[发明专利]一种利用钢纤维增韧定形含碳耐火材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种成本低廉、工艺简单、使用寿命长，并具有高韧性、抗冷热循环能力好、抗腐蚀好,利用钢纤维增韧定形含碳耐火材料的制备方法。本发明创新地把钢纤维引入定形含碳耐火材料，对含碳耐火材料混料工艺、成形工艺进行巧妙地调整，并对纤维加入量、长径比、引入方式以及取向分布等进行优化,同时,又利用含碳耐火材料在高温下内部为还原性气氛这一特殊性，对钢纤维能够起到很好的保护作用，使其在服役温度下不产生氧化，仍以金属态形式存在，因此其增韧增强作用更够更好地发挥作用。

技术领域

本发明涉及一种含碳耐火材料，尤其涉及一种利用定形含碳制品在高温下内部还原性气氛环境对钢纤维等金属材料的保护，从而加入钢纤维来增韧定形含碳耐火材料的制备方法。

背景技术

定形含碳耐火材料是耐火材料中的一大类，主要特点为含有一定质量比例（5~20%）的鳞片石墨，通常采用酚醛树脂做结合剂，采用压制成形工艺制成，只需低温烘烤，无需高温烧成。该类材料是炼铁及炼钢系统用耐火材料的主要构成部分。

按照材质，含碳耐火材料可分为以下材质：

（1）铝碳化硅碳质（Al₂O₃-SiC-C），主要原料为刚玉、矾土、碳化硅、石墨。主要应用于炼铁系统高温容器，如铁水包、鱼雷罐等工作衬。

（2）镁碳质（MgO-C），主要原料为镁砂、石墨，以及铝粉、硅粉、碳化硅粉、碳化硼等抗氧化剂。主要应用于炼钢系统高温容器，如转炉、电炉、钢包等工作衬。

（3）铝镁碳质（Al₂O₃-MgO-C）、镁铝碳质（MgO-Al₂O₃-C），主要原料为刚玉、矾土、镁砂和石墨，还有少量抗氧化剂。主要用于炼钢系统钢包的非渣线部位，如熔池、包底等。

耐火材料在使用中需经受频繁的冷热循环以及极高的温度梯度（热端接触钢水、冷端接触环境，内部温差极大），使其常因热应力过大而损毁。如何提高韧性是目前定形耐火材料的研究重点。

除去配方设计方面的优化，在耐火材料中引入纤维来实现增韧是常用办法，但目前仅用于不定形耐火材料，如在一些耐磨浇注料、钢包座砖浇注料中引入钢纤维（通常为标准446#钢纤维），但在定形耐火制品里，加入金属纤维来增韧具有很高的技术难度，实例尚未见报道。最需要解决的问题是金属纤维如何引入以及避免氧化。部分定形制品在制备过程中，需要高温烧成，且烧成环境和使用环境均为氧化性气氛，金属类材料会因氧化损毁；对于不烧定形制品而言，金属纤维同样面临着使用中可能被氧化以及如何在制品成形中引入的问题。金属纤维引入不均匀、数量不合理不仅起不到增韧的作用，对耐火性能会有负面影响。此外，在解决引入问题的前提下，金属纤维在高温使用环境下被氧化也将失去增韧和增强作用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题及难题，提供一种成本低廉、工艺简单、使用寿命长，并具有高韧性、抗冷热循环能力好、抗腐蚀好, 利用钢纤维增韧定形含碳耐火材料的制备方法。

这种利用钢纤维增韧定形含碳耐火材料的制备方法：

步骤一、混料工艺；使用轮碾机混料，加料顺序为：先加入骨料→树脂→抗氧化剂→石墨→细粉，混和搅拌均匀后，得到混合料，再在混合料中加入钢纤维，钢纤维加入时，在轮碾机加料口，采用筛网人工逐步筛入轮碾机；或在轮碾机设钢纤维加入带筛网和振动功能装置，待钢纤维全部筛落入轮碾机后，继续混合2-3min，得到含钢纤维的混合料；

步骤二、成形工艺；

在模具里倒料时，首先以筛网在模具底部筛入一层厚度约1~2mm的底料，底料不含钢纤维，往模具内加入含有钢纤维的混合料，并摊平后，以磁铁吸附去裸露在表面的钢纤维，再以正常压砖制度压制成形；

步骤三、成形后, 在200℃左右烘烤24小时, 即得到这种利用钢纤维增韧定形含碳耐火材料。