[发明专利]一种可膨胀镁碳火泥及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可膨胀镁碳火泥及其制备方法。以质量份计，可膨胀镁碳火泥原料组成包括：电熔镁砂颗粒10～25份，电熔镁砂细粉40～60份，轻烧氧化镁微粉5～10份，可膨胀石墨3～9份，纳米炭黑2～4份，高温沥青粉2～4份，金属Al粉4～8份，单质Si粉2～5份，液态含碳结合剂10～20份，稀释剂5～10份。制备方法包括：将除稀释剂外的原料加热到40～60℃保温，将液态含碳结合剂和稀释剂混匀，加入其他原料混匀得到可膨胀镁碳火泥。本发明还提供了可膨胀镁碳火泥用于粘结转炉出钢口砖中的用途，将可膨胀镁碳火泥用于粘结出钢口座砖和更换砖单砖砖型，粘结好的单砖在80～200℃下烘烤4～8h，得到转炉出钢口座砖和更换砖。

技术领域

本发明涉及炼钢用耐火材料技术领域，具体涉及一种可膨胀镁碳火泥及其制备方法和应用。

背景技术

转炉是钢铁企业炼钢厂最重要的冶金设备，其使用寿命、冶炼效率对于炼钢厂生产节奏、钢产量等方面起决定性的作用。出钢口部位是转炉最为重要的功能性耐材之一，其使用寿命高低对于现场炼钢节奏有重要影响。出钢口部位结构复杂，主要由外座砖、内座砖和更换砖三个部分组成，由于此三种砖型体积和单重较大，难以采用整体成型方式进行生产，故一般是通过将多块单重和体积较小的单砖粘结成一个整体后再进行使用。转炉出钢口使用过程中工况条件非常苛刻，主要简述为如下几方面：

1)转炉出钢过程中座砖一直浸泡在钢水中，且与转炉炉衬使用同寿命，除了要求座砖抗钢水和熔渣侵蚀性能好外，还要求使用过程中整体性能好，防止单砖使用过程中出现脱落的问题；

2)转炉钢水温度高，且钢水中含有游离氧，对出钢口更换砖存在明显氧化作用，要求更换砖具有优异的中高温抗氧化性能；

3)钢水和熔渣高温下会对出钢口更换砖产生明显渗透和侵蚀作用，造成熔损，要求更换砖所用原料高档，致密度高，具备非常优异的抗熔损性能，且对单砖粘结缝处抗侵蚀和渗透提出更高的要求；

4)出钢过程中钢水和熔渣对更换砖内壁产生明显机械冲刷作用，要求更换砖具有优异的中高温强度以抵抗机械冲击，且对单砖粘结缝处抗冲刷性能提出更高的要求。

传统用于粘结出钢口单砖的粘结剂一般采用环氧树脂或酚醛树脂，粘结后具有很高的常温强度，方便运输过程及现场安装。但出钢口使用过程中，环氧树脂或酚醛树脂在中高温下发生裂解而失去强度和结合性能，同时结合剂裂解后产生较大收缩，单砖与单砖之间粘结缝处形成孔洞和间隙，导致使用过程中容易成为钢水和熔渣冲刷和侵蚀通道，很容易出现凹陷而影响使用寿命。另外，因单砖与单砖之间无粘结性变成分散体，导致使用过程中很容易出现脱落或漂砖等问题。

而传统用于炼钢热工设备耐材砌筑所用的火泥一般较多使用硅质、粘土质、高铝质、铝镁质、镁铝质、镁质等，使用磷酸盐和水作为结合剂，加水量一般在25wt％左右。该类火泥粘接性偏差，烘烤过程中水分全部挥发形成大量孔洞，在高温下几乎没有粘结强度，容易造成砌筑砖缝处受到钢水和熔渣侵蚀和渗透，造成砖缝处优先熔损，从而影响使用寿命。另外，镁质火泥或者镁铝火泥的保水性差，导致火泥的施工时间有时不能达到砌筑的要求。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种可膨胀镁碳火泥，特别适用于转炉出钢口砖粘结，制备方法简单，流动性能好，常温下粘结强度高，在出钢口砖使用过程中镁碳火泥仍保证很高的粘结强度、抗钢水和熔渣冲刷、侵蚀及渗透性能，同时在低温、中温和高温下产生体积膨胀，避免出钢口使用过程中砖缝处出现异常冲刷凹陷、熔损及脱落等问题，能够大幅度提高出钢口的使用寿命。

具体技术方案如下：

一种可膨胀镁碳火泥，以质量份计，原料组成包括：

所述可膨胀石墨是鳞片石墨通过强酸氧化插层处理得到，在300～1000℃温度下体积自由膨胀可达到20～200倍。