[发明专利]含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含尖晶石‑铝酸钙复相材料的镁碳材料及其制备方法。其技术方案是：以75～90wt％的镁砂、1～10wt％的尖晶石‑铝酸钙复相材料、2～12wt％的石墨、1～6wt％的铝硅合金粉为原料，外加所述原料2～8wt％的结合剂，搅拌均匀，压制成型，在150～300℃条件下烘烤4～24小时，冷却，制得含尖晶石‑铝酸钙复相材料的镁碳材料。本发明工艺简单，所制备的含尖晶石‑铝酸钙复相材料的镁碳材料不仅具有优良的抗氧化性、热震稳定性能和高温抗折强度的特点，且使用寿命长和能降低对钢水碳含量的影响，适用于冶金炉及容器的内衬。

技术领域

本发明属于镁碳耐火材料技术领域。尤其涉及一种含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料及其制备方法。

背景技术

氧化物－非氧化物复合材料是耐火材料发展的重要方向。镁碳砖是以高熔点碱性氧化物氧化镁(熔点2800℃)和难以被炉渣侵润的高熔点碳素材料作为原料，加入非氧化物添加剂，用炭质结合剂结合而成的不烧碳复合耐火材料。镁碳砖主要用于转炉、交流电弧炉、直流电弧炉的内衬，钢包的渣线等部位。镁碳砖作为一种复合耐火材料，具有良好的耐高温性能、抗渣能力强、抗热震性好和高温蠕变低的特点。MgO-C耐火材料已成为钢铁工业用重要的耐火材料，被广泛用于冶金炉及容器的内衬。

传统的镁碳材料由于其中的石墨在使用过程中容易氧化，使得材料的结构被破坏，失去石墨的镁碳材料在使用中很容易被熔渣和熔钢所侵蚀，从而降低了材料的服役性能。另一方面，由于镁砂的热膨胀系数较大，使得镁碳砖在使用过程中会出现裂纹和剥落，给安全生产带来隐患。

上世纪后期，耐火材料使用寿命的大幅度提高，碳复合耐火材料起了重要作用，但是，随着纯净钢、超低碳钢生产的发展，人们的观念从单纯追求耐火材料的长寿命转移到同时需要考虑耐火材料对钢质量的影响，碳的存在带来了一些新的问题。首先是使熔钢的增碳问题。由于碳复合材料中的碳在高温下可以溶解到钢水中，导致钢水中的碳含量增加，从而影响钢材的质量。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足，目的是提供一种工艺简单的含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料的制备方法，用该方法制备的含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料不仅具有量好的抗氧化性、热震稳定性能和高温抗折强度，且使用寿命高和能降低对钢水碳含量的影响。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：以75～90wt％的镁砂、1～10wt％的尖晶石-铝酸钙复相材料、2～12wt％的石墨、1～6wt％的铝硅合金粉为原料，外加所述原料2～8wt％的结合剂，搅拌均匀，压制成型，在150～300℃条件下烘烤4～24小时，冷却，制得含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料。

所述镁砂为电熔镁砂和烧结镁砂中的一种以上；所述镁砂为镁砂颗粒和镁砂细粉的混合物，其中：镁砂颗粒的粒径为0.3～9mm，镁砂细粉的粒径为1～300μm，镁砂颗粒和镁砂细粉的混合物中的镁砂颗粒∶镁砂细粉的质量比为(1～2.5)∶1。所述镁砂的MgO含量≥95wt％。

所述尖晶石-铝酸钙复相材料为尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒、或为尖晶石-铝酸钙复相材料细粉、或为尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒和尖晶石-铝酸钙复相材料细粉的混合物，其中：尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒的粒径为0.3～9mm，尖晶石-铝酸钙复相材料细粉的粒径为1～300μm，尖晶石-铝酸钙复相材料混合物中的尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒∶尖晶石-铝酸钙复相材料细粉的质量比为(1.5～2.5)∶1。所述尖晶石-铝酸钙复相材料中：MgO的含量≥15wt％；Al₂O₃的含量≥65wt％；CaO的含量≤15wt％。

所述结合剂为酚醛树脂、或为沥青、或为酚醛树脂和沥青的混合物。

所述石墨的粒度为1～200μm；所述石墨的C含量≥90wt％。

所述铝硅合金粉的粒度为1～200μm，所述铝硅合金粉的Al含量≥60wt％。