CN101823890A - 一种具有棒状或片层状增强结构的低碳镁碳砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有棒状或片层状增强结构的低碳镁碳砖及其制备方法。采用的技术方案是：骨料由以下原料按重量百分比制成：5-3mm电熔镁砂20～60％，3-1mm电熔镁砂10～20％，1-0mm电熔镁砂10～30％，＜200目烧结镁砂10～30％，抗氧化剂3～6％；骨料混均后，加入骨料总重量0.2～10％的残碳率大于50％的中间相沥青和1～6％的酚醛树脂。制备方法：原料混炼均匀，成型；采用微波炉或电阻炉为炭化设备；控制炭化加热速度：电阻炉的加热速度不高于3℃/min，加热温度700℃～900℃；微波炉的加热速度不高于8℃/min，加热温度300℃～800℃。本发明具有良好的抗热震性能和耐侵蚀性能。

Description

一种具有棒状或片层状增强结构的低碳镁碳砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，具体为一种低碳镁碳砖及其制备方法。

背景技术

镁碳砖不仅具有优良的耐侵蚀性能，而且通过添加石墨等含碳材料克服了氧化镁抗热震性能差的缺点，目前应用于炼钢转炉、电炉、精炼炉和连铸钢包中。然而随着钢铁企业产业升级，超低碳钢、洁净钢等钢材的生产比例越来越高，由于碳的存在，镁碳砖的热导率较高，导致了生产过程中的热损失较大。另外，镁碳砖中的碳溶解于钢液中，降低了钢种的品质，所以在保证良好抗热震性能和耐侵蚀性能条件下，开发和研究低碳镁碳砖是很必要的。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种具有良好抗热震性能和耐侵蚀性能的低碳镁碳砖。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有棒状或片层状增强结构的低碳镁碳砖，骨料由以下原料按重量百分比制成：

电熔镁砂  粒度  5-3mm    20～60％

电熔镁砂  粒度  3-1mm    10～20％

电熔镁砂  粒度  1-0mm    10～30％

烧结镁砂        ＜200目  10～30％

抗氧化剂                 3～6％；

所述的抗氧化剂为金属铝、金属硅、碳化硼或碳化硅；

骨料混合均匀后，加入骨料总重量0.2～10％的残碳率大于50％的中间相沥青(参考李士强，李亚伟等，含碳耐火材料用中间相沥青的制备，煤炭转化，2007，10：59-62，下同)，和骨料总重量1～6％的酚醛树脂。

优选的，骨料混合均匀后，加入骨料总重量1～5％的残碳率为63～82％的中间相沥青，和骨料总重量1～6％的酚醛树脂。

上述具有棒状或片层状增强结构的低碳镁碳砖的制备方法如下：

A：骨料按上述的配比，混合均匀后；再依次加入中间相沥青和酚醛树脂，混炼均匀，成型；

B：采用微波炉或电阻炉为炭化设备；

C：炭化加热速度：电阻炉的加热速度不高于3℃/min，加热温度700℃～900℃；微波炉的加热速度不高于8℃/min，加热温度300℃～800℃。

本发明中，酚醛树脂与镁砂具有良好的亲和性，常温下易于在镁砂表面铺开。然而，酚醛树脂炭化后的残碳率低，高温下易氧化。中间相沥青的高温结合性能优于酚醛树脂且炭化后的残炭率高。本方法采用中间相沥青和酚醛树脂为结合剂，加热炭化后形成纳米级棒状或者片层状增强结构，在保证镁碳砖具有优良抗热震性能和耐侵蚀性能的条件下，达到降低镁碳砖中碳含量的目的。

本发明的低碳镁碳砖的技术指标见表1。

表1

项目	指标
		MgO     ％≥	87
C       ％≤	4
		显气孔率％≤	4
体积密度g·cm-3≥	2.92
		常温耐压强度Mpa≥	48
高温抗折强度(1400℃30min)Mpa≥	7

本发明的有益效果是：

1、通过采用中间相沥青和酚醛树脂替代石墨，低温加热炭化形成纳米级棒状或片层状增强结构，在保证良好抗热震性能和耐侵蚀性能的条件下，降低镁碳砖中的碳含量，为生产低碳或超低碳钢种奠定基础。

2、工艺简单，可在现有生产中直接应用，有利于镁碳砖产品的升级换代。

具体实施方式

实施例1

具有棒状或片层状增强结构的低碳镁碳砖制备方法：

(一)骨料按如下的配比，混合均匀：

电熔镁砂(纯度大于98％)  粒度  5-3mm    40％

电熔镁砂(纯度大于98％)  粒度  3-1mm    15％

电熔镁砂(纯度大于98％)  粒度  1-0mm    20％

烧结镁砂(纯度大于95％)        ＜200目  20％

金属铝                                 5％；

混匀后，依次加入，骨料总重量4％的残碳率为75％的中间相沥青，和骨料总重量3％的酚醛树脂，混炼均匀后，于300MPa下成型。

(二)采用微波炉为炭化设备；

(三)炭化加热速度：加热速度以5℃/min加热至500℃后，保温30min，降温，得到具有纳米级棒状或片层状增强结构的镁碳砖。结果见表2。

实施例2

具有棒状或片层状增强结构的低碳镁碳砖制备方法：

(一)骨料按如下的配比，混合均匀：

电熔镁砂(纯度大于98％)  粒度  5-3mm    60％

电熔镁砂(纯度大于98％)  粒度  3-1mm    12％

电熔镁砂(纯度大于98％)  粒度  1-0mm    12％

烧结镁砂(纯度大于95％)        ＜200目  10％

金属硅                                 6％

混匀后，依次加入，骨料总重量4％的残碳率为82％的中间相沥青，骨料总重量1％的酚醛树脂，混炼均匀后，于300MPa下成型。

(二)采用微波炉为炭化设备；

(三)炭化加热速度：加热速度以8℃/min加热至800℃后，保温30min，降温，得到具有纳米级棒状、片层状增强结构的镁碳砖。结果见表2。

实施例3

具有棒状或片层状增强结构的低碳镁碳砖制备方法：

(一)骨料按如下的配比，混合均匀：

电熔镁砂(纯度大于98％)  粒度  5-3mm    20％

电熔镁砂(纯度大于98％)  粒度  3-1mm    20％

电熔镁砂(纯度大于98％)  粒度  1-0mm    28％

烧结镁砂(纯度大于95％)        ＜200目  29％

碳化硼                                 3％；

混匀后，依次加入，骨料总重量0.2％的残碳率为65％的中间相沥青，骨料总重量6％的酚醛树脂，混炼均匀后，于300MPa下成型。

(二)采用电阻炉为炭化设备；

(三)炭化加热速度：加热速度以3℃/min加热至800℃后，保温30min，降温，得到具有纳米级棒状、片层状增强结构的镁碳砖。结果见表2。

实施例4

具有棒状或片层状增强结构的低碳镁碳砖制备方法：

(一)骨料按如下的配比，混合均匀：

电熔镁砂(纯度大于98％)  粒度  5-3mm    48％

电熔镁砂(纯度大于98％)  粒度  3-1mm    16％

电熔镁砂(纯度大于98％)  粒度  1-0mm    10％

烧结镁砂(纯度大于95％)        ＜200目  22％

碳化硅                                 4％；

混匀后，依次加入，骨料总重量10％的残碳率大于60％的中间相沥青，骨料总重量3％的酚醛树脂，混炼均匀后，于300MPa下成型。

(二)采用电阻炉为炭化设备；

(三)炭化加热速度：加热速度以2℃/min加热至700～900℃后，保温30min，降温，得到具有纳米级棒状或片层状增强结构的镁碳砖。结果见表2。

表2

Claims (3)

1.一种具有棒状或片层状增强结构的低碳镁碳砖，其特征在于骨料由以下原料按重量百分比制成：

电熔镁砂  粒度  5-3mm    20～60％

电熔镁砂  粒度  3-1mm    10～20％

电熔镁砂  粒度  1-0mm    10～30％

烧结镁砂        ＜200目  10～30％

抗氧化剂                 3～6％；

所述的抗氧化剂为金属铝、金属硅、碳化硼或碳化硅；

骨料混合均匀后，加入骨料总重量0.2～10％的残碳率大于50％的中间相沥青，和骨料总重量1～6％的酚醛树脂。

2.按照权利要求1所述的具有棒状或片层状增强结构的低碳镁碳砖，其特征在于：骨料混合均匀后，加入骨料总重量1～5％的残碳率为63～82％的中间相沥青，和骨料总重量1～6％的酚醛树脂。

3.一种权利要求1或2所述的具有棒状或片层状增强结构的低碳镁碳砖的制备方法，其特征在于制备方法如下：

A：骨料按权利要求1或2所述的配比，混合均匀后；再依次加入中间相沥青和酚醛树脂，混炼均匀，成型；

B：采用微波炉或电阻炉为炭化设备；

C：炭化加热速度：电阻炉的加热速度不高于3℃/min，加热温度700℃～900℃；微波炉的加热速度不高于8℃/min，加热温度300℃～800℃。