CN102838361A - 一种MgCa-SiC-C耐火材料及其制备方法 - Google Patents

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崔园园
曹勇
付中锋
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Abstract

本发明公开了一种MgCa-SiC-C耐火材料,属于耐火材料技术领域。该MgCa-SiC-C耐火材料各组分质量百分数包括:电熔或烧结镁钙砂或镁白云石砂颗粒:50~70%,电熔或烧结镁砂细粉:10~20%,碳化硅:5~17%,石墨:5~15%,添加剂:1~10%,外加前述各组分总质量3~5%的无水树脂结合剂。本发明还公开了该MgCa-SiC-C耐火材料的制备方法。该MgCa-SiC-C耐火材料可以应用于钢铁冶金高温容器,特别是作为炼铁用铁水包的内衬,可以满足预处理铁水包冶炼要求。

Description

一种MgCa-SiC-C耐火材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域,特别涉及一种MgCa-SiC-C耐火材料及其制备方法。
背景技术
含碳复合耐火材料能够被广泛应用于钢铁工业,它通常是由镁砂、铝矾土、刚玉、镁铝尖晶石等氧化物耐火原料,石墨、炭黑等非氧化物耐火原料,铝粉、硅粉等添加剂,采用焦油或树脂作为结合剂,经过混合、压制和热处理等工序制备而成的。中国专利200610019533.7公开了一种方镁石-碳化硅-碳复合材料及其制备方法,这种复合材料能够用于冶金炉及容器的内衬,同时对钢水增碳行为比传统复合材料要低得多,能够满足洁净钢冶炼的需要。美国专利US 6464932公开了一种不烧含碳耐火材料,其中的氧化铝-碳化硅-碳不烧耐火材料能够应用于鱼雷罐等铁水装载容器,这种耐火材料如果应用于KR预处理脱硫铁水包,受脱硫剂影响,其侵蚀速率将增加,使用寿命降低。中国专利200710040413.2公开了一种矾土基红柱石-SIC-C质砖、制作方法及其应用,这种砖在组分中引入两种规格红柱石,这种砖在使用过程中发生二次莫来石反应,形成莫来石网络框架,金属铝粉和金属硅粉复合使用,不仅能够提高材料的抗氧化性,而且有利于提高材料的中、高温物理性能,将这种砖用于300吨铁水包,使用寿命提高达到700~800炉,并且,异常结构性剥落减少,冲击区熔损减轻、包壁裂纹扩展抑制,但是在铁水包采用KR铁水预处理工艺时,这种砖侵蚀速率有上升的趋势。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出了一种用作铁水装载容器内衬,在铁水预处理过程中能够降低内衬侵蚀率、提高内衬使用寿命的MgCa-SiC-C耐火材料及其制备方法。
本发明提供的MgCa-SiC-C耐火材料各组分质量百分数包括:电熔或烧结镁钙砂或镁白云石砂颗粒:50~70%,电熔或烧结镁砂细粉:10~20%,碳化硅:5~17%,石墨:5~15%,添加剂:1~10%,外加前述各组分总质量3~5%的无水树脂结合剂。
作为优选,所述电熔或烧结镁钙砂或镁白云石砂颗粒的粒径小于等于5mm,所述电熔或烧结镁砂细粉的粒径小于等于0.088mm。
作为优选,所述碳化硅包括颗粒和/或细粉,所述石墨为细粉,所述颗粒的粒径小于等于5mm,所述细粉的粒径小于等于0.088mm。
作为优选,所述添加剂选自包括Al粉、Si粉、MgAl合金粉、氮化硅铁粉、硅线石粉、蓝晶石粉、氧化铝粉的一种或者他们的混合物,所述硅线石和蓝晶石粉的粒径小于等于0.2mm,所述Al粉、Si粉、MgAl合金粉、氮化硅铁粉的粒径小于等于0.088mm,所述氧化铝粉的粒径小于等于5μm。
作为优选,所述无水树脂结合剂为液态酚醛树脂。
作为优选,所述复合耐火材料常温耐压强度大于35MPa,显气孔率小于10%,密度大于2.75g/cm3
基于本发明提供的MgCa-SiC-C耐火材料的制备方法包括以下步骤:
按照质量百分数取熔或烧结镁钙砂或镁白云石砂颗粒:50~70%,电熔或烧结镁砂细粉:10~20%,碳化硅:5~17%,石墨:5~15%,添加剂:1~10%,外加前述各组分总质量3~6%的无水树脂结合剂进行混合,形成第Ⅰ中间产物;
对所述第Ⅰ中间产物进行成型处理,形成第Ⅱ中间产物;
对所述第Ⅱ中间产物进行热处理,得到所述MgCa-SiC-C耐火材料。
作为优选,所述混合是经用高速混炼机混合45min实现的。
作为优选,所述成型处理是采用1000t摩擦压砖机或2000t液压压砖机实现的。
作为优选,所述热处理需要36h,同时,在最高温度235℃保温5h。
本发明提供的MgCa-SiC-C耐火材料将镁钙砂或镁白云石砂作为主要成份引入,形成了镁钙-碳化硅-碳质耐火材料,与铝-碳化硅-碳质耐火材料中的氧化铝相比较,镁钙-碳化硅-碳质耐火材料中的镁钙成份降低了与脱硫渣中的CaO的反应性,因而提高了材料的抗渣性能,降低了侵蚀速率,提高了预脱硫铁水包内衬的使用寿命。本发明提供的MgCa-SiC-C耐火材料可以应用于钢铁冶金高温容器,特别是作为炼铁用铁水包的内衬,可以满足预处理铁水包冶炼要求。
具体实施方式
为了深入了解本发明,下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供的MgCa-SiC-C耐火材料各组分质量百分数包括:电熔或烧结镁钙砂或镁白云石砂颗粒:50~70%,电熔或烧结镁砂细粉:10~20%,碳化硅:5~17%,石墨:5~15%,添加剂:1~10%,外加前述各组分总质量3~5%的无水树脂结合剂。
其中,电熔或烧结镁钙砂或镁白云石砂颗粒的粒径小于等于5mm,电熔或烧结镁砂细粉的粒径小于等于0.088mm。
其中,碳化硅包括颗粒和/或细粉,石墨为细粉,颗粒的粒径小于等于5mm,细粉的粒径小于等于0.088mm。
其中,添加剂选自包括Al粉、Si粉、MgAl合金粉、氮化硅铁粉、硅线石粉、蓝晶石粉、氧化铝粉的一种或者他们的混合物,硅线石和蓝晶石粉的粒径小于等于0.2mm,Al粉、Si粉、MgAl合金粉、氮化硅铁粉的粒径小于等于0.088mm,氧化铝粉的粒径小于等于5μm。
其中,无水树脂结合剂为液态酚醛树脂。
其中,MgCa-SiC-C耐火材料常温耐压强度大于35MPa,显气孔率小于10%,密度大于2.75g/cm3
基于本发明提供的MgCa-SiC-C耐火材料的制备方法包括以下步骤:
步骤1:按照质量百分数取熔或烧结镁钙砂或镁白云石砂颗粒:50~70%,电熔或烧结镁砂细粉:10~20%,碳化硅:5~17%,石墨:5~15%,添加剂:1~10%,外加前述各组分总质量3~5%的无水树脂结合剂进行混合,形成第Ⅰ中间产物。
其中,混合是经用高速混炼机混合45min实现的。
步骤2:对第Ⅰ中间产物进行成型处理,形成第Ⅱ中间产物。
其中,成型处理是采用1000t摩擦压砖机或2000t液压压砖机实现的。
步骤3:对第Ⅱ中间产物进行热处理,得到MgCa-SiC-C耐火材料。
其中,热处理需要36h,同时,在最高温度235℃保温5h。
实施例1
参见表1,按实施例1进行配料,经高速混练机混合45分钟后,经2000t液压压砖机成型,在160~300℃条件下下热处理36小时,并在235℃条件下保温5小时,制得常温耐压强度大于35MPa,显气孔率小于10%,体积密度大于2.75g/cm3的本发明提供的MgCa-SiC-C耐火材料定型制品。
实施例2
参见表1,按实施例2进行配料,经高速混练机混合45分钟后,经1000t摩擦压砖机成型,在最高温度235℃保温5小时保温条件下热处理36小时,制得常温耐压强度大于35MPa,显气孔率小于8%,体积密度大于2.80g/cm3的一种MgCa-SiC-C耐火材料定型制品。
实施例3
参见表1,按实施例3进行配料,经高速混练机混合45分钟后,经1000t摩擦压砖机成型,在温度235℃保温5小时保温条件下热处理36小时,制得常温耐压强度大于40MPa,显气孔率小于10%,体积密度大于2.75g/cm3的一种MgCa-SiC-C耐火材料定型制品。
实施例4
参见表1,按实施例4进行配料,经高速混练机混合45分钟后,经1000t摩擦压砖机成型,在最高温度235℃保温5小时保温条件下热处理36小时,制得常温耐压强度大于35MPa,显气孔率小于10%,体积密度大于2.75g/cm3的一种MgCa-SiC-C耐火材料定型制品。
实施例5
参见表1,按实施例5进行配料,经高速混练机混合45分钟后,经2000t液压压砖机成型,在160~300℃条件下下热处理36小时,并在235℃条件下保温5小时,制得常温耐压强度大于40MPa,显气孔率小于8%,体积密度大于2.75g/cm3的本发明提供的MgCa-SiC-C耐火材料定型制品。
表1实施例1~实施例5中各组分规格及质量百分数
Figure BDA00002127889100061
本发明提供的MgCa-SiC-C耐火材料将镁钙砂或镁白云石砂作为主要成份引入,形成了镁钙-碳化硅-碳质耐火材料,与铝-碳化硅-碳质耐火材料中的氧化铝相比较,镁钙-碳化硅-碳质耐火材料中的镁钙成份降低了与脱硫渣中的CaO的反应性,因而提高了材料的抗渣性能,降低了侵蚀速率,提高了预脱硫铁水包内衬的使用寿命。本发明提供的MgCa-SiC-C耐火材料可以应用于钢铁冶金高温容器,特别是作为炼铁用铁水包的内衬,可以满足预处理铁水包冶炼要求。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种MgCa-SiC-C耐火材料,其特征在于,各组分质量百分数包括:电熔或烧结镁钙砂或镁白云石砂颗粒:50~70%,电熔或烧结镁砂细粉:10~20%,碳化硅:5~17%,石墨:5~15%,添加剂:1~10%,外加前述各组分总质量3~5%的无水树脂结合剂。
2.根据权利要求1所述的MgCa-SiC-C耐火材料,其特征在于,所述电熔或烧结镁钙砂或镁白云石砂颗粒的粒径小于等于5mm,所述电熔或烧结镁砂细粉的粒径小于等于0.088mm。
3.根据权利要求1所述的MgCa-SiC-C耐火材料,其特征在于,所述碳化硅包括颗粒和/或细粉,所述石墨为细粉,所述颗粒的粒径小于等于5mm,所述细粉的粒径小于等于0.088mm。
4.根据权利要求1所述的MgCa-SiC-C耐火材料,其特征在于,所述添加剂选自包括Al粉、Si粉、MgAl合金粉、氮化硅铁粉、硅线石粉、蓝晶石粉、氧化铝粉的一种或者他们的混合物,所述硅线石和蓝晶石粉的粒径小于等于0.2mm,所述Al粉、Si粉、MgAl合金粉、氮化硅铁粉的粒径小于等于0.088mm,所述氧化铝粉的粒径小于等于5μm。
5.根据权利要求1所述的MgCa-SiC-C耐火材料,其特征在于,所述无水树脂结合剂为液态酚醛树脂。
6.根据权利要求1~5中任一所述的MgCa-SiC-C耐火材料,其特征在于,所述MgCa-SiC-C耐火材料常温耐压强度大于35MPa,显气孔率小于10%,密度大于2.75g/cm3
7.基于权利要求1所述的MgCa-SiC-C耐火材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
按照质量百分数取熔或烧结镁钙砂或镁白云石砂颗粒:50~70%,电熔或烧结镁砂细粉:10~20%,碳化硅:5~17%,石墨:5~15%,添加剂:1~10%,外加前述各组分总质量3~5%的无水树脂结合剂进行混合,形成第Ⅰ中间产物;
对所述第Ⅰ中间产物进行成型处理,形成第Ⅱ中间产物;
对所述第Ⅱ中间产物进行热处理,得到所述MgCa-SiC-C耐火材料。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述混合是经用高速混炼机混合45min实现的。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述成型处理是采用1000t摩擦压砖机或2000t液压压砖机实现的。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述热处理需要36h,同时,在最高温度235℃保温5h。
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