CN102276271A - 常温固化镁碳砖的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种常温固化的镁碳砖的制备方法，属于耐火材料技术领域。其制备过程为：将小粒径镁砂与氧化钙粉在混合机中混合得到预混料；在混炼机中加入其余镁砂和酚醛树脂结合剂、碳素混炼；再加入预混料混炼后得到混合泥料；将混合泥料放入压机模具中加压成型，得到成型的镁碳砖；将成型的镁碳砖在室温下保存2-4天后即得镁碳砖。根据所选用混炼设备不同，混炼次序、混炼时间可有所不同。如使用倾斜式逆流混合机进行混炼可以省去预混炼工艺，直接把所需物料加入其中混合得到混合泥料。本发明生产的镁碳砖省去了装窑车、烘烤等工序，节约了能源和人力，减少了污染物的排放。

Description

常温固化镁碳砖的制备方法

技术领域

本发明涉及一种常温固化的镁碳砖的制备方法，属于耐火材料技术领域。

背景技术

镁碳砖是一种优质耐火材料，由于该种含碳耐火制品具有耐火度高、抗渣侵性能好、耐热震性强及高温蠕变小等优点，在炼钢电炉、转炉及精炼炉上广泛得到应用，并促使炉衬寿命大幅度提高，因而被全世界许多国家迅速推广应用。

镁碳砖的主要原料包括镁砂、石墨以及有机结合剂，其中结合剂是生产镁碳砖的关键。现在生产镁碳砖多选用合成酚醛树脂作为结合剂。原料首先在混炼机中混练，然后经过压制成型，最后在 200℃左右的温度下烘烤制成镁碳砖。

酚醛树脂结合的镁碳砖在烘烤固化过程中要消耗能源。据测算每烘烤1吨镁碳砖，需要消耗标准煤80~120公斤。酚醛树脂结合镁碳砖在烘烤过程中还会释放出苯酚、甲醛、乙二醇等各种有毒气体，气体总量约占镁碳砖重量的1%，对环境有害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产过程中减少烘烤工序的镁碳砖的制备方法。

按照本发明的技术方案：常温固化镁碳砖的制备方法，按重量份数计：取80-99份镁砂，1-20份碳素、0.1-3份氧化钙粉和2-4份酚醛树脂结合剂在混合机中混合均匀得到混合泥料；将混合泥料放入压机模具中，100-300MPa加压成型，得到成型的镁碳砖；将成型的镁碳砖在室温下保存2-4天后即得镁碳砖。

也可以取镁砂80-99份，将镁砂中粒度小于0.088mm的镁砂与氧化钙粉0.1-3份在混炼机中混合2-20min得到预混料；在混炼机中加入其余镁砂和2-4份酚醛树脂结合剂，混炼2-3min；加入1-20份碳素，混炼3-5min；再加入预混料混炼10-20min得到混合泥料；将混合泥料放入压机模具中，100-300MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；将成型的镁碳砖在室温下保存2-4天后即得镁碳砖。

根据所选用混炼设备不同，混炼次序、混炼时间可有所不同。如使用倾斜式逆流混合机进行混炼可以省去预混炼工艺，直接把所需物料加入其中混合得到混合泥料。

所述酚醛树脂结合剂为热固性酚醛树脂液。

所述碳素为石墨、碳黑或高温沥青粉中的一种或几种。

所得成型的镁碳砖耐压强度大于等于25MPa；成品镁碳砖耐压强度大于等于35MPa。

其中酚醛树脂结合剂起到维持镁碳砖常温和高温整体性的作用，并提供强度。

碳素的作用是保持镁碳砖的高温强度，降低镁碳砖的热膨胀系数、热应力，提高镁碳砖的抗热震性、提高镁碳砖的抗渣渗透性。

氧化钙起到调节酚醛树脂结合剂的pH值的作用。一般酚醛树脂结合剂偏中性或弱酸性，常温下固化时间长。由于氧化钙的加入，酚醛树脂结合剂偏向强碱性，可以在常温下固化，产生强度。氧化钙也会和酚醛树脂中的酚羟基发生反应起到交联作用，提高酚醛树脂的抗氧化能力。氧化钙添加到镁碳砖中有利于提高镁碳砖基质的钙硅比，减少高温液相，增强对低碱度钢渣的抗侵蚀性。镁碳砖中氧化钙含量提高也有利于提高抗热震性。镁碳砖中氧化钙还有利于净化钢水，提高钢材质量。要注意的是在镁碳砖中加入过多的氧化钙，会导致镁碳砖鼓胀开裂。

发明产品中还可以外加少量抗氧化剂。氧化钙还会和含硼抗氧化剂如碳化硼反应生产硼酸钙，硼酸钙在1000℃转变成液态，可以覆盖在镁碳砖表面，提高抗氧化效果。

本发明的有益效果：相比原有技术，本发明生产的镁碳砖省去了装窑车、烘烤等工序，节约了能源和人力，减少了污染物的排放。由于减少了烘烤工序，镁碳砖可以节约烘烤所需的能源按标准煤计为80公斤/吨。所得的镁碳砖中氧化钙含量高，有一定的高温蠕变性，和普通的镁碳砖相比抗剥落性较好，若用作冶炼不锈钢的炉衬材料可以延长使用寿命，净化钢水。

具体实施方式

下述实施例均按重量份数计。

实施例1

取镁砂99份，将其中粒度小于0.088mm的镁砂与氧化钙粉0.3份在混炼机中混合20min得到预混料；在混炼机中加入其余镁砂和4份热固性酚醛树脂液，混炼2min；加入0.6份炭黑和0.4份高温沥青粉，混炼5min；再加入预混料混炼10min得到混合泥料；将混合泥料放入压机模具中，100MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；将成型的镁碳砖在室温下保存2天后即得镁碳砖。

所述镁砂粒度大于0小于等于5mm。

该镁碳砖成型后耐压强度≥25MPa，25℃室温下保存48小时后耐压强度≥45MPa。

实施例2

取镁砂80份，将其中粒度小于0.088mm的镁砂与氧化钙粉1份、碳化硼0.5份在混合机中混合2min得到预混料；在高速混炼机中加入其余镁砂、20份石墨和3份酚醛树脂结合剂，混炼5min；再加入预混料混炼15min得到混合泥料；将混合泥料放入压机模具中，200MPa加压成型，得到成型的镁碳砖；将成型的镁碳砖在室温下保存3天后即得镁碳砖。

所述镁砂粒度大于0小于等于10mm。

该镁碳砖成型后耐压强度≥20MPa，25℃室温下保存48小时后耐压强度≥35MPa。该镁碳砖经过空气中1000℃×3h抗氧化试验后，脱碳层厚度≤7mm。

实施例3

取镁砂90.5份镁砂、8份石墨、1.5份高温沥青粉，0.1份氧化钙粉和2份酚醛树脂结合剂放入倾斜式搅拌机中，混炼25min得到混合泥料；将混合泥料放入压机模具中，300MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；将成型的镁碳砖在室温下保存4天后即得镁碳砖。

所述镁砂粒度大于0小于等于6mm。

该镁碳砖成型后耐压强度≥25MPa，25℃室温下保存72小时后耐压强度≥40MPa，高温抗折强度≥8MPa。该镁碳砖高温空气中1000℃×3h抗氧化试验后，脱碳层厚度≤6mm。

实施例4

取镁砂95份镁砂、10份碳黑、1.5份高温沥青粉，2份氧化钙粉和2份酚醛树脂结合剂放入倾斜式搅拌机中，混炼25min得到混合泥料；将混合泥料放入压机模具中，300MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；将成型的镁碳砖在室温下保存4天后即得镁碳砖。

所述镁砂粒度大于0小于等于6mm。

该镁碳砖成型后耐压强度≥25MPa，25℃室温下保存72小时后耐压强度≥40MPa，高温抗折强度≥8MPa。该镁碳砖高温空气中1000℃×3h抗氧化试验后，脱碳层厚度≤6mm。

实施例5

取镁砂87份，将其中粒度小于0.088mm的镁砂与氧化钙粉0.7份在混炼机中混合8min得到预混料；在混炼机中加入其余镁砂和4份热固性酚醛树脂液，混炼2min；加入7份石墨和9份高温沥青粉，混炼3min；再加入预混料混炼12min得到混合泥料；将混合泥料放入压机模具中，250MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；将成型的镁碳砖在室温下保存3天后即得镁碳砖。

所述镁砂粒度大于0小于等于5mm。

该镁碳砖成型后耐压强度≥25MPa，25℃室温下保存48小时后耐压强度≥45MPa。

实施例6

取镁砂81份镁砂、7份碳黑，1.2份氧化钙粉和4份酚醛树脂结合剂放入倾斜式搅拌机中，混炼22min得到混合泥料；将混合泥料放入压机模具中，300MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；将成型的镁碳砖在室温下保存4天后即得镁碳砖。

所述镁砂粒度大于0小于等于6mm。

实施例7

取镁砂91份镁砂、20份石墨，1.8份氧化钙粉和2份酚醛树脂结合剂放入倾斜式搅拌机中，混炼24min得到混合泥料；将混合泥料放入压机模具中，220MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；将成型的镁碳砖在室温下保存2天后即得镁碳砖。

所述镁砂粒度大于0小于等于6mm。

Claims (7)

1.常温固化镁碳砖的制备方法，其特征是：按重量份数计：取80-99份镁砂，1-20份碳素、0.1-2份氧化钙粉和2-4份酚醛树脂结合剂在混合机中混合均匀得到混合泥料；将混合泥料放入压机模具中，100-300MPa加压成型，得到成型的镁碳砖；将成型的镁碳砖在室温下保存2-4天后即得镁碳砖。

2.根据权利要求1所述常温固化镁碳砖的制备方法，其特征是：按重量份数计：将所述镁砂中粒度小于0.088mm的镁砂与所述氧化钙粉在混炼机中混合2-20min得到预混料；再在混炼机中加入其余镁砂和所述酚醛树脂结合剂，混炼2-3min；再加入所述碳素，混炼3-5min；再加入所述预混料混炼10-20min得到所述混合泥料。

3.根据权利要求1所述常温固化镁碳砖的制备方法，其特征是：所述酚醛树脂结合剂为热固性酚醛树脂液。

4.根据权利要求1所述常温固化镁碳砖的制备方法，其特征是：所述碳素为石墨、碳黑或高温沥青粉中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述常温固化镁碳砖的制备方法，其特征是：所得成型的镁碳砖耐压强度大于等于25MPa；成品镁碳砖耐压强度大于等于35MPa。

6.根据权利要求1所述常温固化镁碳砖的制备方法，其特征是：所述氧化钙为粉体，纯度大于等于80%。

7.根据权利要求1所述常温固化镁碳砖的制备方法，其特征是：所述镁砂粒度大于0小于等于10mm。