CN106673680B - 一种镁碳砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镁碳砖及其制备方法，包括组分按重量百分数计为：电熔镁砂颗粒60～75%，电熔镁砂细粉10～30%，碳素5～10%，铍钙镁合金粉1～5%，结合剂1～3%，制备时首先将电熔镁砂颗粒放入混炼机中干混2～15min，然后加入酚醛树脂继续混合5～15min，接着向其中加入碳素，混合5～15min，最后加入电熔镁砂细粉和铍钙镁合金粉继续混合8～15min形成泥料，混炼机转速定为950～1000r/min，混炼时间为20～60min，经过压制成型和烘干固化后制得镁碳砖。本发明制备方法简单，步骤易于操作，将铍钙镁合金粉应用到镁碳砖中，提高了镁碳砖的抗氧化性和抗侵蚀性，从而提高了镁碳砖的使用寿命。

Description

一种镁碳砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种镁碳砖及其制备方法，属于耐火材料制备技术领域。
背景技术
自上世纪70年代末，把碳引入耐火材料中引起了以镁碳砖为代表的冶炼耐火材料的一次革命。由于充分发挥了石墨碳的超高熔点，高温高强度、低热膨胀率的优势。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,在炼钢高炉、电炉、转炉、精炼炉连铸系统上广泛得到应用,使用寿命大幅度提高。同时,由于含碳制品大部分不需高温烧成，节省能源，制作工艺简单,，因而被全世界许多国家迅速推广应用。
镁含量越高，镁碳砖的抗侵蚀性就越好，所以金属镁粉应该是镁碳砖最适合的抗氧化剂。
在纯镁中加入某些有用的合金元素可获得不同的镁合金，它们不仅具有镁的各种特性，而且能大大改善镁的物理、化学和力学性能，现今正得到广泛的应用。铍钙镁合金粉就是在纯镁中加入了铍和钙元素，它不仅具有金属镁粉的各种特性，而且由于添加了铍和钙元素，影响了镁的氧化行为，改变了镁的氧化热力学和动力学行为，降低了镁的氧化速率，在使镁碳砖的抗侵蚀性和抗氧化性大大提高的同时生产过程更安全。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种镁碳砖及其制备方法，将铍钙镁合金粉应用到镁碳砖中，提高镁碳砖的抗氧化性和抗侵蚀性，从而提高镁碳砖的使用寿命。
按照本发明提供的技术方案，所述镁碳砖，其特征是，包括以下组份，组份比例按重量份数计：电熔镁砂颗粒60～75份、电熔镁砂细粉10～30份、碳素5～10份、铍钙镁合金粉1～5份和结合剂1～3份。
进一步的，所述碳素为石墨，石墨的粒度为350～400目，石墨中碳含量大于94％。
进一步的，所述电熔镁砂颗粒大小为1～5mm。
进一步的，所述电熔镁砂细粉的粒度为300～350目。
进一步的，所述铍钙镁合金粉的组份为：铍0.1％～0.8％、钙0.4％～1.5％，余量为镁，粒度为180目。
进一步的，所述结合剂为酚醛树脂。
所述镁碳砖的制备方法，其特征是，包括如下步骤，组份比例按重量份数计：
(1)混炼：称取电熔镁砂颗粒60～75份、电熔镁砂细粉10～30份、碳素5～10份、铍钙镁合金粉1～5份和结合剂1～3份；首先将电熔镁砂颗粒放入混炼机中干混2～15min，接着加入酚醛树脂继续混合5～15min，然后加入碳素混合5～15min，最后加入电熔镁砂细粉和铍钙镁合金粉继续混合8～15min形成泥料，混炼机转速定为950～1000r/min，混炼时间为20～60min；
(2)压制成型：将混炼完成的泥料加入模具中进行压制成型制成砖坯，压力为2500-6300KN；
(3)烘烤固化：将砖坯烘烤固化得到镁碳砖，烘烤温度为150～300℃，烘烤时间为10～20h。
进一步的，所述步骤(1)中采用旋移循环式混炼机进行混炼。
进一步的，所述步骤(2)中采用复合式真空摩擦压砖机进行压制成型。
进一步的，所述步骤(3)中采用隧道式干燥窑进行烘烤固化。
本发明通过选用电熔镁砂颗粒提高镁碳砖的耐高温性、抗渣侵蚀性；通过碳素保持镁碳砖的高温强度、抗热震性、抗渣渗透性；通过铍钙镁合金粉保护碳素和非氧化物不被氧化。本发明制备方法简单，步骤易于操作，将铍钙镁合金粉应用到了镁碳砖中，提高了镁碳砖的抗氧化性和抗侵蚀性，从而提高了镁碳砖的使用寿命
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一：一种镁碳砖，包括以下组份，组份比例按重量份数计：电熔镁砂颗粒份、电熔镁砂细粉14份、石墨8份、铍钙镁合金粉1份、酚醛树脂2份。
所述镁碳砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)混炼：采用旋移循环式混炼机进行混炼，按原料配比分别称取电熔镁砂颗粒、电熔镁砂细粉、石墨、铍钙镁合金粉、酚醛树脂，首先将电熔镁砂颗粒放入混炼机中干混5min，然后加入酚醛树脂继续混合5min，接着向其中加入石墨，混合8min，最后加入电熔镁砂细粉和铍钙镁合金粉继续混合10min形成泥料，混炼机转速定为970r/min；
(2)压制成型：将混炼完成的泥料加入模具中采用复合式真空摩擦压砖机进行压制成型制成砖坯，压力为3000KN；
(3)烘烤固化：将砖坯置于隧道式干燥窑中烘烤固化，烘烤温度为200℃，烘烤时间为15h。
实施例二：一种镁碳砖，包括以下组份，组份比例按重量份数计：电熔镁砂颗粒70份、电熔镁砂细粉20份、石墨5.5份、铍钙镁合金粉2份、酚醛树脂2.5份。
所述镁碳砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)混炼：采用旋移循环式混炼机进行混炼，按原料配比分别称取电熔镁砂颗粒、电熔镁砂细粉、石墨、铍钙镁合金粉、酚醛树脂，首先将电熔镁砂颗粒放入混炼机中干混8min，然后加入酚醛树脂继续混合10min，接着向其中加入石墨，混合10min，最后加入电熔镁砂细粉和铍钙镁合金粉继续混合12min形成泥料，混炼机转速定为980r/min；
(2)压制成型：将混炼完成的泥料加入模具中采用复合式真空摩擦压砖机进行压制成型制成砖坯，压力为3500KN；
(3)烘烤固化：将砖坯置于隧道式干燥窑中烘烤固化，烘烤温度为200℃，烘烤时间为20h。
实施例三：一种镁碳砖，包括以下组份，组份比例按重量份数计：电熔镁砂颗粒65份、电熔镁砂细粉20份、石墨8.5份、铍钙镁合金粉4份、酚醛树脂2.5份。
所述镁碳砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)混炼：采用旋移循环式混炼机进行混炼，按原料配比分别称取电熔镁砂颗粒、电熔镁砂细粉、碳素、铍钙镁合金粉、酚醛树脂，首先将电熔镁砂颗粒放入混炼机中干混10min，然后加入酚醛树脂继续混合8min，接着向其中加入石墨，混合12min，最后加入电熔镁砂细粉和铍钙镁合金粉继续混合12min形成泥料，混炼机转速定为970r/min；
(2)压制成型：将混炼完成的泥料加入模具中采用复合式真空摩擦压砖机进行压制成型制成砖坯，压力为4000KN；
(3)烘烤固化：将砖坯置于隧道式干燥窑中烘烤固化，烘烤温度为250℃，烘烤时间为15h。
实施例四：一种镁碳砖，包括以下组份，组份比例按重量份数计：电熔镁砂颗粒60份、电熔镁砂细粉30份、石墨5份、铍钙镁合金粉3份、酚醛树脂2份。
所述镁碳砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)混炼：采用旋移循环式混炼机进行混炼，按原料配比分别称取电熔镁砂颗粒、电熔镁砂细粉、石墨、铍钙镁合金粉、酚醛树脂，首先将电熔镁砂颗粒放入混炼机中干混2min，然后加入酚醛树脂继续混合15min，接着向其中加入石墨，混合5min，最后加入电熔镁砂细粉和铍钙镁合金粉继续混合15min形成泥料，混炼机转速定为950r/min，混炼时间为60min；
(2)压制成型：将混炼完成的泥料加入模具中采用复合式真空摩擦压砖机进行压制成型制成砖坯，压力为2500KN；
(3)烘烤固化：将砖坯置于隧道式干燥窑中烘烤固化，烘烤温度为150℃，烘烤时间为20h。
实施例五：一种镁碳砖，包括以下组份，组份比例按重量份数计：电熔镁砂颗粒75份、电熔镁砂细粉10份、石墨7份、铍钙镁合金粉5份、酚醛树脂3份。
所述镁碳砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)混炼：采用旋移循环式混炼机进行混炼，按原料配比分别称取电熔镁砂颗粒、电熔镁砂细粉、石墨、铍钙镁合金粉、酚醛树脂，首先将电熔镁砂颗粒放入混炼机中干混15min，然后加入酚醛树脂继续混合5min，接着向其中加入石墨，混合15min，最后加入电熔镁砂细粉和铍钙镁合金粉继续混合8min形成泥料，混炼机转速定为1000r/min，混炼时间为10min；
(2)压制成型：将混炼完成的泥料加入模具中采用复合式真空摩擦压砖机进行压制成型制成砖坯，压力为6300KN；
(3)烘烤固化：将砖坯置于隧道式干燥窑中烘烤固化，烘烤温度为300℃，烘烤时间为10h。
对比例：与实例一中原料组分相同，将其中铍钙镁合金粉用金属铝粉替换，按同样的制备方法制成镁碳砖。
参照GB/T2997---2000、GB/T5072.2---2004、GB/T3001---2000、GB/T3002---2004、GB/T 7320.1-2000检测对比例与实施例一制备的镁碳砖各项性能，包括显气孔率和体积密度、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度和线膨胀率。
抗氧化性试验：对实施例一和对比例进行抗热震性试验，将实施例一和对比例制成25mm×25mm×150mm的试样，加热到1500℃保温30min后，取出试样冷却后切开，测量断面上脱碳层的厚度，以评价试样的抗氧化性。
抗侵蚀性试验：将实施例一和对比例中制备的镁碳砖进行抗侵蚀性试验，制成坩埚试样尺寸内孔尺寸为采用静态抗侵蚀试验法，在坩埚试样内装填20g钢包渣，置于埋炭气氛下，于1500℃下保温3h，随炉冷却后将坩埚沿高度方向切开，测量坩埚中心截面的侵(渗透)面积S，计算其侵蚀指数S/S0×100％(S0为原坩埚中心孔的截面积)，以评价试样的抗侵蚀性。
各检测数据如表1。
表1
项目 实施例一 对比例
体积密度(g/cm<sup>3</sup>) 3.11 3.11
显气孔率(％) 2.2 2.1
常温抗折强度(MPa) 8.24 8.02
常温耐压强度(MPa) 41.2 40.8
高温抗折强度(MPa) 7.04 6.84
抗氧化性(脱碳层厚度mm) 3.18 4.40
抗侵蚀指数(％) 10 12
线膨胀率(％) 0.12 0.13
由表1可知，同样条件下实施例一和对比例的镁碳砖各项性能均相近，因此应用铍钙镁合金粉不会降低原有镁碳砖的各项性能，同时抗氧化性和抗侵蚀性有了大幅度提高，所以将铍钙镁合金粉应用到镁碳砖中，提高了镁碳砖的抗氧化性和抗侵蚀性，从而提高了镁碳砖的使用寿命，是镁碳砖一种新的发展方向。

Claims (5)

1.一种镁碳砖，其特征是，包括以下组份，组份比例按重量份数计：电熔镁砂颗粒60～75份、电熔镁砂细粉10～30份、碳素5～10份、铍钙镁合金粉1～5份和结合剂1～3份；
所述铍钙镁合金粉的组份为：铍0.1%～0.8%、钙0.4%～1.5%，余量为镁，粒度为180目。
2.如权利要求1所述的镁碳砖，其特征是：所述碳素为石墨，石墨的粒度为350～400目，石墨中碳含量大于94%。
3.如权利要求1所述的镁碳砖，其特征是：所述电熔镁砂颗粒大小为1～5mm。
4.如权利要求1所述的镁碳砖，其特征是：所述电熔镁砂细粉的粒度为300～350目。
5.如权利要求1所述的镁碳砖，其特征是：所述结合剂为酚醛树脂。
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