CN110128154A - 一种添加碳氮化钛的低碳镁碳砖及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种添加碳氮化钛的低碳镁碳砖，包括下列重量份数的原料：粒度为3mm＜电熔镁砂≤5mm 20‑30份；粒度为1mm＜电熔镁砂≤3mm 10‑20份；粒度为0mm＜电熔镁砂≤1mm 10‑20份；200目的电熔镁砂10‑20份；200目合成的Ti(C,N)粉末1‑10份；200目的石墨1‑10份；200目的炭黑1‑10份；200目的铝粉1‑10份；结合剂1‑10份。本发明在生产精炼钢包渣线镁碳砖时，碳氮化钛加入镁碳材料中经高温埋炭处理后仍均匀分布在基质中，并和MgO发生一定程度的固溶。

Description

一种添加碳氮化钛的低碳镁碳砖及制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料领域，尤其涉及一种添加碳氮化钛的低碳镁碳砖及制备方法。

背景技术

为保证式碳氮化钛是由碳化钛和氮化钛形成的固溶体，TiN和TiC都具有NaCl型晶体结构，TiC点阵中的C原子可以被N原子以任意比例代替，形成一种连续的固溶体Ti(C1-xNx)(0≤x≤1)。碳氮化钛是一种性能优良、用途广泛的非氧化物陶瓷材料，具有高熔点、高硬度、耐磨、耐腐蚀等特性，并具有良好的导热性、导电性和化学稳定性，在机械、化工、汽车制造和航空航天等许多领域有广泛的应用，但将其应用于耐火材料中的报道尚不多见，主要原因是成本太高。目前，已成功采用铝热还原氮化法制备了MgAl2O4-TiN和MgAl2O4-Ti(C,N)复合陶瓷材料，并对其影响因素和性能进行了探讨。有研究表明，碳化钛、氮化钛或碳氮化钛的存在能明显提高耐火材料的使用性能，如攀钢高炉生产实践证明，原料中的钛氧化物在炼铁过程中，部分氧化钛被还原生成Ti(C,N)，沉积于炉壁、炉底后有良好的护炉作用；中国专利申请号：CN01800783.X，公开了含碳耐火材料及其制造方法，将碳化钛、氮化钛和碳氮化钛引入到高炉侧壁及炉底的含碳耐火材料中，从而延长了高炉的使用寿命。

镁碳砖由于其优异的抗侵蚀性及抗热震性，在各类炼钢炉上作为炉衬材料被广泛使用。传统镁碳砖的碳含量一般都在10％～20％。随着冶炼技术的进步，对耐火材料又有新的要求，传统镁碳砖在长期的应用实践中发现有以下几个方面问题：(1)由于高热导率，增加热损耗，使出钢温度提高，带来能耗增加，同时加剧耐火材料的侵蚀等一系列问题；(2)作为特殊精炼炉的炉衬材料，如在VOD中冶炼高质量洁净钢及超低碳钢时，会引起碳的增加问题；(3)消耗大量宝贵的石墨源。低碳镁碳砖由于具有低热导率、对钢水增碳很少等优点而越来越受到众多研究者的关注，但同时，碳的降低会对镁碳砖的抗剥落性和抗渣性产生不利影响而碳氮化钛由于具有如上所述的众多优良的性能，故将碳氮化钛引入到镁碳砖中，可对提高材料性能有利。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种添加碳氮化钛的低碳镁碳砖及制备方法，将碳氮化钛引入到镁碳砖中，减少在冶炼过程中由于镁碳砖造成的碳的增加量，减少石墨资源的消耗。同时，提高镁碳砖的高温强度、抗氧化能力和抗熔渣侵蚀性能，并且使镁碳砖具有一定的抗热震性。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种添加碳氮化钛的低碳镁碳砖，包括下列重量份数的原料：

粒度为3mm＜电熔镁砂≤5mm 20-30份；

粒度为1mm＜电熔镁砂≤3mm 10-20份；

粒度为0mm＜电熔镁砂≤1mm 10-20份；

200目的电熔镁砂10-20份；

200目合成的Ti(C,N)粉末 1-10份；

200目的石墨 1-10份；

200目的炭黑 1-10份；

200目的铝粉 1-10份；

结合剂 1-10份。

所述的结合剂为酚醛树脂。

所述的合成的Ti(C,N)粉末由碳化钛和氮化钛粉末按1∶1比例混合而成。

一种添加碳氮化钛的低碳镁碳砖的制备方法，包括以下步骤：

1)原料粉碎筛分细磨：

将电熔镁砂用颚式破碎机进行初次破碎，筛分，再用辊式破碎机将筛分后的大颗粒粉碎成粒径为0～5mm的小颗粒；再用球磨机细磨成粒径为200目、300目、500目的微粉；小颗粒按粒径不同进行筛分，得到200目、0-1mm、1-3mm、3-5mm的三种粒径的电熔镁砂；按照上述方法制得200目的Ti(C,N)粉末、200目的石墨、炭黑、铝粉，并按照重量份称量；

2)按重量份称取原料，先将电熔镁砂投入混料机中，并在2-3分钟内一次性缓慢加入结合剂，再加入石墨、炭黑混合及搅拌1～2分钟，最后加入铝粉、合成的Ti(C,N)粉末混合搅拌20～30分钟后出料；

3)出料后，压制成型，将成型后的砖放置窑车上，推进干燥窑进行热处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在生产精炼钢包渣线镁碳砖时，碳氮化钛加入镁碳材料中经高温埋炭处理后仍均匀分布在基质中，并和MgO发生一定程度的固溶；碳氮化钛加入镁碳材料中经高温埋炭处理后，体积密度有所降低，气孔率升高，线膨胀率增大，常温耐压强度有所减小有利于镁碳砖抗侵蚀性、抗热震性和抗氧化性的提高。原料中的钛氧化物在炼铁过程中，部分氧化钛被还原生成Ti(C，N)，沉积于炉壁、炉底后有良好的护炉作用，明显提高耐火材料的使用性能。实际应用表明此低碳镁碳砖使用寿命较以前的渣线镁碳砖有大幅提高，从而提高了钢包的周转率，降低了生产成本。

具体实施方式

下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

添加碳氮化钛的低碳镁碳砖，包括下列重量份数的原料：

粒度为3mm＜电熔镁砂≤5mm 20-30份；

粒度为1mm＜电熔镁砂≤3mm 10-20份；

粒度为0mm＜电熔镁砂≤1mm 10-20份；

200目的电熔镁砂 10-20份；

200目合成的Ti(C,N)粉末1-10份；合成的Ti(C,N)粉末由碳化钛和氮化钛粉末按1∶1比例混合而成；

200目的石墨 1-10份；

200目的炭黑 1-10份；

200目的铝粉 1-10份；

结合剂 1-10份；结合剂为酚醛树脂。

在上述配方中电熔镁砂、石墨、金属铝粉、合成的Ti(C,N)粉末、炭黑为市售原料，结合剂-酚醛树脂为市售原料。

具体制备时，可将原料用颚式破碎机破碎成大颗粒，再用辊式破碎机将其中的大颗粒粉碎成粒径为0～5mm的小颗粒；选取部分小颗粒用球磨机细磨成粒径为200目、300目、500目的微粉；小颗粒按粒径不同进行筛分，200目、0-1mm、1-3mm、3-5mm的三种粒径的原料。由下述表1原料按重量份配比组成：

表1配料：

搅拌：将配好的物料投入混料机中，然后2-3分钟内一次性缓慢加入结合剂；之后加入石墨、炭黑混合1～2分钟，最后加入铝粉、合成的Ti(C,N)粉末，混合搅拌20～30分钟后出料，保证混料的均匀，然后出料。

出料后，压制成型，将成型后的砖放置窑车上，推进干燥窑进行热处理，制成成品。

验收：成品的取样、验收按YB 367-75《耐火制品取样、验收、保管和运输规则》进行。随机取样做化学成分分析，检测合格后出厂。

Claims (4)

1.一种添加碳氮化钛的低碳镁碳砖，其特征在于，包括下列重量份数的原料：

粒度为3mm＜电熔镁砂≤5mm 20-30份；

粒度为1mm＜电熔镁砂≤3mm 10-20份；

粒度为0mm＜电熔镁砂≤1mm 10-20份；

200目的电熔镁砂 10-20份；

200目合成的Ti(C,N)粉末 1-10份；

200目的石墨 1-10份；

200目的炭黑 1-10份；

200目的铝粉 1-10份；

结合剂 1-10份。

2.根据权利要求1所述的一种添加碳氮化钛的低碳镁碳砖，其特征在于，所述的结合剂为酚醛树脂。

3.根据权利要求1所述的一种添加碳氮化钛的低碳镁碳砖，其特征在于，所述的合成的Ti(C,N)粉末由碳化钛和氮化钛粉末按1∶1比例混合而成。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种添加碳氮化钛的低碳镁碳砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)原料粉碎筛分细磨：

将电熔镁砂用颚式破碎机进行初次破碎，筛分，再用辊式破碎机将筛分后的大颗粒粉碎成粒径为0～5mm的小颗粒；再用球磨机细磨成粒径为200目、300目、500目的微粉；小颗粒按粒径不同进行筛分，得到200目、0-1mm、1-3mm、3-5mm的三种粒径的电熔镁砂；按照上述方法制得200目的合成的Ti(C,N)粉末、200目的石墨、炭黑、铝粉，并按照重量份称量；

2)按重量份称取原料，先将电熔镁砂投入混料机中，并在2-3分钟内一次性缓慢加入结合剂，再加入石墨、炭黑混合及搅拌1～2分钟，最后加入铝粉、合成的Ti(C,N)粉末混合搅拌20～30分钟后出料；

3)出料后，压制成型，将成型后的砖放置窑车上，推进干燥窑进行热处理。