CN108440009A - 一种添加碳化硅晶须制备高性能镁碳砖的方法 - Google Patents

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Abstract

一种添加碳化硅晶须制备高性能镁碳砖的方法，属于钢铁冶金用耐火材料制备技术领域。具体制备方法为：首先，电熔镁砂筛分处理；然后按照一定的配比，将不同粒度的电熔镁砂、石墨、酚醛树脂、添加剂和碳化硅晶须充分混合，经成型、静置、高温热处理后，得到碳化硅晶须改善的镁碳砖；最后，对镁碳砖的耐压强度、抗氧化性进行检测。该方法增强了镁碳砖的耐压强度与氧化性，达到了炼钢和连铸工艺对相关耐火材料部件的质量要求。工艺简便易行，原料廉价易得，易于实现大批量投产。

Description

一种添加碳化硅晶须制备高性能镁碳砖的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金用耐火材料制备技术领域，涉及一种添加碳化硅晶须制备高性能镁碳砖的方法。
背景技术
镁碳砖因具有良好的抗热震性、抗侵蚀性等特点，在各类炼钢炉上作为炉衬材料被广泛应用。但传统镁碳砖含碳量较高，容易氧化，导致材料结构疏松，高温强度快速衰减，从而降低了镁碳砖的使用寿命。因此，提高镁碳砖的耐压强度、抗氧化性对于在炼钢连铸过程尤为重要。
目前，纤维复合化是提高耐火材料性能的有效途径。碳化硅晶须(SiCw)因具有金刚石的结晶结构，牢固的分子内共价键，耐高温、抗氧化等特点，在高强度复合材料的制备中得以广泛的关注。将碳化硅纤维添加到镁碳砖中，可有效地提高碳镁碳砖的的耐压强度和抗氧化性。
发明内容
为了提高镁碳砖的耐压强度、抗氧化性，本发明提出了一种添加碳化硅晶须来改善低碳镁碳材料的制备方法。其主要工序如下：首先，电熔镁砂破碎筛分处理；然后按照一定的配比，将不同粒度的电熔镁砂、石墨、液态酚醛树脂、添加剂和碳化硅晶须充分混合，经成型、静置后，置于高温炉中烧结，得到碳化硅晶须改善的镁碳砖；最后，对镁碳砖的耐压强度、抗氧化性进行检测。
本发明的一种添加碳化硅晶须制备高性能镁碳砖的方法，按以下步骤进行：
步骤1：原料预处理
将购买的电熔镁砂进行破碎筛分处理。
步骤2：碳化硅晶须改善的镁碳砖的制备
(1)按照一定的配比，将不同粒度的电熔镁砂与石墨、添加剂、碳化硅晶须、液态酚醛树脂、按照(65％～85％)：(10％～15％)：5％：(0％～15％)：3％(外)配比混合均匀；
(2)将混匀的粉料多次压制成型为160mm×25mm×25mm的镁碳砖试样；
(3)将镁碳砖试样在空气下自然静置5～10h；
(4)将干燥后的镁碳砖置于150～200℃热处理窑中，保温10h以上。
步骤3：镁碳砖性能检测
(1)常温状态下测量体积密度、显气孔率和常温耐压强度；
(2)将试样置于空气中经1 600℃高温炉3h热处理后,测量氧化试验后试样截面的平均脱碳层厚度及面积；
所述的步骤1中，所述的电熔镁砂的氧化镁含量为98％以上；
所述的步骤1中，所述的破碎机为对辊破碎机或颚式破碎机；
所述的步骤2(1)中，所述的电熔镁砂的混料顺序依次为3～5mm、1～3mm和0～1mm；
所述的步骤2(1)中，所述混料的顺序依次为混匀的电熔镁砂颗粒料、液态酚醛树脂、电熔镁砂细粉(200目)、石墨(＞100目)、碳化硅晶须；
所述的步骤2(1)中，所述石墨的指标：固定碳85％～98％，灰分13％～2％(主要成分SiO2，Al2O3等)；
所述的步骤2(1)中，所述添加剂为金属铝粉、氧化锆粉、刚玉粉其中的一种；
所述的步骤2(1)中，所述混料采用750型混料机、高温混料机、旋移式高效混料机中的一种；
所述的步骤2(2)中，所述的压制机器为摩擦压力机、电动螺旋压力机和液压机中的一种；
所述的步骤2(2)中，所述的镁碳砖样品在100～200MPa压力下成型，压制次数为10次以上；
所述的步骤2(3)中，所述的镁碳砖样自然静置，以利于挥发物的挥发；
所述的步骤2(4)中，所述的热处理窑为煤窑、电阻丝窑和微波热处理窑中的一种；
所述的步骤3(1)中，所述的体积密度、显气孔率采用阿基米德原理测定；
所述的步骤3(1)中，所述的常温耐压强度采用万能试验机测定；
所述的步骤3(2)中，所述的高温炉为箱式电阻炉、管式电阻炉和隧道窑中的一种。
本发明的一种添加碳化硅晶须制备高性能镁碳砖的方法，增强了镁碳砖耐压强度与抗氧化性，达到了炼钢和连铸工艺对相关耐火材料部件的质量要求。以电熔镁砂、石墨和液态酚醛树脂为主要原料，利用碳化硅纤维的耐高温、抗氧化、抗热震等优点出制备高性能的镁碳砖，工艺简便易行，有利于大批量生产。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
以下实施例中，一种添加碳化硅晶须制备高性能镁碳砖的方法工艺流程图1。
实施例1
一种添加碳化硅晶须制备高性能镁碳砖的方法，按以下步骤进行：
步骤1：原料预处理
将购买的电熔镁砂进行破碎筛分处理。
步骤2：碳化硅晶须改善的镁碳砖的制备
(1)按照一定的配比，将不同粒度混合均匀的的电熔镁砂，再与石墨、添加剂、碳化硅晶须、液态酚醛树脂、按照80％：15％：5％：0％：3％(外)配比混合均匀；；
(2)将混匀的粉料多次压制成型为160mm×25mm×25mm的镁碳砖试样；
(3)将镁碳砖试样在空气下自然静置5～10h；
(4)将干燥后的镁碳砖置于150～200℃热处理窑中，保温10h以上。
步骤3：镁碳砖性能检测
(1)常温状态下测量体积密度、显气孔率与常温耐压强度；
(2)将试样置于空气中经1 600℃高温炉3h热处理后，测量氧化试验后试样截面的平均脱碳层厚度及面积；
经检测，所得的镁碳砖的体积密度为3.15g/cm3，显气孔率为5.0％，常温耐压强度为52MPa，氧化层的厚度为45mm，氧化层的面积为1400mm3。
实施例2
一种添加碳化硅晶须制备高性能镁碳砖的方法，同实施例1，不同之处在于，步骤2(1)中，添加2％碳化硅晶须：电熔镁砂，石墨、添加剂、碳化硅晶须、液态酚醛树脂、按照78％：15％：5％：2％：3％(外)配比混合均匀。
经检测，所得镁碳砖的体积密度为3.08g/cm3，显气孔率为5.2％，常温耐压强度为60MPa,氧化层的厚度为15mm，氧化层的面积为900mm3。
实施例3
一种添加碳化硅晶须制备高性能镁碳砖的方法，同实施例1，不同之处在于：步骤2(1)中，添加4％的碳化硅晶须：电熔镁砂，石墨、添加剂、碳化硅晶须、液态酚醛树脂、按照76％：15％：5％：4％：3％(外)配比混合均匀。
经检测，经检测，所得镁碳砖的体积密度为2.98g/cm3，显气孔率为5.4％，常温耐压强度为64Mpa，氧化层的厚度为9mm，氧化层的面积为300mm3。

Claims (10)

1.一种添加碳化硅晶须制备高性能镁碳砖的方法，其特征在于，按以下步骤进行：
步骤1：原料预处理
将购买的电熔镁砂进行破碎筛分处理。
步骤2：碳化硅晶须改善的镁碳砖的制备
(1)按照一定的配比，将不同粒度混合均匀的的电熔镁砂，再与石墨、添加剂、碳化硅晶须、液态酚醛树脂、按照(65％～85％)：(10％～15％)：5％：(0％～15％)：3％(外)配比混合均匀；；
(2)将混匀的粉料多次压制成型为160mm×25mm×25mm的镁碳砖试样；
(3)将镁碳砖试样在空气下自然静置5～10h；
(4)将干燥后的镁碳砖置于150～200℃热处理窑中，保温10h以上。
步骤3：镁碳砖性能检测
(1)常温状态下测量常温耐压强度；
(2)将试样置于空气中经1 600℃高温炉3h热处理后，测量氧化试验后试样截面的平均脱碳层厚度及面积。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤1(1)中，所述的电熔镁砂的氧化镁含量为98％以上。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2(1)中，所述的电熔镁砂的混料顺序依次为3～5mm、1～3mm和0～1mm。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2(1)中，所述混料的顺序依次为混匀的电熔镁砂颗粒料、液态酚醛树脂、电熔镁砂细粉(200目)、石墨(＞100目)、碳化硅晶须。
5.如权利要求1或2或4所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2(1)中，所述石墨的指标：固定碳85％～98％，灰分13％～2％(主要成分SiO2，Al2O3等)。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2(1)中，所述添加剂为金属铝粉、氧化锆粉、刚玉粉其中的一种。
7.如权利要求1或2或4或6所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2(1)中，所述混料采用750型混料机、高温混料机、旋移式高效混料机中的一种。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤12(2)中，所述的压制机器为摩擦压力机、电动螺旋压力机和液压机中的一种。
9.如权利要求1或2或4或6或8所述的制备方法，其特征在于，2(2)中，所述的镁碳砖样品在100～200MPa压力下成型，压制次数为10次以上；。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2(4)中，所述的热处理窑为煤窑、电阻丝窑和微波热处理窑中的一种；所述的步骤3(2)中，所述的高温炉为箱式电阻炉、管式电阻炉和隧道窑中的一种。
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