CN101654375B

CN101654375B - 一种低碳镁碳砖

Info

Publication number: CN101654375B
Application number: CN2009103076232A
Authority: CN
Inventors: 田先明; 郭敬娜; 雷中兴; 洪学勤; 李建辉; 刘超文
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2029-09-24
Also published as: CN101654375A

Abstract

本发明公开了一种低碳镁碳砖，属于定型耐火材料领域，具体地说是一种适用于冶炼低碳钢的就连钢包渣线部位使用的耐火材料。该低碳镁碳按重量百分比计算，包含以下成分：二钙电熔美砂84～95％，改性石墨2～5％，Al₂O₃-MgO添加剂1～5％以及抗氧化剂2～6％，同时还有外加结合剂水3～4％。本砖碳含量低，抗侵蚀性能、抗热震性能和抗氧化性能强，同时不采用酚醛树脂作为结合剂。

Description

一种低碳镁碳砖

技术领域

本发明属于定型耐火材料领域，具体地说是一种适用于冶炼低碳钢的就连钢包渣线部位使用的耐火材料。

背景技术

镁碳砖由于其优异的抗侵蚀性及抗热震性，在各类炼钢炉上作为炉衬材料被广泛使用。但传统镁碳砖的碳含量一般都在10～20％之间。随着钢铁工业的发展，世界各国都在大力发展炉外精炼工艺，超低碳钢的冶炼比例不断增加，传统镁碳砖在使用中出现了一些弊端。主要表现为：作为特殊精炼炉的炉衬材料，如在冶炼高质量洁净钢及超低碳钢时，会引起增碳问题：随着碳含量的降低，含碳材料的某些高温性能下降，其的热导率和抗渣渗透性随着砖中石墨含量的增加而提高，弹性模量随着石墨含量的增加而降低，当镁碳砖的石墨含量低于10％，含碳产品的抗剥落性能和抗热震性能就会下降，其抗侵蚀性能也会迅速降低。鉴于以上情况，近年来，精炼钢包用低碳量、性能优异的低碳镁碳砖的开发受到国内外业界的重视。

关于低碳镁碳砖的文章、专利较多。例如武汉科技大学申请的专利“一种低碳镁碳砖及其制备方法”(专利号：CN200810048934.7)、“含B4C-C复合粉体和纳米TiC粉体的低碳镁碳砖及其制备方法”(专利号：CN200810197089.X)；一种含金属铁低碳镁碳砖(专利号：CN200810234856.X)等一些专利，通过这些专利可以生产出含碳量小于7％的低碳镁碳砖。虽然上述专利能使低碳镁碳砖的碳含量降低，但是其抗侵蚀性能、抗热震性能、抗氧化性能较差，同时选用传统的酚醛树脂作为结合剂，生产成本高，对环境的污染大。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题而提供一种低碳镁碳砖，该低碳镁碳砖碳含量低，抗侵蚀性能、抗热震性能和抗氧化性能强，同时不采用酚醛树脂作为结合剂。

本发明所采用的技术方案是：

一种低碳镁碳砖，所述低碳镁碳砖按重量百分比计算，包含以下成分：二钙电熔美砂84～95％，改性石墨2～5％，Al₂O₃-MgO添加剂1～5％以及抗氧化剂2～6％，同时还有外加结合剂水3～4％。

进一步地，所述二钙电熔美砂中MgO重量百分比含量≥98％，CaO/SiO₂的重量百分比含量≥2％。

更进一步地，所述二钙电熔美砂是由15～10mm、5～3mm、3～1mm、1～0.088mm、＜0.088mm五个级配构成，重量百分比分别为5～11％、28～38％、22～27％、3～8％、23～30％。

优选地，所述改性石墨的粒度≤1000目。

优选地，所述Al₂O₃-MgO添加剂粒度小于0.088mm。

进一步地，所述抗氧化剂为Si、Al₂O₃、SiC或者任意两种的任意比例混合，粒度小于0.088mm。

本发明采用二钙镁砂为主要原料，因为二钙镁砂的耐侵蚀性能优于普通电熔镁砂，可以在含碳量减少时提高镁碳制品的抗侵蚀性能。选用的粒度为15～10mm、5～3mm、3～1mm、1～0.088mm、＜0.088mm，由配比可知原料的粒度出现了粒度断层。因为耐火制品的宏、微观组织结构对制品的热震稳定性有一定影响。当耐火制品内部存在某些细微缺陷，如微气孔、微裂纹等，有利于延缓或终止裂纹的扩展。原料粒度出现断层就是使制品内部出现缺陷，从而阻止裂纹的扩展速度。

选用改性石是因为改性石墨的抗氧化性能和抗侵蚀性能优于普通的鳞片石墨，在使用中可以提高产品的抗氧化性能，从而提高产品抗渣渗透性和抗剥落性能。另外改性石墨的溶水性明显优于普通的鳞片石墨，与水的润湿程度大于普通的鳞片石墨。

选用的Al₂O₃-MgO添加剂为一种无机复合结合剂。该结合剂在与水互溶的同时可与水、改性石墨粘结在一起，附着在大颗粒周围。该结合剂在200℃烘干时强度比用酚醛树脂结合的产品强度高10～15MPa。

选用的抗氧化剂为金属Si、Al₂O₃、SiC中的两种或者三种的任意比例混合。抗氧化剂由于其弹性模量较高，加入后一般会降低产品的抗热震稳定性。但是当抗氧化剂的加入量增加到一定程度的时候，产品的抗热震稳定性随着抗氧化剂的加入量增加而提高，这是由于金属具有延展性，当加入量达到一定程度时，金属的延展性起主要作用，表现为产品的抗热震性能提高。本发明选用的复合抗氧化剂，因为加入复合抗氧化剂的效果优于只加入一种抗氧化剂，可以使产品在中温和高温都防止碳被氧化。

选用的外加液体结合剂为水，替代了传统的酚醛树脂有机结合剂。在节约成本的同时，降低了对环境的污染。

本发明具有以下优点：

(1)本发明采用水作为结合剂，节约了原料的采购成本，酚醛树脂的价格为10000元/吨，而水的价格为2.5元/吨，可以大大降低原料成本费用；其次在生产的时候也减少了环境的污染，减轻了生产工人的劳动强度

(2)发明的该低碳镁碳砖在200℃烘干后的常温耐压强度比一般酚醛树脂结合的产品强度高10～15MPa。

(3)本发明采用了高档的二钙镁砂原料，产品具有优良的抗侵蚀性能；采用改性石墨，产品的抗氧化性能提高，抗热震性能提高；另外二钙镁砂原料粒度采用了断层，从组织结构上提高了产品的抗热震性能；采用复合抗氧化剂，提高了产品的抗氧化性能。

具体实施方式

实施例1

低碳镁碳砖，按重量百分比计算，其成分为：98二钙电熔镁砂84％、改性石墨5％、Al₂O₃-MgO添加剂5％、抗氧化剂(Si、Al₂O₃)6％，外加结合剂水4％。其中98二钙电熔镁砂MgO重量百分比含量为98％，CaO/SiO₂的重量百分比含量为2％，粒度≤15mm，粒度分别为15～10mm、5～3mm、3～1mm、1～0.088mm、＜0.088mm五个级配构成，占98二钙电熔镁砂重量百分比分别为5％、38％、24％、3％、30％；改性石墨粒度为1000目；Al₂O₃-MgO添加剂的粒度为0.080mm；抗氧化剂粒度为0.080mm。

其制备方法为：首先称取98二钙电熔镁砂90公斤、改性石墨2公斤、Al₂O₃-MgO添加剂5公斤、抗氧化剂(Si、Al₂O₃)6公斤以及外加结合剂水4公斤，按照预定的比例准确称量；接着将98二钙电熔镁砂颗粒料放入搅拌器中搅拌，加水搅拌2分钟后加改性石墨和Al₂O₃-MgO添加剂再搅拌3分钟，再加入98二钙电熔镁砂细粉和抗氧化剂细粉，搅拌10分钟，出料；最后用6300KN摩擦机成型，生产出来的低碳镁碳砖，碳含量为2％的，使用寿命为75次。

实施例2

低碳镁碳砖，按重量百分比计算，其成分为：98二钙电熔镁砂95％、改性石墨2％、Al₂O₃-MgO添加剂1％、抗氧化剂(Si、Al₂O₃、SiC)6％，外加结合剂水3％。其中98二钙电熔镁砂MgO重量百分比含量为99％，CaO/SiO₂的重量百分比含量为3％，粒度≤15mm，粒度分别为15～10mm、5～3mm、3～1mm、1～0.088mm、＜0.088mm五个级配构成，占98二钙电熔镁砂重量百分比分别为11％、28％、27％、8％、24％；改性石墨粒度为800目；Al₂O₃-MgO添加剂的粒度为0.085mm；抗氧化剂粒度为0.085mm。

其制备方法为：首先称取98二钙电熔镁砂87公斤、改性石墨5公斤、Al₂O₃-MgO添加剂2公斤、抗氧化剂(Si、Al₂O₃、SiC)6公斤以及外加结合剂水6公斤，按照预定的比例准确称量；接着将98二钙电熔镁砂颗粒料放入搅拌器中搅拌，加水搅拌3分钟后加改性石墨和Al₂O₃-MgO添加剂再搅拌5分钟，再加入98二钙电熔镁砂细粉和抗氧化剂细粉，搅拌12分钟，出料；最后用6300KN摩擦机成型，生产出来的低碳镁碳砖，碳含量为5％的，使用寿命为90次。

实施例3

低碳镁碳砖，按重量百分比计算，其成分为：98二钙电熔镁砂90％、改性石墨5％、Al₂O₃-MgO添加剂3％、抗氧化剂(Si、Al₂O₃)2％，外加结合剂水3.5％。其中98二钙电熔镁砂MgO重量百分比含量为98％，CaO/SiO₂的重量百分比含量为2％，粒度≤15mm，粒度分别为15～10mm、5～3mm、3～1mm、1～0.088mm、＜0.088mm五个级配构成，占98二钙电熔镁砂重量百分比分别为11％、38％、22％、6％、23％；改性石墨粒度为1000目；Al₂O₃-MgO添加剂的粒度为0.083mm；抗氧化剂粒度为0.083mm。

其制备方法为：首先称取98二钙电熔镁砂84公斤、改性石墨5公斤、Al₂O₃-MgO添加剂5公斤、抗氧化剂(Si、Al₂O₃)6公斤以及外加结合剂水5公斤，按照预定的比例准确称量；接着将98二钙电熔镁砂颗粒料放入搅拌器中搅拌，加水搅拌3分钟后加改性石墨和Al₂O₃-MgO添加剂再搅拌4分钟，再加入98二钙电熔镁砂细粉和抗氧化剂细粉，搅拌9分钟，出料；最后用6300KN摩擦机成型，生产出来的低碳镁碳砖，碳含量为5％的，使用寿命为95次。

实施例4

低碳镁碳砖，按重量百分比计算，其成分为：98二钙电熔镁砂95％、改性石墨3％、Al₂O₃-MgO添加剂1％、抗氧化剂(Si、SiC)4％，外加结合剂水4％。其中98二钙电熔镁砂MgO重量百分比含量为98％，CaO/SiO₂的重量百分比含量为2％，粒度≤15mm，粒度分别为15～10mm、5～3mm、3～1mm、1～0.088mm、＜0.088mm五个级配构成，占98二钙电熔镁砂重量百分比分别为7％、34％、26％、5％、28％；改性石墨粒度为900目；Al₂O₃-MgO添加剂的粒度为0.085mm；抗氧化剂粒度为0.085mm。

其制备方法为：首先称取98二钙电熔镁砂95公斤、改性石墨3公斤、Al₂O₃-MgO添加剂1公斤、抗氧化剂(Si、SiC)1公斤以及外加结合剂水6公斤，按照预定的比例准确称量；接着将98二钙电熔镁砂颗粒料放入搅拌器中搅拌，加水搅拌2分钟后加改性石墨和Al₂O₃-MgO添加剂再搅拌5分钟，再加入98二钙电熔镁砂细粉和抗氧化剂细粉，搅拌10分钟，出料；最后用6300KN摩擦机成型，生产出来的低碳镁碳砖，碳含量为5％的，使用寿命为75次。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种低碳镁碳砖，其特征在于，所述低碳镁碳砖按重量百分比计算，包含以下成分：二钙电熔美砂84～95%，改性石墨2～5%，Al₂O₃-MgO添加剂1～5%以及抗氧化剂2～6%，同时还有外加结合剂水3～4%，所述二钙电熔镁砂是由粒度为15～10mm、5～3mm、3～1mm、1～0.088mm、＜0.088mm五个级配构成，重量百分比分别为5～11%、28～38%、22～27%、3～8%、23～30%，所述抗氧化剂为Si、Al₂O₃、SiC中的两种或者三种的任意比例混合，所述抗氧化剂粒度小于0.088mm，所述Al₂O₃-MgO添加剂粒度小于0.088mm。

2.根据权利要求1所述的低碳镁碳砖，其特征在于，所述改性石墨的粒度≤1000目。