CN101348377B - 用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法。所采用的技术方案是:将镁橄榄石和C粉按摩尔比为1~4∶3~6混合,外加上述混合料1~10wt%的结合剂,经搅拌、成型和干燥后,在还原气氛下经1450~1700℃×2~8h合成MgO-SiC-C质材料;再将该合成材料按0~27%wt的5~3mm颗粒、18~50wt%的3~1mm颗粒、15~38wt%的1~0mm颗粒和30~45wt%的0.1~0mm细粉混合,外加3~8%的结合剂,搅拌均匀;或制成MgO-SiC-C质耐火涂抹料、或喷补料、或不烧耐火砖、或烧成耐火砖。本发明生产成本低、工艺简单;所制备的耐火材料性能优良,应用范围广。

Description

用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法
技术领域
[0001] 本发明属于MgO-SiC-C质耐火材料领域。尤其涉及一种用MgO-SiC-C质材料制备 耐火材料的方法。
背景技术
[0002] MgO-SiC-C质复合耐火材料具有优良的耐高温性能和热稳定性能,是有色金属和 钢铁冶炼设备的新型炉衬材料,尤其适用于生产低碳钢和超低碳钢等洁净钢的钢包内衬与 精炼炉衬。用MgO-SiC-C质复合耐火材料取代MgO-C质材料,可克服因炉衬材料对钢水的 增C影响,有利于钢的质量,具有良好的使用效果。
[0003] 现有的MgO-SiC-C质耐火材料的生产制备方法是用镁砂和工业SiC为主要原料, 以酚醛树脂为结合剂(ZL200610019553. 7),采用机械混合后经压制成型而生产的,这类方 法的优点是用工业SiC代替石墨(C),以保证材料的抗侵蚀性和抗热震性能,问题是镁砂资 源日益紧张,镁砂和工业SiC的市场价格越来越高,MgO-SiC-C质耐火材料的生产成本也随 之不断提高;另外,MgO和SiC是通过酚醛树脂结合的,酚醛树脂在高温下碳化,结合作用较 弱,影响材料的高温强度和抗冲刷性。
发明内容
[0004] 本发明的任务是提供一种生产成本低、工艺简单的用合成的MgO-SiC-C质材料制 备耐火材料的方法,用该方法制备的耐火材料性能优良,应用范围广。
[0005] 为实现上述任务,本发明所采用的技术方案是:首先采用申请人的“镁橄榄石-C 合成的MgO-SiC-C质材料及其制备方法”(CN200810048257. 9)专利技术:按摩尔比先将 1〜4mol的镁橄榄石矿粉和3〜6mol的C粉混合,外加上述混合料4〜IOwt %的结合 齐U,搅拌或混碾10〜30分钟,经压制成型后干燥,然后在还原气氛下烧结,烧结温度为 1450〜1700°C,保温时间为2〜8小时,得合成的MgO-SiC-C质材料,其特征在于先将合成 的MgO-SiC-C质材料加工成5〜3mm、3〜1mm、1〜0_和0. 1〜0_级别的颗粒或细粉, 再将0〜27 % wt的5〜3mm颗粒、18〜50wt %的3〜Imm颗粒、15〜38wt %的1〜Omm 颗粒和30〜45衬%的0. 1〜Omm细粉混合,外加3〜8衬%的结合剂;然后
[0006]—或再外加2〜5wt %的0. 1〜Omm膨润土细粉作塑性剂,搅拌均勻,制成 MgO-SiC-C质耐火喷补料;
[0007] ——或再外加1〜的纸纤维,搅拌均勻,制成MgO-SiC-C质耐火涂抹料;
[0008] ——或搅拌均勻,经混碾、成型和150〜180 °C X8〜16小时热处理,制成 MgO-SiC-C质不烧耐火砖;
[0009] ——或搅拌均勻,经成型和干燥后于1450〜1700°C X4〜24小时烧成,制成 MgO-SiC-C质耐火砖。
[0010] 所述的结合剂或为酚醛树脂,或为三聚磷酸钠与六偏磷酸钠的混合剂,或为木质 素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯醇中的一种或一种以上的混合剂。上述结合剂中,除酚醛树脂、三聚磷酸钠与六偏磷酸钠的混合剂外,其余结合剂在 使用时先调制成水溶液。
[0011] 由 于采用上述技术方案,本发明所采用合成的MgO-SiC-C质材料中,工业炭粉原 料来源广泛、镁橄榄石矿的资源丰富,不仅可有效解决镁砂资源紧缺的问题,且生产成本 低、工艺简单。
[0012] 本发明所制备的耐火材料,由于SiC是在该材料内部由镁橄榄石和C反应生成的, 与MgO结合良好,有利于提高材料的性能。SiC不仅是非常耐高温的材料,具有优良的抗渣 性能,而且热膨胀率很低,可防止在使用中由于反复加热冷却产生内应力过大而引起炉衬 材料的开裂和剥落。另外,在高温使用条件下部分SiC氧化变成气态SiO迁移到砖的表层, 然后又与高温空气反应氧化变成固态的SiO2,可填塞炉衬材料的表面孔隙,使衬体材料表 层致密化,阻止渣的渗透,减缓材料的蚀损,延长使用寿命。因此,本发明所制备的耐火材料 性能优良,应用范围广。
具体实施方式
[0013] 下面结合具体实施方式对本发明做进一步描述,并非对本发明保护范围的限制。
[0014] 实施例1
[0015] 一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法。首先采用申请人的“镁橄 榄石-C合成的MgO-SiC-C质材料及其制备方法” (CN200810048257. 9)专利技术,按摩尔比 先将1〜4mol的镁橄榄石矿粉和3〜6mol的C粉混合,外加上述混合料4〜IOwt %的结 合剂,搅拌或混碾10〜30分钟,经压制成型后干燥;然后在还原气氛下烧结,烧结温度为 1450〜1700°C,保温时间为2〜8小时,得合成后的MgO-SiC-C质材料。
[0016] 先将合成的MgO-SiC-C质材料加工成5〜3mm、3〜1mm、1〜Omm禾Π 0. 1〜0_级 别的颗粒或细粉,再将40〜50%的3〜Imm颗粒、15〜25%的1〜Omm颗粒和35〜45% 的0. 1〜Omm细粉混合,外加3〜6%的酚醛树脂作结合剂,搅拌均勻。然后用混碾机混碾 15〜30分钟后用压砖机成型,最后经150〜160°C X 12〜16小时热处理,制成MgO-SiC-C 质不烧耐火砖。
[0017] 实施例2
[0018] 一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法。所采用的合成材料及颗粒 级同实施例1。再将20〜27%的5〜3mm颗粒、18〜25%的3〜Imm颗粒、15〜23%的 1〜Omm颗粒和35〜45%的0. 1〜Omm细粉混合,外加3. 5〜6%的酚醛树脂作结合剂,搅 拌均勻。然后用混碾机混碾15〜30分钟后用压砖机成型,最后经160〜180°C X8〜12 小时热处理,制成MgO-SiC-C质不烧耐火砖。
[0019] 实施例3
[0020] 一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法。所采用的合成材料及颗粒 级同实施例1。再将40〜50%的3〜Imm颗粒、15〜25%的1〜Omm颗粒和35〜45%的 0. 1〜Omm细粉混合,外加4〜6%的木质素磺酸钙或木质素磺酸钠水溶液作结合剂,搅拌 均勻。然后用压砖机成型,经60〜110°C X24h干燥后于1450〜1700°C X4〜8小时烧 成,制成MgO-SiC-C质耐火砖。
[0021] 实施例4[0022] 一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法。所采用的合成材料及颗粒 级同实施例1。再将20〜26%的5〜3mm颗粒、18〜25%的3〜Imm颗粒、15〜23%的 1〜Omm颗粒和35〜45 %的0. 1〜Omm细粉混合,外加4〜7 %的亚硫酸纸浆废液或聚乙烯 醇水溶液作结合剂,搅拌均勻。然后用压砖机成型,经60〜110°C X24h干燥后于1450〜 17000C X4〜8小时烧成,制成MgO-SiC-C质耐火砖。
[0023] 实施例5
[0024] 一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法。所采用的合成材料及颗粒 级同实施例1。再将30〜40%的3〜Imm颗粒、25〜35%的1〜Omm颗粒和30〜40%的 0. 1〜Omm细粉混合;以上述物料为基础,外加3. 5〜6 %的三聚磷酸钠或六偏磷酸钠作结 合剂,再外加2. 5〜5%的0. 1〜Omm膨润土细粉作塑性剂。将上述物料搅拌混合均勻,制 成MgO-SiC-C质耐火喷补料。
[0025] 实施例6
[0026] 一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法,所采用的合成材料及颗粒 级同实施例1。再将25〜35%的3〜Imm颗粒、30〜38%的1〜Omm颗粒和30〜38%的 0. 1〜Omm细粉混合,以上述物料为基础,外加4. 5〜8%的三聚磷酸钠和六偏磷酸钠作结 合剂,再外加2〜4%的0. 1〜Omm膨润土细粉作塑性剂。然后将上述物料搅拌混合均勻, 制成MgO-SiC-C质耐火喷补料。
[0027] 实施例7
[0028] 一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法,所采用的合成材料及颗粒 级同实施例1。再将28〜38%的3〜Imm颗粒、27〜37%的1〜Omm颗粒和30〜40%的 0. 1〜Omm细粉混合;以上述原料为基础,外加3〜6%的三聚磷酸钠与六偏磷酸钠作结合 齐IJ,再外加1〜2%的纸纤维。然后将上述物料搅拌混合均勻,制成MgO-SiC-C质耐火涂抹 料。
[0029] 实施例8
[0030] 一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法,所采用的合成材料及颗粒 级同实施例1。再将27〜37%的3〜Imm颗粒、28〜38%的1〜Omm颗粒和30〜40%的 0. 1〜Omm细粉混合;以上述原料为基础,外加4〜7%的三聚磷酸钠与六偏磷酸钠作结合 齐IJ,再外加1〜1.8%的纸纤维。然后将上述物料搅拌混合均勻,制成MgO-SiC-C质耐火涂 抹料。
[0031] 本具体实施方式所采用合成的MgO-SiC-C质材料中,工业炭粉原料来源广泛、镁 橄榄石矿的资源丰富,不仅可有效解决镁砂资源紧缺的问题,且生产成本低、工艺简单。
[0032] 本发明所制备的耐火材料,由于SiC是在该材料内部由镁橄榄石和C反应生成的, 与MgO结合良好,有利于提高材料的性能。SiC不仅是非常耐高温的材料,具有优良的抗渣 性能,而且热膨胀率很低,可防止在使用中由于反复加热冷却产生内应力过大而引起炉衬 材料的开裂和剥落。另外,在高温使用条件下部分SiC氧化变成气态SiO迁移到砖的表层, 然后又与高温空气反应氧化变成固态的Si02,可填塞炉衬材料的表面孔隙,使衬体材料表 层致密化,阻止渣的渗透,减缓材料的蚀损,延长使用寿命。因此,本具体实施方式所制备的 耐火材料性能优良,应用范围广。

Claims (3)

1. 一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法,按摩尔比先将1〜4mol的 镁橄榄石矿粉和3〜6mol的C粉混合,外加上述混合料4〜10衬%的结合剂,搅拌或混碾 10〜30分钟,经压制成型后干燥,然后在还原气氛下烧结,烧结温度为1450〜1700°C,保 温时间为2〜8小时,得合成的MgO-SiC-C质材料,其特征在于先将合成的MgO-SiC-C质材 料加工成5〜3謹、3〜1mm、1〜0謹和0. 1〜0謹级别的颗粒或细粉,再将0〜27% wt的 5〜3mm颗粒、18〜3〜Imm颗粒、15〜1〜Omm颗粒和30〜45wt% 的0. 1〜Omm细粉混合,外加3〜8衬%的结合剂;然后——或再外加2〜5wt%的0. 1〜Omm膨润土细粉作塑性剂,搅拌均勻,制成MgO-SiC-C 质耐火喷补料,——或再外加1〜的纸纤维,搅拌均勻,制成MgO-SiC-C质耐火涂抹料,——或搅拌均勻,经混碾、成型和150〜180°C X8〜16小时热处理,制成MgO-SiC-C 质不烧耐火砖,——或搅拌均勻,经成型和干燥后于1450〜1700 °C X4〜24小时烧成,制成 MgO-SiC-C质耐火砖。
2.根据权利要求1所述的用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法,其特征 在于所述的结合剂或为酚醛树脂,或为三聚磷酸钠与六偏磷酸钠的混合剂,或为木质素磺 酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯醇中的一种或一种以上的混合 剂;上述结合剂中,除酚醛树脂、三聚磷酸钠与六偏磷酸钠的混合剂外,其余结合剂在使用 时先调制成水溶液。
3.根据权利要求1或2所述的用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法所制备 的耐火材料。
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Denomination of invention: Method for preparing fire-resistant material from synthetic MgO-SiC-C material

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