拌混合2～10分钟后，自然干燥24小时后，再于110～300℃条件下热处理5～24小时，自然冷却，即得高温材料用石墨粉体，且其粒径为3～600μm。

进一步的，步骤A中所述的镁砂为电熔镁砂颗粒、烧结镁砂颗粒、电熔镁砂细粉或烧结镁砂细粉中的一种以上。

进一步的，所述的镁砂中的MgO含量≥94wt%；电熔镁砂颗粒和烧结镁砂颗粒的粒径为0.2～10mm，电熔镁砂细粉和烧结镁砂细粉的粒径为2～200μm。

进一步的，所述的无水活性石灰石粉体中的CaO含量≥53wt%，其粒径为1～20μm。

进一步的，所述的结合剂为酚醛树脂、沥青、酚醛树脂和沥青的混合物、酚醛树脂和六次甲基四胺的混合物中的任意一种；其中，酚醛树脂的残碳率≥40%。

进一步的，步骤B中所述的烘烤温度为150～350℃。

由于采用上述技术方案，本发明在制备过程中引入一定数量的极细的无水活性石灰石细粉。在使用过程中，镁钙碳复合材料中的结合剂在较低温度下首先炭化并形成小气孔通道，在较高温度下，无水活性石灰石分解释放出CO₂气体与CaO起到的作用有：（1）生成的气体从结合剂炭化形成的气孔排出并在材料中形成微孔，降低材料的热导率，并且微孔的形成使材料的强度提高，同时有利于提高材料的热震稳定性能；（2）分解出的CaO对钢液中S、P元素有显著的净化效果。

本发明所制备的镁钙碳复合材料既具有高熔点、较强抗氧化性、热震稳定性、抗冶金熔渣和金属熔体的渗透和侵蚀能力，与传统材料相比，热量损失少，以利于降低能耗，同时具备净化钢液的功能。本发明所制备的镁钙碳复合材料适用于冶金炉及容器内衬。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，现将本具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：

以下实施例中所述的高温材料用石墨粉体为70～98wt%的石墨粉和2～30wt%的含硅物质搅拌混合2～10分钟后，自然干燥24小时得到的高温材料用石墨粉体，且其粒径为3～600μm；镁砂中的MgO量≥94wt%；电熔镁砂颗粒和烧结镁砂的粒径为0.2～10mm，电熔镁砂细粉和烧结镁砂细粉的粒径为2～200μm；无水活性石灰石粉体中的CaO量≥53wt%，其粒径为1～20μm；酚醛树脂的残碳率≥40%。

实施例1

一种镁钙碳复合材料及其制备方法。先将55～60wt%的电熔镁砂颗粒、10～15wt%的烧结镁砂颗粒、10～15wt%的烧结镁砂细粉、5～10wt%的无水活性石灰石细粉、1～3wt%的高温材料用石墨粉体、2～4wt%的结合剂搅拌混合，压制成型：然后在150～230℃条件下烧烤15～24小时，制得一种镁钙碳复合材料。

本实施例中：结合剂为酚醛树脂。

实施例2