CN109206122A - 一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法 - Google Patents

一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109206122A
CN109206122A CN201811279160.9A CN201811279160A CN109206122A CN 109206122 A CN109206122 A CN 109206122A CN 201811279160 A CN201811279160 A CN 201811279160A CN 109206122 A CN109206122 A CN 109206122A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon
magnesia
ultra
low carbon
carbon material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811279160.9A
Other languages
English (en)
Inventor
马北越
苏畅
任鑫明
张亚然
于敬雨
吴桦
高陟
石明东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Jia Ai Mstar Technology Ltd
Original Assignee
Suzhou Jia Ai Mstar Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Jia Ai Mstar Technology Ltd filed Critical Suzhou Jia Ai Mstar Technology Ltd
Priority to CN201811279160.9A priority Critical patent/CN109206122A/zh
Publication of CN109206122A publication Critical patent/CN109206122A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/03—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite
    • C04B35/04—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite based on magnesium oxide
    • C04B35/043—Refractories from grain sized mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3298—Bismuth oxides, bismuthates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc bismuthate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/402—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/425—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明属于钢铁冶金用耐火材料制备技术领域，具体涉及一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法。本发明的技术方案：首先，将各原料进行预处理，用液态酚醛树脂混匀粉料和碳粉均匀包裹的电熔镁砂；其次，对混料压制成型并固化；最后，在保护气氛或埋碳条件下高温烧结制得超低碳镁碳材料，并对烧结后的超低碳镁碳材料进行相关性能测试。该方法采用纳米技术可获得与传统高碳镁碳耐火材料性能相当的超低碳镁碳材料，是制备优质高性能超低碳镁碳耐火材料的新途径，而且该方法操作简单易行，便于工业化生产。

Description

一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金用耐火材料制备技术领域，涉及一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法。
背景技术：
随着汽车、航空航天等工程领域对钢铁材料的质量要求日益严格，现代冶金工艺控制、冶金耐火材料组分及性能优化成为重中之重。镁碳材料是钢包用衬体材料及渣线材料，其性能的优劣，直接影响钢水质量和钢包的使用寿命。传统镁碳材料的含碳量高，冶炼过程中易出现钢水增碳等问题，影响钢材质量。而低碳/超低碳镁碳材料因其碳含量减少，可有效解决钢水增碳问题而成为钢铁冶金的研究重点。
然而，碳含量减少，镁碳耐火材料的抗热震性能和抗侵蚀性会大幅降低。纳米粉体因其在耐火材料中的分散性和形貌可控性的特点，可有效改善镁碳材料的显微结构，使材料结构致密化，微细化，从而提高超低碳镁碳材料的高温强度和抗热震性。
氧化物在超低碳镁碳材料中，经高温煅烧后，可被还原生成高活性的金属蒸汽，在材料基质中产生气相催化活化作用，促进材料中原位生成碳化物、氮化物晶须，改善超低碳镁碳材料的显微结构，起到增强增韧的效果。
发明内容：
本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种引入纳米稀有和稀散金属氧化物改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法。该方法改善了超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性；而且具有操作简单易行，便于工业化生产等优点。
一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，包括如下步骤：
步骤一、原料处理：
(1)将金属粉、纳米氧化物，按照(5％～9％)：(1％～5％)的重量比充分混合均匀后，高能球磨2h，得到混合均匀的粉料；
(2)将不同粒度的电熔镁砂进行混料后，与液态酚醛树脂、碳粉，按照85％：2％：1％的重量比充分混合均匀，得到被碳粉均匀包裹的电熔镁砂；
(3)将步骤一(1)中得到的粉料、液态酚醛树脂、步骤一(2)中得到的被碳粉均匀包裹的电熔镁砂，按照10％:2％:88％的重量比充分混合均匀并困料24h；
步骤二、成型固化：
将困料好的原料压制成型为170mm×25mm×25mm的镁碳砖试样并固化；
步骤三、高温烧结：
将压制固化后的镁碳砖试样置于高温烧结设备中，在保护气氛或者埋碳条件下保温后制得超低碳镁碳材料。
本发明的优选技术方案中：在步骤一(1)中，所述的金属粉为铝粉、钛粉、硅粉中的一种；所述的纳米稀有和稀散氧化物为三氧化二铋、三氧化二锑、三氧化硒、五氧化二硒、二氧化硒中的一种。
本发明的优选技术方案中：在步骤一(2)中，所述的电熔镁砂的氧化镁含量为96％以上；所述的电熔镁砂的混料顺序依次为3～5mm、1～3mm、0～1mm和320目，其中，3～5mm粒度的电熔镁砂、1～3mm粒度的电熔镁砂、0～1mm粒度的电熔镁砂、320目的电熔镁砂的质量配比为2:3:3:2。
本发明的优选技术方案中：所述的步骤一(2)中，所述碳粉为天然石墨、炭黑中的一种。
本发明的优选技术方案中：所述的步骤一(2)中，将不同粒度的电熔镁砂、液态酚醛树脂、碳粉混合均匀采用工业混料机、高能球磨机中的一种，其转速为100～300r·min-1，混料时间为2～6h。
本发明的优选技术方案中：所述的步骤二中，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。
本发明的优选技术方案中：所述的步骤二中，所述的镁碳样品在100～300MPa压力下成型，压制次数为10次以上；所述固化顺序依次为80℃固化6h,150℃固化10h,180℃固化12h。
本发明的优选技术方案中：所述的步骤三中，所述的高温烧结设备为可通气氛的箱式电阻炉、管式电阻炉、真空高温炉和隧道窑中的一种；烧结温度为1600～1800，℃烧结保温时间为2～8h；所述的保护气氛为高纯度的Ar气。
本发明的优选技术方案中：所述的步骤三中，制得的超低碳镁碳材料的主晶相为MgO和C，还有少量的MgAl2O4、α-Al2O3、AlN、Al4C3、TiC、TiN、Ti(C,N)、SiC、Si2N2O；镁碳材料内部存在许多纤维状晶须，形成的形状不规则，长度为5～30μm,直径为0.3～2μm；显气孔率为10％～20％，常温耐压强度为40～60MPa，残余耐压强度保持率为70％～87％。
本发明为一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，与现有技术相比，其有益效果在于：(1)能够促进材料中原位形成碳化物或氮化物晶须，改善了材料的显微结构，达到了提高超低碳镁碳材料的高温性能和常温性能的目的；(2)操作简单易行，便于工业化生产；(3)采用纳米技术可获得与传统高碳镁碳耐火材料性能相当的超低碳镁碳材料，是制备优质高性能镁碳耐火材料的新途径。
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。
所述的相关检测包括物相组成、显微结构、显气孔率、常温耐压强度和抗热震性；其中，样品的物相组成采用X射线衍射仪(XRD)分析鉴定；显微结构采用扫描电镜(SEM)分析鉴定；显气孔率按照GB/T 1997-2000测定；常温耐压强度按照GB/T 1964-1996耐压试验法进行测试；抗热震性测试方法：在1100、℃空气下急冷急热5次后，测试试样的残余耐压强度，残余耐压强度保持率表征试样的抗热震性。
实施例1
一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，包括如下步骤：
步骤一、原料处理：
(1)将铝粉、三氧化二铋，按照5％：5％的重量比充分混合均匀后，按照300r·min-1的速度高能球磨2h，得到混合均匀的粉料；
(2)将不同粒度的电熔镁砂进行混料后，与液态酚醛树脂、天然石墨，按照85％：2％：1％的重量比，采用工业混料机以100r·min-1的速度混合6h，得到被天然石墨均匀包裹的电熔镁砂；
(3)将步骤一(1)中得到的粉料，液态酚醛树脂，步骤一(2)中得到的被天然石墨均匀包裹的电熔镁砂，按照10％:2％:88％的重量比充分混合均匀并困料24h；
步骤二、成型固化：
将困料好的原料在200MPa下压制12次，得到170mm×25mm×25mm的镁碳砖试样，并在干燥箱中固化；
步骤三、高温烧结：
将压制固化后的镁碳试样置于通Ar气的箱式电阻炉中，于1600℃保温2h烧结，制得超低碳镁碳材料，并对烧结后的超低碳镁碳材料进行相关性能测试。
经检测，所超低碳镁碳材料的主晶相为MgO和C，还有少量的MgAl2O4、α-Al2O3和Al4C3；材料内部存在许多弯曲状晶须，弯曲状晶须顶端有球形沉积物，长度为5～30μm，直径为2μm；显气孔率为12％，常温耐压强度为46MPa，残余耐压强度保持率为70％。
实施例2
一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，包括如下步骤：
步骤一、原料处理：
(1)将钛粉、三氧化二铋，按照7％：3％的重量比充分混合均匀后，按照300r·min-1的速度高能球磨2h，得到混合均匀的粉料；
(2)将不同粒度的电熔镁砂进行混料后，与液态酚醛树脂、炭黑，按照85％：2％：1％的重量比，采用工业混料机以100r·min-1的速度混合6h，得到被炭黑均匀包裹的电熔镁砂；
(3)将步骤一(1)中得到的粉料、液态酚醛树脂、步骤一(2)中得到的被炭黑均匀包裹的电熔镁砂，按照10％:2％:88％的重量比充分混合均匀并困料24h；
步骤二、成型固化：
将困料好的原料在200MPa下压制14次，得到170mm×25mm×25mm的镁碳试样并在干燥箱中固化；
步骤三、高温烧结：
将压制固化后的镁碳试样置于通Ar气的箱式电阻炉中，于1600℃保温8h烧结，制得超低碳镁碳材料，并对烧结后的超低碳镁碳材料进行相关性能测试。
经检测，所超低碳镁碳材料的主晶相为MgO，还有少量的TiC；材料内部存在许多弯曲状晶须，弯曲状晶须顶端有球形沉积物，长度为5～30μm,直径为2μm；显气孔率为10％，常温耐压强度为54MPa，残余耐压强度保持率为74％。
实施例3
一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，包括如下步骤：
步骤一、原料处理：
(1)将铝粉、三氧化二碲、按照6％：4％的重量比充分混合均匀后，按照300r·min-1的速度高能球磨2h，得到混合均匀的粉料；
(2)将不同粒度的电熔镁砂进行混料后，与液态酚醛树脂、天然石墨，按照85％：2％：1％的重量比，采用工业混料机以100r·min-1的速度混合6h，得到被天然石墨均匀包裹的电熔镁砂；
(3)将步骤一(1)中得到的粉料、液态酚醛树脂、步骤一(2)中得到的被天然石墨均匀包裹的电熔镁砂，按照10％:2％:88％的重量比充分混合均匀并困料24h；
步骤二、成型固化：
将困料好的原料在100MPa下压制10次，得到170mm×25mm×25mm的镁碳试样，并在干燥箱中固化；
步骤三、高温烧结：
将压制固化后的镁碳试样置于通Ar气的箱式电阻炉中，于1800℃保温2h烧结，制得超低碳镁碳材料，并对烧结后的超低碳镁碳材料进行相关性能测试。
经检测，所超低碳镁碳材料的主晶相为MgO和C，还有少量的MgAl2O4和Al4C3；材料内部存在许多树枝状晶须，树枝状晶须顶端尖锐且比较细小，长度为5～30μm,直径为1μm；显气孔率为15％，常温耐压强度为48MPa，残余耐压强度保持率为82％。
实施例4
一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，包括如下步骤：
步骤一、原料处理：
(1)将铝粉、三氧化二锑，按照8％：2％的重量比充分混合均匀后，按照300r·min-1的速度高能球磨2h，得到混合均匀的粉料；
(2)将不同粒度的电熔镁砂进行混料后，与液态酚醛树脂、天然石墨，按照85％：2％：1％的重量比，采用工业混料机以100r·min-1的速度混合6h，得到被天然石墨均匀包裹的电熔镁砂；
(3)将步骤一(1)中得到的粉料，液态酚醛树脂，步骤一(2)中得到的被天然石墨均匀包裹的电熔镁砂，按照10％:2％:88％的重量比充分混合均匀并困料24h；
步骤二、成型固化：
将困料好的原料在150MPa下压制10次，得到170mm×25mm×25mm的镁碳试样，并在干燥箱中固化；
步骤三、高温烧结：
将压制固化后的镁碳试样置于通Ar气的箱式电阻炉中，在1800℃保温4h烧结，制得超低碳镁碳材料，并对烧结后的超低碳镁碳材料进行相关性能测试。
经检测，所超低碳镁碳材料的主晶相为MgO和C，还有少量的MgAl2O4和Al4C3；材料内部存在许多树枝状晶须，树枝状晶须顶端尖锐且比较细小，长度为5～30μm,直径为0.3μm；显气孔率为16％，常温耐压强度为50MPa，残余耐压强度保持率为87％，抗热震性最好。
实施例5
一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，包括如下步骤：
步骤一、原料处理：
(1)将硅粉、三氧化硒，按照6％：4％的重量比充分混合均匀后，按照300r·min-1的速度高能球磨2h，得到混合均匀的粉料；
(2)将不同粒度的电熔镁砂进行混料后，与液态酚醛树脂、天然石墨，按照85％：2％：1％的重量比，采用工业混料机以100r·min-1的速度混合6h，得到被天然石墨均匀包裹的电熔镁砂；
(3)将步骤一(1)中得到的粉料，液态酚醛树脂，步骤一(2)中得到的被天然石墨均匀包裹的电熔镁砂，按照10％:2％:88％的重量比充分混合均匀并困料24h；
步骤二、成型固化：
将困料好的原料在100MPa下压制10次，得到170mm×25mm×25mm的镁碳试样，并在干燥炉中固化；
步骤三、高温烧结：
将压制固化后的镁碳试样置于埋碳气氛的箱式电阻炉中，于1700℃保温2h烧结，制得超低碳镁碳材料，并对烧结后的超低碳镁碳材料进行相关性能测试。
经检测，所超低碳镁碳材料的主晶相为MgO和C，还有少量的SiC、Si2N2O；材料内部存在许多弯曲状晶须和树枝状晶须，弯曲状晶须顶端有球形沉积物，树枝状晶须顶端尖锐且比较细小，长度为5～30μm,直径为1μm；显气孔率为20％，常温耐压强度为43MPa，残余耐压强度保持率为84％。
实施例6
一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，包括如下步骤：
步骤一、原料处理：
(1)将钛粉、五氧化二硒，按照7％：3％的重量比充分混合均匀后，按照300r·min-1的速度高能球磨2h，得到混合均匀的粉料；
(2)将不同粒度的电熔镁砂进行混料后，与液态酚醛树脂、天然石墨，按照85％：2％：1％的重量比，采用工业混料机以100r·min-1的速度混合6h，得到被天然石墨均匀包裹的电熔镁砂；
(3)将步骤一(1)中得到的粉料、液态酚醛树脂、步骤一(2)中得到的被天然石墨均匀包裹的电熔镁砂，按照10％:2％:88％的重量比充分混合均匀并困料24h；
步骤二、成型固化：
将困料好的原料在300MPa下压制15次，得到170mm×25mm×25mm的镁碳试样，并在干燥炉中固化；
步骤3：高温烧结
将压制固化后的镁碳试样置于通Ar气的箱式电阻炉中，于1700℃保温2h烧结，制得超低碳镁碳材料，并对烧结后的超低碳镁碳材料进行相关性能测试。
经检测，所超低碳镁碳材料的主晶相为MgO和C，还有少量的TiC；材料内部存在许多弯曲状晶须和树枝状晶须，弯曲状晶须顶端有球形沉积物，树枝状晶须顶端尖锐且比较细小，长度为5～30μm,直径为1μm；显气孔率为14％，常温耐压强度为49MPa，残余耐压强度保持率为76％。
实施例7
一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，包括如下步骤：
步骤一、原料处理：
(1)将铝粉、二氧化硒，按照9％：1％的重量比充分混合均匀后，按照300r·min-1的速度高能球磨2h，得到混合均匀的粉料；
(2)将不同粒度的电熔镁砂进行混料后，与液态酚醛树脂、炭黑，按照85％：2％：1％的重量比，采用工业混料机以100r·min-1的速度混合6h，得到被炭黑均匀包裹的电熔镁砂；
(3)将步骤一(1)中得到的粉料、液态酚醛树脂、步骤一(2)中得到的被炭黑均匀包裹的电熔镁砂，按照10％:2％:88％的重量比充分混合均匀并困料24h；
步骤二、成型固化：
将料好的原料在300MPa下压制15次，得到170mm×25mm×25mm的镁碳试样，并在干燥箱中固化；
步骤三、高温烧结：
将压制固化后的镁碳试样置于埋碳气氛下的箱式电阻炉中，于1800℃保温2h烧结，制得超低碳镁碳材料，并对烧结后的超低碳镁碳材料进行相关性能测试。
经检测，所超低碳镁碳材料的主晶相为MgO，还有少量的MgAl2O4、AlN和Al4C3；材料内部存在许多树枝状晶须，树枝状晶须顶端尖锐且比较细小，长度为5～30μm,直径为0.3μm；显气孔率为12％，常温耐压强度为55MPa，残余耐压强度保持率为84％。

Claims (9)

1.一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、原料处理：
(1)将金属粉、纳米氧化物，按照(5％～9％)：(1％～5％)的重量比充分混合均匀后，高能球磨2h，得到混合均匀的粉料；
(2)将不同粒度的电熔镁砂进行混料后，与液态酚醛树脂、碳粉，按照85％：2％：1％的重量比充分混合均匀，得到被碳粉均匀包裹的电熔镁砂；
(3)将步骤一(1)中得到的粉料、液态酚醛树脂、步骤一(2)中得到的被碳粉均匀包裹的电熔镁砂，按照10％:2％:88％的重量比充分混合均匀并困料24h；
步骤二、成型固化：
将困料好的原料压制成型为170mm×25mm×25mm的镁碳砖试样并固化；
步骤三、高温烧结：
将压制固化后的镁碳砖试样置于高温烧结设备中，在保护气氛或者埋碳条件下保温后制得超低碳镁碳材料。
2.根据权利要求1所述的一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，其特征在于：在步骤一(1)中，所述的金属粉为铝粉、钛粉、硅粉中的一种；所述的纳米稀有和稀散氧化物为三氧化二铋、三氧化二锑、三氧化硒、五氧化二硒、二氧化硒中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，其特征在于：在步骤一(2)中，所述的电熔镁砂的氧化镁含量为96％以上；所述的电熔镁砂的混料顺序依次为3～5mm、1～3mm、0～1mm和320目，其中，3～5mm粒度的电熔镁砂、1～3mm粒度的电熔镁砂、0～1mm粒度的电熔镁砂、320目的电熔镁砂的质量配比为2:3:3:2。
4.根据权利要求1所述的一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，其特征在于：所述的步骤一(2)中，所述碳粉为天然石墨、炭黑中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，其特征在于：所述的步骤一(2)中，将不同粒度的电熔镁砂、液态酚醛树脂、碳粉混合均匀采用工业混料机、高能球磨机中的一种，其转速为100～300r·min-1，混料时间为2～6h。
6.根据权利要求1所述的一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，其特征在于：所述的步骤二中，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。
7.根据权利要求1所述的一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，其特征在于：所述的步骤二中，所述的镁碳样品在100～300MPa压力下成型，压制次数为10次以上；所述固化顺序依次为80℃固化6h,150℃固化10h,180℃固化12h。
8.根据权利要求1所述的一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，其特征在于：所述的步骤三中，所述的高温烧结设备为可通气氛的箱式电阻炉、管式电阻炉、真空高温炉和隧道窑中的一种；烧结温度为1600～1800，℃烧结保温时间为2～8h；所述的保护气氛为高纯度的Ar气。
9.根据权利要求1所述的一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法，其特征在于：所述的步骤三中，制得的超低碳镁碳材料的主晶相为MgO和C，还有少量的MgAl2O4、α-Al2O3、AlN、Al4C3、TiC、TiN、Ti(C,N)、SiC、Si2N2O；镁碳材料内部存在许多纤维状晶须，形成的形状不规则，长度为5～30μm,直径为0.3～2μm；显气孔率为10％～20％，常温耐压强度为40～60MPa，残余耐压强度保持率为70％～87％。
CN201811279160.9A 2018-10-30 2018-10-30 一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法 Pending CN109206122A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811279160.9A CN109206122A (zh) 2018-10-30 2018-10-30 一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811279160.9A CN109206122A (zh) 2018-10-30 2018-10-30 一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109206122A true CN109206122A (zh) 2019-01-15

Family

ID=64997397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811279160.9A Pending CN109206122A (zh) 2018-10-30 2018-10-30 一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109206122A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110143808A (zh) * 2019-05-31 2019-08-20 武汉科技大学 添加氮化硅镁粉体的低碳镁碳耐火材料及其制备方法
CN110423100A (zh) * 2019-08-15 2019-11-08 瑞泰马钢新材料科技有限公司 一种添加镁碳超细粉的高纯镁碳砖及其制备方法
CN111732416A (zh) * 2020-08-28 2020-10-02 北京利尔高温材料股份有限公司 一种抗氧化、抗剥落性能优异的钢包内衬用超低碳镁碳砖及其制备方法
CN115974564A (zh) * 2022-12-30 2023-04-18 东北大学 一种原位增强的低碳镁碳耐火材料及其制备方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003300772A (ja) * 2002-04-05 2003-10-21 Okayama Ceramics Gijutsu Shinko Zaidan 炭窒化硼素及び金属Ｔｉを原料としたＢＮ＋ＴｉＣ＋ＴｉＢ２結合、ＢＮ＋ＴｉＢ２結合、ＢＮ＋ＴｉＣ結合を有する複合耐火物の製造方法
CN101367669A (zh) * 2008-09-27 2009-02-18 武汉科技大学 含B4C－C复合粉体和纳米TiC粉体的低碳镁碳砖及其制备方法
CN101531533A (zh) * 2009-04-22 2009-09-16 济南鲁东耐火材料有限公司 一种低碳镁碳砖及其制备方法
CN105152654A (zh) * 2015-08-03 2015-12-16 佛山蓝途科技有限公司 一种耐高温部件用陶瓷材料及其制备方法
CN105859302A (zh) * 2016-04-08 2016-08-17 哈尔滨工业大学 原位生成碳纳米线的陶瓷材料的制备方法
CN106673443A (zh) * 2016-12-26 2017-05-17 陕西科技大学 一种具有光催化功能锆酸铋陶瓷微晶乳浊釉料的制备方法
CN106810271A (zh) * 2015-12-01 2017-06-09 镇江市润州金山金属粉末厂 一种碳镁耐火材料
CN106903304A (zh) * 2017-03-22 2017-06-30 武汉科技大学 一种具有核壳结构的Fe@Ni复合粉体及其制备方法
CN107673743A (zh) * 2017-10-11 2018-02-09 马鞍山豹龙新型建材有限公司 一种抗渣侵蚀能力优越的低碳微膨胀钢包渣线镁碳砖的生产方法
CN107686339A (zh) * 2017-08-29 2018-02-13 浙江攀盛冶金材料有限公司 一种用于中间包的高镁质耐火材料
CN108083764A (zh) * 2017-12-26 2018-05-29 江西京尚实业有限公司 富硒陶瓷器具及其制备工艺
CN108395218A (zh) * 2018-05-09 2018-08-14 辽宁科技大学 一种利用改性镁砂制备的低碳镁碳砖及其制备方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003300772A (ja) * 2002-04-05 2003-10-21 Okayama Ceramics Gijutsu Shinko Zaidan 炭窒化硼素及び金属Ｔｉを原料としたＢＮ＋ＴｉＣ＋ＴｉＢ２結合、ＢＮ＋ＴｉＢ２結合、ＢＮ＋ＴｉＣ結合を有する複合耐火物の製造方法
CN101367669A (zh) * 2008-09-27 2009-02-18 武汉科技大学 含B4C－C复合粉体和纳米TiC粉体的低碳镁碳砖及其制备方法
CN101531533A (zh) * 2009-04-22 2009-09-16 济南鲁东耐火材料有限公司 一种低碳镁碳砖及其制备方法
CN105152654A (zh) * 2015-08-03 2015-12-16 佛山蓝途科技有限公司 一种耐高温部件用陶瓷材料及其制备方法
CN106810271A (zh) * 2015-12-01 2017-06-09 镇江市润州金山金属粉末厂 一种碳镁耐火材料
CN105859302A (zh) * 2016-04-08 2016-08-17 哈尔滨工业大学 原位生成碳纳米线的陶瓷材料的制备方法
CN106673443A (zh) * 2016-12-26 2017-05-17 陕西科技大学 一种具有光催化功能锆酸铋陶瓷微晶乳浊釉料的制备方法
CN106903304A (zh) * 2017-03-22 2017-06-30 武汉科技大学 一种具有核壳结构的Fe@Ni复合粉体及其制备方法
CN107686339A (zh) * 2017-08-29 2018-02-13 浙江攀盛冶金材料有限公司 一种用于中间包的高镁质耐火材料
CN107673743A (zh) * 2017-10-11 2018-02-09 马鞍山豹龙新型建材有限公司 一种抗渣侵蚀能力优越的低碳微膨胀钢包渣线镁碳砖的生产方法
CN108083764A (zh) * 2017-12-26 2018-05-29 江西京尚实业有限公司 富硒陶瓷器具及其制备工艺
CN108395218A (zh) * 2018-05-09 2018-08-14 辽宁科技大学 一种利用改性镁砂制备的低碳镁碳砖及其制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
夏忠锋: ""低碳镁碳材料基质组成的优化研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *
姜兆华等: "《应用表面化学》", 31 August 2018, 哈尔滨工业大学 *
崔鑫等: ""过渡金属合金催化剂催化作用机理研究进展"", 《化工进展》 *
朱伯铨等: ""一维或二维结合相对含碳耐火材料强度和韧性的影响"", 《耐火材料》 *
林育炼: "《耐火材料与洁净钢生产技术》", 30 April 2012, 冶金工业出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110143808A (zh) * 2019-05-31 2019-08-20 武汉科技大学 添加氮化硅镁粉体的低碳镁碳耐火材料及其制备方法
CN110423100A (zh) * 2019-08-15 2019-11-08 瑞泰马钢新材料科技有限公司 一种添加镁碳超细粉的高纯镁碳砖及其制备方法
CN111732416A (zh) * 2020-08-28 2020-10-02 北京利尔高温材料股份有限公司 一种抗氧化、抗剥落性能优异的钢包内衬用超低碳镁碳砖及其制备方法
CN115974564A (zh) * 2022-12-30 2023-04-18 东北大学 一种原位增强的低碳镁碳耐火材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ghasemi-Kahrizsangi et al. Effect of micro and nano-Al2O3 addition on the microstructure and properties of MgO-C refractory ceramic composite
CN109206122A (zh) 一种改善超低碳镁碳材料显微结构和抗热震性的方法
Ding et al. Combustion synthesis of B4C/Al2O3/C composite powders and their effects on properties of low carbon MgO-C refractories
Dehsheikh et al. Performance improvement of MgO-C refractory bricks by the addition of Nano-ZrSiO4
Ren et al. Designing low-carbon MgO–Al2O3–La2O3–C refractories with balanced performance for ladle furnaces
Shi et al. Enhancing copper infiltration into alumina using spark plasma sintering to achieve high performance Al2O3/Cu composites
Zhu et al. Formation of hollow MgO-rich spinel whiskers in low carbon MgO–C refractories with Al additives
Tamura et al. Spark plasma sintering of fine-grained alumina ceramics reinforced with alumina whiskers
Wu et al. Effect of B4C on the properties and microstructure of Al2O3-SiC-C based trough castable refractories
CN102335738A (zh) 复合浸入式水口及其制造方法
CN1654426A (zh) 一种不定形方镁石—碳化硅复合耐火材料及其生产方法
Qian et al. Corrosion resistance of BN–ZrO2 ceramics with different additives by molten steel
Chong et al. Enhancement of oxidation resistance at 1000–1400° C of low carbon Al2O3–C refractories with pre-synthesized SiCnw/Al2O3
JP2016527083A (ja) 炭素結合又は樹脂結合定形耐火製品を製造するためのバッチ、当該製品を製造するための方法、当該製品、及び、マグネシアスピネル‐酸化ジルコニウムの使用
Zhi et al. Effect of Al (OH) 3 particle size on microstructures and strengths of porous MgAl2O4 ceramics
CN107043265B (zh) 一种冶金、有色熔炼炉用不烧镁铬砖及其制备方法
CN102021473A (zh) 一种Fe3Al-Al2O3复合材料的制备方法
CN105263884A (zh) 制造碳化硅晶须增强型耐火组合物的方法
Chao et al. Effects of different binder systems on the reaction mechanism, microstructure and mechanical properties of PcBN composites
CN107417286B (zh) 一种增强超低碳Al2O3-ZrO2-SiC-C耐火材料的制备方法
Ju et al. Application of calcium alumino-titanate to taphole clay
CN105152663A (zh) 一种氮化硅结合氮化硅铁材料的制备方法
Ma et al. Preparation and properties of low-carbon Al 2 O 3–ZrO 2–SiC–C composite refractories containing LaAl 11 O 18 ceramic phase
CN108863408A (zh) 一种ZrN-SiAlON-SiC-C复相耐火材料的制备方法
Liu et al. Preparation and application of unfired Al2O3–Al–C slide plate materials in the presence of trace Zn

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190115

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication