CN104529491A - 不同碳含量复合的镁碳砖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不同碳含量复合的镁碳砖的制备方法，属于耐火材料领域。其通过工作部分镁碳砖的制备、非工作部分的镁碳砖的制备和烘烤固化得到最终产品不同碳含量复合的镁碳砖。本发明针对低碳镁碳砖性能较差和钢水精炼过程中要求低碳化的趋势，把低碳镁碳砖和普通镁碳砖结合起来，降低低碳镁碳砖的厚度，控制加工的成本，从而满足冶炼过程和耐火材料生产的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种不同碳含量复合的镁碳砖的制备方法，属于镁碳砖耐火材料领域。
背景技术
由于镁碳砖具有优良的抗热震性和较好的抗渣性，同时镁砂资源非常丰富，故镁碳砖在冶金领域得到了非常广泛的使用。不过，镁碳砖在服役过程中也存在三个方面的问题，第一，当镁碳砖遇到氧化性渣或氧化气氛会导致其中碳严重氧化，大大降低镁碳砖的性能，减少使用寿命，第二，由于镁碳砖中的碳在钢水精炼过程中会有一部分溶解，导致钢水增碳，这对于一些钢种而言是不允许的，第三，当含碳量较高时会提高镁碳砖的导热性，这对于钢包而言会增加热损失，这不利于钢水的精炼和运输，第四，石墨资源非常宝贵，大量的优质石墨资源用于镁碳砖的生产上加剧了石墨的消耗。
基于以上原因，镁碳砖的发展趋势是要求降低碳含量，例如碳含量低于10%，但是与此同时带来了新的问题就是镁碳砖的抗热震性降低。针对这个问题，学者提出采用添加纳米级的碳素例如碳纳米纤维或纳米碳粉，或者通过加入改性的有机结合剂替代普通的酚醛树脂，在镁碳砖的使用过程中原位形成碳纳米纤维来提高其抗热震性。无论哪种方法都存在一个成本控制的问题，当成本大幅增加时会迫使冶金企业放弃使用，另外纳米碳素还存在一个分散的问题，这也是制备过程的一个难题。
因此，如何在降低碳含量的同时保证镁碳砖的性能不大幅降低、成本不大幅升高成为了一个需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种可以把低碳镁碳砖和普通镁碳砖结合起来使用的技术，既能够减少镁碳砖中碳对钢水质量的影响，又能减少因为低碳化导致的镁碳砖剥落问题。
按照本发明提供的技术方案，一种不同碳含量复合的镁碳砖的制备方法，按重量份计：
（1）工作部分镁碳砖的制备：取60-85份的电熔镁砂颗粒，10-25份的电熔镁砂细粉，0.2-5份的石墨细粉，1-5份的抗氧化剂，混合均匀后，再加入1-6份的酚醛树脂，在混炼机中混炼10-60min，备用；
（2）非工作部分的镁碳砖的制备： 取60-80份的镁砂颗粒，7-16份的镁砂细粉，5-14份的鳞片石墨，0-4份的抗氧化剂，混合均匀后，再加入2.5-6份的酚醛树脂，在混炼机中混炼10-60min，备用；
（3）成型烘烤固化：按工作部分镁碳砖：非工作部分的镁碳砖长度比1-9：3取物料，装入模具中，100-250MPa下压制成型，然后在150-300℃下烘烤固化10-20h，即得产品不同碳含量复合的镁碳砖。
步骤（1）所得工作部分镁碳砖碳含量为2%-8%；步骤（2）所得非工作部分的镁碳砖碳含量为8%-17%。
步骤（1）中所述电熔镁砂颗粒大小为1-8mm，电熔镁砂细粉粒度小于0.1mm，其中MgO含量均大于95wt.%。
步骤（2）中镁砂颗粒大小为1-8mm，镁砂细粉粒度小于0.1mm，其中MgO含量。
步骤（2）中所述镁砂颗粒和细粉所用镁砂为海水镁砂、烧结镁砂或电熔镁砂中的任何一种。
所述石墨细粉粒度小于0.05mm，鳞片石墨粒度小于0.1mm。
所述抗氧化剂可以为铝粉、铝镁合金粉、金属硅粉、碳化硅或碳化硼中的一种或多种。
本发明通过选用优质电熔镁砂提高工作部分的抗渣性，通过选用较低品质的镁砂降低非工作部分的成本，通过工作部分采用低碳镁碳砖来提高热阻减少冶炼过程的热损失，并且可以减少碳对钢水增碳的影响，通过合理控制工作部分与非工作部分的比例，降低工作部分的低碳镁碳砖的厚度，从而减轻热震对镁碳砖的冲击。
本发明的有益效果：
（1）本发明所制备的复合镁碳砖协调了两种不同镁碳砖的性能，提高了镁碳砖的抗热震性和抗渣性，同时又可以降低热损失；
（2）本发明所制备的复合镁碳砖可以应用于对碳含量要求较低的钢种冶炼过程中；
（3）本发明提供的制备方法简单易行，成本增加的幅度非常小，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明不同碳含量复合的镁碳砖结构示意图。
附图标记说明：1、工作部分的镁碳砖；2、非工作部分的镁碳砖原料。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的描述，而非对其保护范围进行限制。
实施例 1
一种不同碳含量复合的镁碳砖及其制备方法，包括以下工艺步骤：
（1）工作部分镁碳砖的制备：选用77.8份的电熔镁砂颗粒，14份的电熔镁砂细粉，3份的石墨细粉，1.2份的铝粉抗氧化剂，混合均匀后，再加入4份的酚醛树脂，进行混炼15min，备用；
（2）非工作部分的镁碳砖的制备：选用60份的镁砂颗粒，16份的镁砂细粉，14份的鳞片石墨，4份的碳化硅抗氧化剂，混合均匀后，再加入6份的酚醛树脂，进行混炼20min，备用；
（3）烘烤固化：非工作部分的镁碳砖长度比2:3的比例装入模具中，在150MPa下压制成型，300℃下烘烤12小时即得到不同碳含量复合的镁碳砖。
步骤（1）所得工作部分镁碳砖碳含量为2%；步骤（2）所得非工作部分的镁碳砖碳含量为8%。
步骤（1）中所述电熔镁砂颗粒大小为1-8mm，电熔镁砂细粉粒度小于0.1mm，其中MgO含量均大于95wt.%。
步骤（2）中镁砂颗粒大小为1-8mm，镁砂细粉粒度小于0.1mm，其中MgO含量。
步骤（2）中所述镁砂颗粒和细粉所用镁砂为海水镁砂、烧结镁砂或电熔镁砂中的任何一种。
所述石墨细粉粒度小于0.05mm，鳞片石墨粒度小于0.1mm。
实施例 2
一种不同碳含量复合的镁碳砖及其制备方法，包括以下工艺步骤：
（1）工作部分镁碳砖的制备：选用78.5份的电熔镁砂颗粒，12份的电熔镁砂细粉，4.5份的石墨细粉，2份的铝粉抗氧化剂，混合均匀后，再加入3份的酚醛树脂，进行混炼20min，备用；
（2）非工作部分的镁碳砖的制备：选用75份的镁砂颗粒，12.5份的镁砂细粉，10份的鳞片石墨，混合均匀后，再加入2.5份的酚醛树脂，进行混炼30min，备用；
（3）烘烤固化：非工作部分的镁碳砖长度比1:3的比例装入模具中，在200MPa下压制成型，200℃下烘烤20小时即得到不同碳含量复合的镁碳砖。
步骤（1）所得工作部分镁碳砖碳含量为8%；步骤（2）所得非工作部分的镁碳砖碳含量为17%。
步骤（1）中所述电熔镁砂颗粒大小为1-8mm，电熔镁砂细粉粒度小于0.1mm，其中MgO含量均大于95wt.%。
步骤（2）中镁砂颗粒大小为1-8mm，镁砂细粉粒度小于0.1mm，其中MgO含量。
步骤（2）中所述镁砂颗粒和细粉所用镁砂为海水镁砂、烧结镁砂或电熔镁砂中的任何一种。
所述石墨细粉粒度小于0.05mm，鳞片石墨粒度小于0.1mm。
实施例3
一种不同碳含量复合的镁碳砖及其制备方法，包括以下工艺步骤：
（1）工作部分镁碳砖的制备：选用66.8份的电熔镁砂颗粒，25份的电熔镁砂细粉，0.2份的石墨细粉，2份的铝镁合金粉抗氧化剂，混合均匀后，再加入6份的酚醛树脂，进行混炼40min，备用；
（2）非工作部分的镁碳砖的制备：选用80份的镁砂颗粒，9.5份的镁砂细粉，5份的鳞片石墨，3份的金属硅粉抗氧化剂，混合均匀后，再加入2.5份的酚醛树脂，进行混炼40min，备用；
（3）烘烤固化：按工作部分镁碳砖：非工作部分的镁碳砖长度比9:3的比例装入模具中，在250MPa下压制成型，250℃下烘烤20小时即得到不同碳含量复合的镁碳砖。
步骤（1）所得工作部分镁碳砖碳含量为6%；步骤（2）所得非工作部分的镁碳砖碳含量为12%。
步骤（1）中所述电熔镁砂颗粒大小为1-8mm，电熔镁砂细粉粒度小于0.1mm，其中MgO含量均大于95wt.%。
步骤（2）中镁砂颗粒大小为1-8mm，镁砂细粉粒度小于0.1mm，其中MgO含量。
步骤（2）中所述镁砂颗粒和细粉所用镁砂为海水镁砂、烧结镁砂或电熔镁砂中的任何一种。
所述石墨细粉粒度小于0.05mm，鳞片石墨粒度小于0.1mm。
Claims (8)
1.一种不同碳含量复合的镁碳砖的制备方法，其特征是按重量份计：
（1）工作部分镁碳砖的制备：取60-85份的电熔镁砂颗粒，10-25份的电熔镁砂细粉，0.2-5份的石墨细粉，1-5份的抗氧化剂，混合均匀后，再加入1-6份的酚醛树脂，在混炼机中混炼10-60min，备用；
（2）非工作部分的镁碳砖的制备： 取60-80份的镁砂颗粒，7-16份的镁砂细粉，5-14份的鳞片石墨，混合均匀后，再加入2.5-6份的酚醛树脂，在混炼机中混炼10-60min，备用；
（3）烘烤固化：按工作部分镁碳砖:非工作部分的镁碳砖长度比1-9: 3取物料，装入模具中，100-250MPa下压制成型，然后在150-300℃下烘烤固化10-20h，即得产品不同碳含量复合的镁碳砖。
2.如权利要求1所述不同碳含量复合的镁碳砖的制备方法，其特征是步骤（2）制备过程为：取60-80份的镁砂颗粒，7-16份的镁砂细粉，5-14份的鳞片石墨，再添加0-4份的抗氧化剂，混合均匀后，再加入2.5-6份的酚醛树脂，在混炼机中混炼10-60min，备用。
3.如权利要求1所述不同碳含量复合的镁碳砖的制备方法，其特征是：步骤（1）所得工作部分镁碳砖碳含量为2%-8%；步骤（2）所得非工作部分的镁碳砖碳含量为8%-17%。
4.如权利要求1所述不同碳含量复合的镁碳砖的制备方法，其特征是：步骤（1）中所述电熔镁砂颗粒大小为1-8mm，电熔镁砂细粉粒度小于0.1mm，其中MgO含量均大于95wt.%。
5.如权利要求1所述不同碳含量复合的镁碳砖的制备方法，其特征是：步骤（2）中镁砂颗粒大小为1-8mm，镁砂细粉粒度小于0.1mm，其中MgO含量。
6.如权利要求1所述不同碳含量复合的镁碳砖的制备方法，其特征是：步骤（2）中所述镁砂颗粒和细粉所用镁砂为海水镁砂、烧结镁砂或电熔镁砂中的任何一种。
7.如权利要求1所述不同碳含量复合的镁碳砖的制备方法，其特征是：所述石墨细粉粒度小于0.05mm，鳞片石墨粒度小于0.1mm。
8.如权利要求1所述不同碳含量复合的镁碳砖的制备方法，其特征是：所述抗氧化剂可以为铝粉、铝镁合金粉、金属硅粉、碳化硅或碳化硼中的一种或多种。
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