CN108863313A - 一种低碳MgO-C耐火材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低碳MgO‑C耐火材料，由如下重量份的组分制成：电熔镁砂颗粒65‑70份，电熔镁砂细粉11‑15份，电熔镁砂微粉6‑8份，微纳米石墨烯8‑12份，鳞片石墨2‑3份，碳化硅粉1.5‑2.5份，碳化硼粉1‑2份，铝粉0.5‑1份，Al‑Mg合金粉1‑2份，硅粉2‑3份和液态酚醛树脂3‑5份。本发明所述的低碳MgO‑C耐火材料，对各原料组分的合理配比和粒度级配，将微纳米石墨烯引入到镁碳耐火材料中，部分替代鳞片石墨并均匀分散在耐火材料中，降低了碳含量，提高了材料的强度，降低了热导率，且该耐火材料具有优良的热震稳定性和抗渣侵蚀性。本发明还提供了所述的低碳MgO‑C耐火材料的制备方法。

Description

一种低碳MgO-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，特别是涉及一种低碳MgO-C耐火材料及其制备方法。
背景技术
耐火材料具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性以及热稳定性，是各种高温设备必需的材料，其耐火温度一般在1580℃以上，包含天然矿石及各种人工制品。镁碳耐火材料是钢铁冶炼中常用的一种碳复合耐火材料，其中石墨因具有优异的抗热震和抗侵蚀性能而成为其重要组分之一，但随着目前洁净钢技术、炉外精炼技术、钢铁工业节能减排技术及资源循环利用等技术的不断发展，传统的镁碳耐火材料由于较高的石墨含量(12～20wt％)，无法满足生产要求而低碳方向发展。镁碳耐火材料的低碳化(碳含量低于8wt％)的研究发现，镁碳耐火材料降碳后，其抗热震性和抗侵蚀性也都大幅下降，这很难满足实用要求。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种低碳MgO-C耐火材料，本发明还提供了所述低碳MgO-C耐火材料的制备方法。
本发明采用的技术方案是：
一种低碳MgO-C耐火材料，由如下重量份的组分制成：电熔镁砂颗粒65-70份，电熔镁砂细粉11-15份，电熔镁砂微粉6-8份，微纳米石墨烯8-12份，鳞片石墨2-3份，碳化硅粉1.5-2.5份，碳化硼粉1-2份，铝粉0.5-1份，Al-Mg合金粉1-2份，硅粉2-3份和液态酚醛树脂3-5份。
本发明所述的低碳MgO-C耐火材料，其中，由如下重量份的组分制成：电熔镁砂颗粒65份，电熔镁砂细粉15份，电熔镁砂微粉6份，微纳米石墨烯12份，鳞片石墨2份，碳化硅粉1.5份，碳化硼粉2份，铝粉0.5份，Al-Mg合金粉1份，硅粉3份和液态酚醛树脂5份。
本发明所述的低碳MgO-C耐火材料，其中，所述电熔镁砂颗粒的粒径为2-5mm，所述电熔镁砂颗粒中的氧化镁含量≥97wt％。
本发明所述的低碳MgO-C耐火材料，其中，所述电熔镁砂细粉的粒径为50-70μm，所述电熔镁砂细粉中氧化镁含量≥98wt％。
本发明所述的低碳MgO-C耐火材料，其中，所述电熔镁砂微粉的粒径为1-5μm。
本发明所述的低碳MgO-C耐火材料，其中，所述碳化硅粉、碳化硼粉、铝粉、Al-Mg合金粉和硅粉的粒径均小于等于0.088mm。
本发明所述的低碳MgO-C耐火材料，其中，所述鳞片石墨的固定碳含量≥94wt％，粒度为0.1-0.5mm。
本发明所述的低碳MgO-C耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，将电熔镁砂颗粒和电熔镁砂细粉加入到高速混炼机中进行搅拌混合均匀，混合时间为25-30min，得到混合料；
(2)在步骤(1)中所述混炼机中加入所述液态酚醛树脂，然后加入微纳米石墨烯和鳞片石墨，搅拌混合均匀，混合6-10min；
(3)然后再加入所述电熔镁砂微粉、碳化硅粉、碳化硼粉、铝粉、Al-Mg合金粉和硅粉进行混练，加压成型，然后在210-250℃进行热处理，热处理时间为20-25h，得到产品。
本发明有益效果：
本发明所述的低碳MgO-C耐火材料，对各原料组分的合理配比和粒度级配，将微纳米石墨烯引入到镁碳耐火材料中，部分替代鳞片石墨并均匀分散在耐火材料中，可以填充到细小的缝隙中，增加材料的密实度，降低了碳含量，提高了材料的强度，降低了热导率，且该耐火材料具有优良的热震稳定性和抗渣侵蚀性。
本发明所述的低碳MgO-C耐火材料的制备方法，通过对个原料组分的加入顺序及工艺参数的设定，制备出了性能优良的低碳MgO-C耐火材料。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
一种低碳MgO-C耐火材料，由如下重量份的组分制成：电熔镁砂颗粒65份，电熔镁砂细粉15份，电熔镁砂微粉6份，微纳米石墨烯12份，鳞片石墨2份，碳化硅粉1.5份，碳化硼粉2份，铝粉0.5份，Al-Mg合金粉1份，硅粉3份和液态酚醛树脂5份；所述电熔镁砂颗粒的粒径为2-5mm，所述电熔镁砂颗粒中的氧化镁含量≥97wt％；所述电熔镁砂细粉的粒径为50-70μm，所述电熔镁砂细粉中氧化镁含量≥98wt％；所述电熔镁砂微粉的粒径为1-5μm；所述碳化硅粉、碳化硼、铝粉、Al-Mg合金粉、硅粉的粒径均小于等于0.088mm；所述鳞片石墨的固定碳含量≥94wt％，粒度为0.1-0.5mm。
本实施例所述的低碳MgO-C耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，将电熔镁砂颗粒和电熔镁砂细粉加入到高速混炼机中进行搅拌混合均匀，混合时间为25min，得到混合料；
(2)在步骤(1)中所述混炼机中加入所述液态酚醛树脂，然后加入微纳米石墨烯和鳞片石墨，搅拌混合均匀，混合10min；
(3)然后再加入所述电熔镁砂微粉、碳化硅粉、碳化硼、铝粉、Al-Mg合金粉和硅粉进行混练，加压成型，然后在250℃进行热处理，热处理时间为25h，得到产品。
本实施例所制得的低碳MgO-C耐火材料，其性能结果为：1400℃×30min埋碳下的高温抗折强度为11.3-12.5MPa；常温耐压强度高达86.5MPa；16000C×3h埋碳气氛下进行渣侵蚀试验，无明显侵蚀或渗透现象。
实施例2
一种低碳MgO-C耐火材料，由如下重量份的组分制成：电熔镁砂颗粒70份，电熔镁砂细粉11份，电熔镁砂微粉8份，微纳米石墨烯8份，鳞片石墨3份，碳化硅粉2.5份，碳化硼粉1份，铝粉1份，Al-Mg合金粉2份，硅粉2份和液态酚醛树脂3份；所述电熔镁砂颗粒的粒径为2-5mm，所述电熔镁砂颗粒中的氧化镁含量≥97wt％；所述电熔镁砂细粉的粒径为50-70μm，所述电熔镁砂细粉中氧化镁含量≥98wt％；所述电熔镁砂微粉的粒径为1-5μm；所述碳化硅粉、碳化硼、铝粉、Al-Mg合金粉、硅粉的粒径均小于等于0.088mm；所述鳞片石墨的固定碳含量≥94wt％，粒度为0.1-0.5mm。
本实施例所述的低碳MgO-C耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，将电熔镁砂颗粒和电熔镁砂细粉加入到高速混炼机中进行搅拌混合均匀，混合时间为30min，得到混合料；
(2)在步骤(1)中所述混炼机中加入所述液态酚醛树脂，然后加入微纳米石墨烯和鳞片石墨，搅拌混合均匀，混合6min；
(3)然后再加入所述电熔镁砂微粉、碳化硅粉、碳化硼、铝粉、Al-Mg合金粉和硅粉进行混练，加压成型，然后在210℃进行热处理，热处理时间为20h，得到产品。
本实施例所制得的低碳MgO-C耐火材料，其性能结果为：1400℃×30min埋碳下的高温抗折强度为10.1-11.5MPa；常温耐压强度高达81.2MPa；16000C×3h埋碳气氛下进行渣侵蚀试验，无明显侵蚀或渗透现象。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种低碳MgO-C耐火材料，其特征在于：由如下重量份的组分制成：电熔镁砂颗粒65-70份，电熔镁砂细粉11-15份，电熔镁砂微粉6-8份，微纳米石墨烯8-12份，鳞片石墨2-3份，碳化硅粉1.5-2.5份，碳化硼粉1-2份，铝粉0.5-1份，Al-Mg合金粉1-2份，硅粉2-3份和液态酚醛树脂3-5份。
2.根据权利要求1所述的低碳MgO-C耐火材料，其特征在于：由如下重量份的组分制成：电熔镁砂颗粒65份，电熔镁砂细粉15份，电熔镁砂微粉6份，微纳米石墨烯12份，鳞片石墨2份，碳化硅粉1.5份，碳化硼粉2份，铝粉0.5份，Al-Mg合金粉1份，硅粉3份和液态酚醛树脂3份。
3.根据权利要求1所述的低碳MgO-C耐火材料，其特征在于：所述电熔镁砂颗粒的粒径为2-5mm，所述电熔镁砂颗粒中的氧化镁含量≥97wt％。
4.根据权利要求1所述的低碳MgO-C耐火材料，其特征在于：所述电熔镁砂细粉的粒径为50-70μm，所述电熔镁砂细粉中氧化镁含量≥98wt％。
5.根据权利要求1所述的低碳MgO-C耐火材料，其特征在于：所述电熔镁砂微粉的粒径为1-5μm。
6.根据权利要求1所述的低碳MgO-C耐火材料，其特征在于：所述碳化硅粉、碳化硼粉、铝粉、Al-Mg合金粉和硅粉的粒径均小于等于0.088mm。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的低碳MgO-C耐火材料，其特征在于：所述鳞片石墨的固定碳含量≥94wt％，粒度为0.1-0.5mm。
8.权利要求1-7任意一项所述的低碳MgO-C耐火材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，将电熔镁砂颗粒和电熔镁砂细粉加入到高速混炼机中进行搅拌混合均匀，混合时间为25-30min，得到混合料；
(2)在步骤(1)中所述混炼机中加入所述液态酚醛树脂，然后加入微纳米石墨烯和鳞片石墨，搅拌混合均匀，混合6-10min；
(3)然后再加入所述电熔镁砂微粉、碳化硅粉、碳化硼、铝粉、Al-Mg合金粉和硅粉进行混练，加压成型，然后在210-250℃进行热处理，热处理时间为20-25h，得到产品。
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