CN101531533B - 一种低碳镁碳砖及其制备方法 - Google Patents

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本发明涉及镁碳砖耐火材料技术领域,尤其是一种低碳镁碳砖及其制备方法。其技术方案是:将58~70wt%的镁砂颗粒、20~28wt%的镁砂细粉、0.5~5wt%的膨胀石墨、0~6wt%的鳞片石墨、1~5wt%的抗氧化剂、0.1~5wt%的金属纤维和1.5~4.5wt%的酚醛树脂进行混炼,然后成型、干燥制得含碳量在2~7%的低碳镁碳砖。本发明制得的低碳镁碳砖具有热膨胀率低、耐剥落性能好、高温强度大、抗热震性能好、韧性大、抗侵蚀性好,使用时不易断裂的优点。

Description

一种低碳镁碳砖及其制备方法
技术领域:
本发明涉及镁碳砖耐火材料技术领域,尤其是一种低碳镁碳砖及其制备方法。
背景技术:
来自独连体俄、乌等国的一种较低成本原料冶炼不锈钢技术“GOR气氧冶炼技术”,目前在国内部分钢铁企业已成功采用。GOR转炉是多种能源介质复合吹炼的底吹转炉,炉底衬砖一般采用镁钙砖或镁铬砖,使用几炉次或十几炉次后衬砖出现断裂侵蚀加快等现象,使用寿命只有十几炉次或几十炉次最高也只有五十炉次左右,直接给钢铁企业造成诸多损失和成本上升,影响了不锈钢的正常冶炼。现有普通镁碳砖,碳含量一般为10~18%,做炉衬时,虽热膨胀率较低,具有较好的耐剥落性能,但冶炼过程中会增加不锈钢钢水的碳含量,影响不锈钢品质;低碳镁碳砖含碳量少,一般碳含量≤8%,虽然不会影响不锈钢钢水中的碳含量,但砖的导热系数小、热膨胀系数大,导致热工作过程出现热膨胀率增大、造成热剥落、抗热震性能降低、产生断裂、侵蚀加快等现象。
发明内容:
本发明提供了一种低碳镁碳砖及其制备方法,它具有较低的热膨胀率,耐剥落性能好,体积密度高,韧性大、抗侵蚀性、抗热震性能优良,不易断裂,解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种低碳镁碳砖,包括58~70wt%的镁砂颗粒、20~28wt%的镁砂细粉、0.5~5wt%的膨胀石墨、0~6wt%的鳞片石墨、1~5wt%的抗氧化剂、0.1~5wt%的金属纤维和1.5~4.5wt%的酚醛树脂。
所述金属纤维采用普通钢纤维或不锈钢纤维。
所述抗氧化剂为Al粉、Si粉、AlMg合金粉或SiC粉中的一种或任意两种以上混合物。
所述镁砂颗粒采用烧结或电熔MgO,包括5~3mm、3~1mm和<1mm的三种粒度级别的MgO。
所述镁砂细粉为粒度≤0.088mm的烧结或电熔MgO。
一种上述低碳镁碳砖的制备方法,包括下述步骤:
(1)、将部分烧结或电熔镁砂破碎、筛分为粒度为5~3mm、3~1mm和<1mm的三种镁砂颗粒,并将部分烧结或电熔镁砂颗粒细磨为粒度≤0.088mm的镁砂细粉;
(2)、将20~28wt%的镁砂细粉与1~5wt%的抗氧化剂混合均匀,成混合粉;
(3)、按配比要求将各种不同粒度的镁砂颗粒分别计量后,将占58~70wt%的镁砂颗粒、上述混合粉、0.5~5wt%的膨胀石墨、0~6wt%的鳞片石墨以此先后顺序加入到高速混炼机中进行低速混炼1~2分钟,再加1.5~4.5wt%的酚醛树脂低速混炼1~2分钟,制成泥料;
(4)、再向高速混炼机中的泥料中加入0.1~5wt%的金属纤维,高速混炼8~10分钟,使金属纤维均匀分布在泥料中;
(5)、混炼结束后从高速混炼机中放出泥料,在复合式摩擦压砖机中打击成型形成砖坯,打击过程中每个砖坯打击最大受力在1.0t~3t/cm2之间不低于5次,成型后砖坯密度为2.80~3.25g/cm3
(6)、成型的砖坯经过50~300℃的温度干燥后即可制成低碳镁碳砖。
所述金属纤维采用普通钢纤维或不锈钢纤维。
所述抗氧化剂为Al粉、Si粉、AlMg合金粉或SiC粉中的一种或任意两种以上混合物。
本发明采用上述技术方案,降低了镁碳砖的含碳量,由通常镁碳砖碳含量的10~18%降低到了2~7%,该砖含碳量低,减少了由于含碳量过高对钢水的增碳,有效地提高了钢的质量;加入膨胀石墨替代鳞片石墨或部分替代鳞片石墨,明显地降低了低碳镁碳砖的热膨胀率、提高了耐剥落性能,使用时向钢水中增碳少,不易污染产品;在低碳镁碳砖中添加少量金属纤维,可大大增加低碳镁碳砖的韧性、高温强度以及抗热震性能,防止在转炉工作过程中出现低碳镁碳砖断裂的现象。
具体实施方式:
为能清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,对本发明进行详细阐述。
实施例1:一种低碳镁碳砖及其制备方法:当冶炼钢种要求低碳镁碳砖的碳含量为2~5%时,采用只加入单一膨胀石墨的制备方法,原料加入比例为:64~70wt%的镁砂颗粒、23~28wt%的镁砂细粉、1~5wt%的抗氧化剂、2~5wt%的膨胀石墨、0.1~5wt%的金属纤维、1.5~4.5wt%的酚醛树脂。
制备过程如下:
(1)、将部分电熔镁砂破碎、筛分为粒度为5~3mm、3~1mm和<1mm的三种镁砂颗粒,并将部分镁砂颗粒细磨为粒度≤0.088mm的镁砂细粉;
(2)、将23~25wt%的镁砂细粉与1~5wt%的抗氧化剂混合均匀,成混合粉,抗氧化剂为Al粉、Si粉、AlMg合金粉、SiC粉的混合粉;
(3)、按配比要求将各种不同粒度的镁砂颗粒分别计量后,将占64~70wt%的镁砂颗粒、上述混合粉、2~5wt%的膨胀石墨以此先后顺序加入到高速混炼机中进行低速混炼1~2分钟,再加1.5~4.5wt%的酚醛树脂低速混炼1~2分钟,制成泥料;
(4)、再向高速混炼机中的泥料中加入0.1~5wt%的金属纤维,高速混炼  8~10分钟,使金属纤维均匀分布在泥料中,金属纤维为不锈钢纤维;
(5)、混炼结束后从高速混炼机中放出泥料,在复合式摩擦压砖机中打击成型形成砖坯,打击过程中每个砖坯打击最大受力在1.0t~3t/cm2之间不低于5次,成型后砖坯密度为3.14g/cm3
(6)、成型的砖坯经过50~300℃的温度干燥后即可制成低碳镁碳砖。
本实施例1制备的低碳镁碳砖干燥后的主要物理性能为:体积密度3.12g/cm3、显气孔率3.82%、耐压强度87.8Mpa、热膨胀率0.9%(1500℃)。
实施例2:一种低碳镁碳砖及其制备方法:当冶炼钢种要求低碳镁碳砖的碳含量5~7%时,采用膨胀石墨与鳞片石墨复合加入的制备方法,原料加入比例为:58~66wt%的镁砂颗粒、20~27wt%的镁砂细粉、1~5wt%的抗氧化剂、0.5~3wt%的膨胀石墨、3~6wt%的鳞片石墨、0.1~5wt%的金属纤维、1.5~4.5wt%的酚醛树脂。
制备过程如下:
(1)、将部分电熔镁砂破碎、筛分为粒度为5~3mm、3~1mm和<1mm的三种镁砂颗粒,并将部分镁砂颗粒细磨为粒度≤0.088mm的镁砂细粉;
(2)、将20~27wt%的镁砂细粉与1~5wt%的抗氧化剂混合均匀,成混合粉,抗氧化剂为AlMg合金粉;
(3)、按配比要求将各种不同粒度的镁砂颗粒分别计量后,将占58~66wt%的镁砂颗粒、上述混合粉、0.5~3wt%的膨胀石墨、3~6wt%的鳞片石墨以此先后顺序加入到高速混炼机中进行低速混炼1~2分钟,再加1.5~4.5wt%的酚醛树脂低速混炼1~2分钟,制成泥料;
(4)、再向高速混炼机中的泥料中加入0.1~5wt%的金属纤维,高速混炼8~10分钟,使金属纤维均匀分布在泥料中,金属纤维为普通钢纤维;
(5)、混炼结束后从高速混炼机中放出泥料,在复合式摩擦压砖机中打击成型形成砖坯,打击过程中每个砖坯打击最大受力在1.0t~3t/cm2之间不低于5次,成型后砖坯密度为3.09g/cm3
(6)、成型的砖坯经过50~300℃的温度干燥后即可制成低碳镁碳砖。
本实施例2制备的低碳镁碳砖干燥后的主要物理性能为:体积密度3.07g/cm3、显气孔率3.21%、耐压强度55.2Mpa、热膨胀率1.2%(1500℃)。
实施例3:一种低碳镁碳砖及其制备方法:当冶炼钢种要求低碳镁碳砖的碳含量为4~6%时,采用膨胀石墨与鳞片石墨复合加入的制备方法,原料加入比例为:62~68wt%的镁砂颗粒、23~28wt%的镁砂细粉、1~5wt%的抗氧化剂、1~3wt%的膨胀石墨、2~4wt%的鳞片石墨、0.1~5wt%的金属纤维、1.5~4.5wt%的酚醛树脂。
制备过程如下:
(1)、将部分电熔镁砂破碎、筛分为粒度为5~3mm、3~1mm和<1mm的三种镁砂颗粒,并将部分镁砂颗粒细磨为粒度≤0.088mm的镁砂细粉;
(2)、将23~28wt%的镁砂细粉与1~5wt%的抗氧化剂混合均匀,成混合粉,抗氧化剂为Al粉、Si粉的混合粉;
(3)、按配比要求将各种不同粒度的镁砂颗粒分别计量后,将占62~68wt%的镁砂颗粒、上述混合粉、1~3wt%的膨胀石墨、2~4wt%的鳞片石墨以此先后顺序加入到高速混炼机中进行低速混炼1~2分钟,再加1.5~4.5wt%的酚醛树脂低速混炼1~2分钟,制成泥料;
(4)、再向高速混炼机中的泥料中加入0.1~5wt%的金属纤维,高速混炼8~10分钟,使金属纤维均匀分布在泥料中,金属纤维为不锈钢纤维;
(5)、混炼结束后从高速混炼机中放出泥料,在复合式摩擦压砖机中打击成型形成砖坯,打击过程中每个砖坯打击最大受力在1.0t~3t/cm2之间不低于5次,成型后砖坯密度为3.10g/cm3
(6)、成型的砖坯经过50~300℃的温度干燥后即可制成低碳镁碳砖。
本实施例3制备的低碳镁碳砖干燥后的主要物理性能为:体积密度3.08g/cm3、显气孔率2.90%、耐压强度56.9Mpa、热膨胀率1.38%(1500℃)。
上述具体实施方式制备的含膨胀石墨和金属纤维的低碳镁碳砖的碳含量在2~7%,具有热膨胀率低、耐剥落性能好、高温强度大、抗热震性能好、韧性大、抗侵蚀性好,使用时不易断裂的优点。
本发明未详述之处,均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (3)

1.一种低碳镁碳砖的制备方法,其特征在于:包括下述步骤:
(1)、将部分烧结或电熔镁砂破碎、筛分为粒度为5~3mm、3~1mm和<1mm的三种镁砂颗粒,并将部分烧结或电熔镁砂颗粒细磨为粒度≤0.088mm的镁砂细粉;
(2)、将20~28wt%的镁砂细粉与1~5wt%的抗氧化剂混合均匀,成混合粉;
(3)、按配比要求将各种不同粒度的镁砂颗粒分别计量后,将占58~70wt%的镁砂颗粒、上述混合粉、0.5~5wt%的膨胀石墨、0~6wt%的鳞片石墨以此先后顺序加入到高速混炼机中进行低速混炼1~2分钟,再加1.5~4.5wt%的酚醛树脂低速混炼1~2分钟,制成泥料;
(4)、再向高速混炼机中的泥料中加入0.1~5wt%的金属纤维,高速混炼8~10分钟,使金属纤维均匀分布在泥料中;
(5)、混炼结束后从高速混炼机中放出泥料,在复合式摩擦压砖机中打击成型形成砖坯,打击过程中每个砖坯打击最大受力在1.0t~3t/cm2之间不低于5次,成型后砖坯密度为2.80~3.25g/cm3
(6)、成型的砖坯经过50~300℃的温度干燥后即可制成低碳镁碳砖。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述金属纤维采用普通钢纤维或不锈钢纤维。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述抗氧化剂为Al粉、Si粉、AlMg合金粉或SiC粉中的一种或任意两种以上混合物。
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