CN116573922A - 一种纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，各原料及其所占质量百分比包括：电熔镁砂88％～95％，镁碳砖：0～3％，聚羧酸镁0.5％～4％，柠檬酸镁：0～0.5％，中间相沥青0.3％～3％，催化剂0.05％～0.6％，结合剂0.1％～2％。本发明所得纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料含碳量低，纳米碳纤维分布均匀，具有优良的抗氧化性、抗热震稳定性和抗渣侵蚀性；且本发明提供的制备方法简单高效，适合推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料及其制备方法，属于耐火材料领域。
背景技术
镁碳(MgO-C)耐火材料的低碳化有利于减少耐火材料对钢水的增碳作用，降低不可再生资源的使用量，符合绿色冶金宗旨。因镁碳耐火材料具有优异的抗渣侵蚀性、抗热震稳定性和抗氧化性，且制备工艺简单，被广泛用作电炉、转炉及精炼炉等的内衬材料。但传统镁碳耐火材料在制备及应用过程中存在以下问题：(1)消耗大量石墨资源；(2)高的热导率导致热损耗增加，难以满足二次精炼工艺要求；(3)高的碳含量容易引起钢水增碳而污染钢水，不利于纯净钢和超低碳钢等的冶炼。因此，镁碳耐火材料的低碳化符合绿色冶金的宗旨，但随着碳含量的降低，镁碳耐火材料的抗氧化性、抗热震稳定性和抗渣渗透性也显著下降，在电炉、转炉及精炼炉等的应用中具体表现为镁碳耐火材料的耐剥落性降低，碳更易被氧化。针对以上问题，研究一种新型的低碳镁碳耐火材料，既能有效地降低碳含量，又能保证该材料具备良好的抗渣侵蚀性、抗热震稳定性和抗氧化性等非常重要。
中国专利CN202210135113.7公开了一种抗氧化性能优异的低碳镁碳砖，其特征在于，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：电熔镁砂50-100份、金属铝粉0.5-10份、酚醛树脂1-10份、B4C-TiN复相材料0.5-10份、高温沥青0.5-10份、石墨0.5-10份；所述B4C-TiN复相材料中，B4C的体积分数为18％-33％，TiN的体积分数为67％-82％。该发明虽然有效提高了材料的抗氧化性和抗钢水冲刷性能，但是含有Al、Ti、N等多种元素，不利于生产洁净钢。中国专利CN202111023818.1公开了一种具有抗氧化性能的低碳镁碳砖，其特征在于：按照重量份数计，包括电熔镁砂88-96份、金属铝粉1-3份、树脂3份、ZrB2-Cr7C3复相材料1-3份，高温沥青1-3份和-196石墨1-3份；ZrB2-Cr7C3复相材料中ZrB2的体积分数为15％-35％，Cr7C3的体积分数为65％-85％。该发明有效地提高了材料的抗氧化性能，但是含有Cr，对环境污染很大，致癌，不利于绿色环保的行业发展要求。中国专利CN201810613284.X涉及一种纳米碳增强的低碳镁碳砖及其制备方法，其中纳米碳含量为2％-4％，为目前主流镁碳砖碳含量的50％，通过外加纳米碳，虽然总碳量减少一半，节省了原料成本，延长了镁碳砖的使用寿命；但是该发明中所加入的纳米碳很难在原料中分散均匀，导致制得的低碳镁碳砖抗渣侵蚀性和强度性能不稳定，影响了材料的使用效果。
所以针对以上问题，研发一种含碳量低，且纳米碳纤维分布均匀，具有优良的抗氧化性、抗热震稳定性和抗渣侵蚀性的低碳镁碳耐火材料至关重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种电炉、转炉和精炼炉用纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，克服了现有镁碳耐火材料碳含量高，抗渣侵蚀性、抗热震稳定性和抗氧化性等不太理想的问题，可以满足低碳钢、洁净钢等对耐火材料要求。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，其原料包括电熔镁砂、废旧镁碳砖、聚羧酸镁、柠檬酸镁、中间相沥青、催化剂和结合剂，所述催化剂为纳米镍和/或纳米铁，所述结合剂为热固性酚醛树脂；各原料按质量百分比为：电熔镁砂88％～95％，镁碳砖0～3％，聚羧酸镁0.5％～4％，柠檬酸镁0～0.5％，中间相沥青0.3％～3％，催化剂0.05％～0.6％，结合剂0.1％～2％。
按上述方案，所述低碳镁碳耐火材料的体积密度为2.95～3.32g/cm3，碳含量为3.8％～9.0％，耐压强度为9.2～13.0MPa，耐火度>1760℃，抗热震稳定性>50次，抗渣侵蚀性Sc/S0<0.03。
按上述方案，所述电熔镁砂中MgO含量大于97wt％；电熔镁砂的粒径不超过6mm，且，粒径在0.088～1mm范围内质量百分比为22％～30％，粒径在1～3mm范围内质量百分比为29％～34％，粒径在3～6mm范围内质量百分比为32％～41％。
按上述方案，所述镁碳砖通过将废旧的镁碳砖进行拣选，除去氧化部分及残余杂质后，经粉碎、球磨后通过筛选，粒径在0.088～1mm范围内质量百分比为50％～80％，粒径在1～3mm范围内质量百分比为20％～45％；其中，处理后的镁碳砖中MgO不低于84.0wt％。
按上述方案，所述聚羧酸镁为聚丙烯酸镁或聚甲基丙烯酸镁等中的一种或两种，其相对分子量大于1万。
按上述方案，纳米镍或纳米铁为粒径范围10～40nm的粉体；纳米镍的镍含量大于98wt％，纳米铁的铁含量大于98wt％。
按上述方案，所述中间相沥青为煤基中间相沥青，相对分子量为1000～6000，软化点为400～500℃。
按上述方案，所述热固型酚醛树脂的比重为1.20～1.25，固体质量百分含量为70％～85％。
本发明提供一种纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按各原料的质量百分比为：电熔镁砂88％～95％，镁碳砖0～3％，聚羧酸镁0.5％～4％，柠檬酸镁0～0.5％，中间相沥青0.3％～3％，催化剂0.05％～0.6％，结合剂0.1％～2％准备原料；
(2)将步骤(1)称取的电熔镁砂、镁碳砖、聚羧酸镁、柠檬酸镁、中间相沥青和催化剂进行预混并球磨35～50min，得到预混料；
(3)将结合剂热固性酚醛树脂加入到步骤(2)所得预混料中，在搅拌机中搅拌8～25min，得到混合料；
(4)将步骤(3)所得混合料进行加压成型，然后在800～1200℃的还原气氛中烧结，得到，纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料。
本发明还提供一种优选的纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按各原料的质量百分比为：电熔镁砂88％～95％，镁碳砖0～3％，聚羧酸镁0.5％～4％，柠檬酸镁0～0.5％，中间相沥青0.3％～3％，催化剂0.05％～0.6％，结合剂0.1％～2％准备原料；
(2)将步骤(1)中称取的粒径小于1mm的电熔镁砂和镁碳砖和聚羧酸镁、柠檬酸镁、中间相沥青和催化剂进行预混并球磨35～50min，得到预混料；
(3)将步骤(1)中称取的粒径不小于1mm的电熔镁砂和镁碳砖颗粒与结合剂热固性酚醛树脂加入到步骤(2)所得预混料中，在搅拌机中搅拌8～25min，得到混合料；
(4)将步骤(3)所得混合料进行加压成型，然后在800～1200℃的还原气氛中烧结，得到，纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料。
按上述方案，步骤(4)中，加压成型的压力为120～190MPa，烧结时间为2～4小时，还原气氛为埋炭烧成。
本发明中各主要原料以及主要工艺的作用和机理如下：
本发明的低碳镁碳耐火材料产品，其中的聚羧酸镁(以聚丙烯酸镁为例)在800～1200℃的高温下，在催化剂镍或铁的催化作用下，聚丙烯酸镁在高温下先分解，主要分两个阶段，第一阶段脱酸，即聚丙烯酸镁主链上的羧基在受热的情况下先失去，并生成MgO；第二节阶段为聚丙烯酸镁主链的解聚，即聚丙烯酸镁的主链在受热情况下发生C-C键断裂，随着温度的升高，分子链运动逐渐加剧，脱酸的聚合物分子分解成不同大小的C-C键，在还原气氛和高温下，不同长度的C-C链碳化生成纳米碳纤维，并与产品中其他成分均匀牢固结合，保证了产品中纳米碳纤维的均匀性和产品的高强度，且C-C键的聚合物在解聚缩聚碳化过程中与原料中其他成分以化学键相结合，从而保证了产品的稳定性和抗热震稳定性，不易被剥落，有利于抗渣侵蚀。聚羧酸镁的用量限定为0.5％～4％，因为聚丙烯酸镁其实是含碳聚合物盐，如果含量太高，会导致产品最终碳含量较高，如果含量太低则不易与其他原料生成足够的稳定的化学键结合的纳米碳纤维成分。
而且，中间相沥青在400℃左右生成中间相的平行排列的一种盘状向列型小液晶，这种中间相小液晶均具液态和固态性能，有一定的流动性，能填满本发明所述低碳镁碳耐火材料产品中的孔隙，保证了产品的致密性。中间相沥青属于高分子聚合物，制备低碳镁碳耐火材料产品过程中，其可以在高温下解聚碳化为碳纤维，能增强耐火材料的抗氧化性。中间相沥青的用量限定为0.3％～3％，因为中间相沥青是碳的高分子聚合物，如果中间相沥青含量超过3％，会导致产品的总碳含量增大；如果中间相沥青含量小于0.3％，中间型高温生成的小液晶不足以填充砖中的空隙，不足以生成强度较大的碳纤维，也就不能有效改善产品的抗渣侵蚀性和抗热震稳定性。
本发明中柠檬酸镁和聚羧酸镁本身就是分散剂，在原料中分散性好，不团聚，分布均匀，也能够排出原料中的气体，防止了大气孔的出现，有利于耐火材料性能的稳定。聚羧酸镁是高分子含碳聚合物，柠檬酸镁是小分子的含碳化合物，高温下都会分解产生氧化镁，并分别与原料中其他成分生成C-C键，都能提高产品的抗氧化性和抗热震稳定性。柠檬酸镁用量为0～0.5％，少量的柠檬酸镁与原料中其他成分生成的小分子含碳化合物，有利于促进纳米碳的生成；如果含量太高，产品的碳含量也会增加，且不易形成长链的碳纤维。
另外，热固性酚醛树脂，在高温下热固性好，保证了低碳镁碳耐火材料产品在高温下的强度。热固性酚醛树脂固化时不需要加入催化剂、促进剂，只需加热、加压。热固性酚醛树脂固化后密度比聚酯树脂小，机械强度、耐化学腐蚀及耐湿性良好，热强度高，变形倾向小。在加热条件下，热固性酚醛树脂发生复杂的缩合反应和交联反应，生成小分子在高温高压下排出，这种大分子的长链化合物与原料中的其他成分结合，在高温高压条件下生成高强度的耐火材料。热固性酚醛树脂用量为0.1％～2％，如果低于0.1％，热固性酚醛树脂根本起不到结合剂的结合作用，如果>2％，产品的总体碳含量增加，不利于低碳镁碳耐火材料的制备。
电熔镁砂的粒径不超过6mm，且，粒径在0.088～1mm范围内质量百分比为22％～30％，粒径在1～3mm范围内质量百分比为29％～34％，粒径在3～6mm范围内质量百分比为32％～41％，这是因为此时粒径在3～6mm的粗颗粒含量较高，可减少材料的成型阻力，提高材料的体积密度和常温耐压强度，降低气孔率，提高了材料的抗侵蚀性。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料的含碳量为3.8％～9.0％，而传统镁碳耐火材料的含碳量为12％～20％，本发明的低碳镁碳耐火材料的含碳量比传统镁碳耐火材料低。通过显微结构分析，本发明的纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料通过原位生成的纳米碳纤维分布均匀，通过性能检测分析，本发明的低碳镁碳耐火材料在1300℃×3h和1600℃×3h于大气气氛下做抗氧化实验，冷却后对剖切割，氧化部分面积<3％；1100℃水冷的热震稳定性>50次；用坩埚法进行转炉终渣的实验，1600℃×3h埋炭烧后冷切后剖切，测量渣侵蚀的面积占比Sc/S0<5％(注：Sc为利用坩埚法做完转炉渣侵蚀后剖割面被渣渣侵蚀的面积，S0为剖割面原面积)；本发明的低碳镁碳耐火材料具有优良的抗氧化性、抗热震稳定性和抗渣侵蚀性。
(2)本发明在制备工艺上，纳米碳是通过聚合物在高温下反应生成碳纤维，结合性更强，在耐火材料中分布更均匀，可以实现在低碳情况下获得理想的抗氧化性、抗热震稳定性和抗渣侵蚀性；而传统的低碳镁碳耐火材料则是在原料中加入纳米碳，不易分散，容易影响耐火材料的性能。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，按质量百分比计，其原料组成如下：电熔镁砂：91％，镁碳砖：2.6％，聚丙烯酸镁：3.5％，柠檬酸镁：0.02％，中间相沥青：1.3％，催化剂纳米镍粉：0.08％，结合剂热固性酚醛树脂：1.5％。
其中，电熔镁砂中MgO含量约为98wt％；电熔镁砂的粒径不超过6mm，且，粒径在0.088～1mm范围内质量百分比为28％，粒径在1～3mm范围内质量百分比为32％，粒径在3～6mm范围内质量百分比为40％。
镁碳砖通过将废旧的镁碳砖进行拣选，利用水化处理，将废旧镁碳砖破碎除铁后用水浸泡烘干破碎再除铁后，筛分即可；其中粒径在0.088～1mm范围内质量百分比为57％，粒径在1～3mm范围内质量百分比为43％；其中，处理后的镁碳砖中MgO约87wt％，碳约为11％。
纳米镍粉或纳米铁粉为粒径范围10～40nm的粉体；纳米镍(市场购买的分析纯)的镍含量大于99wt％；中间相沥青为煤基中间相沥青，相对分子量为5100，软化点为430℃，为实验室合成中间相沥青；热固型酚醛树脂的比重为1.22，固体质量百分含量为78％；聚丙烯酸镁分子量为15000。
上述纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按本实施例中各原料及其指标要求，按各自质量百分比备料；
(2)将步骤(1)称取的电熔镁砂、镁碳砖、聚丙烯酸镁、柠檬酸镁、中间相沥青和催化剂纳米镍粉先进行预混，然后在球磨罐中球磨40min，得到预混料；
(3)将热固性酚醛树脂分批加入到步骤(2)所得预混料中，在搅拌机中搅拌20min，得到混料；
(4)将所得步骤(3)混料进行170MPa加压成型，在还原气氛(埋炭)以1100℃的温度烧结3小时，得到纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料。
经测试，本实施例制得的纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，按照耐火材料行业检测标准其体积密度为3.12g/cm3，碳含量为4.6％，耐压强度为10.1MP，耐火度1770℃。并且，通过微观分析，该镁碳砖中有大量纳米碳纤维结构。
通过行业标准检测分析，本实施例的低碳镁碳耐火材料在1300℃×3h和1600℃×3h于大气气氛下做抗氧化实验，冷却后对剖切割，氧化部分面积为2.6％；1100℃水冷的热震稳定性>58次；用坩埚法进行转炉终渣的实验，1600℃×3h埋炭烧后冷切后剖切，测量渣侵蚀的面积占比Sc/S0为3.2％(注：Sc为利用坩埚法做完转炉渣侵蚀后剖割面被渣渣侵蚀的面积，S0为剖割面原面积)。因此，本发明的低碳镁碳耐火材料具有优良的抗氧化性、抗热震稳定性和抗渣侵蚀性。
在某钢厂精炼炉中使用，寿命比传统镁碳耐火材料提高12％。
实施例2
一种纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，按质量百分比计，其原料组成如下：电熔镁砂：93.5％，聚丙烯酸镁：2.3％，柠檬酸镁：0.02％，中间相沥青：2.9％，催化剂纳米铁粉：0.06％，结合剂热固性酚醛树脂：1.22％。
其中，电熔镁砂中MgO含量约为99wt％；电熔镁砂的粒径不超过6mm，且，粒径在0.088～1mm范围内质量百分比为25％，粒径在1～3mm范围内质量百分比为30％，粒径在3～6mm范围内质量百分比为45％。
纳米铁粉为粒径范围10～25nm的粉体；纳米铁(市场购买的分析纯)的铁含量大于99wt％；中间相沥青为煤基中间相沥青，相对分子量为5600，软化点为460℃，为实验室合成中间相沥青；热固型酚醛树脂的比重为1.25，固体质量百分含量为81％；聚丙烯酸镁分子量为13000。
制备方法如下：
上述纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按本实施例中各原料及其指标要求，按各自质量百分比备料；
(2)将步骤(1)称取的电熔镁砂、聚丙烯酸镁、柠檬酸镁、中间相沥青和催化剂纳米铁粉先进行预混，然后在球磨罐中球磨50min，得到预混料；
(3)将热固性酚醛树脂分批加入到步骤(2)所得预混料中，在搅拌机中搅拌20min，得到混料；
(4)将所得步骤(3)混料进行150MPa加压成型，在还原气氛(埋炭)以1200℃的温度烧结3小时，得到纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料。
经测试，本实施例制得的纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，按照耐火材料行业检测标准其体积密度为3.15g/cm3，碳含量为4.2％，耐压强度为10.8MP，耐火度1780℃；并且，通过微观分析，该镁碳砖中有大量纳米碳纤维结构。
通过行业标准检测分析，本实施例的低碳镁碳耐火材料在1300℃×3h和1600℃×3h于大气气氛下做抗氧化实验，冷却后对剖切割，氧化部分面积为2.9％；1100℃水冷的热震稳定性>60次；用坩埚法进行转炉终渣的实验，1600℃×3h埋炭烧后冷切后剖切，测量渣侵蚀的面积占比Sc/S0为3.0％。因此，本发明的低碳镁碳耐火材料具有优良的抗氧化性、抗热震稳定性和抗渣侵蚀性。
在某钢厂精炼炉中使用，寿命比传统镁碳耐火材料提高14％。
对比例1
一种纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，按质量百分比计，其原料组成如下：电熔镁砂：85％，处理后的废旧镁碳砖：1.4％，纳米炭黑：8.7％，石墨1.3％，催化剂纳米镍粉：0.1％，结合剂热固性酚醛树脂：3.5％。
其中，电熔镁砂中MgO含量约为98wt％；电熔镁砂的粒径不超过6mm，且，粒径在0.088～1mm范围内质量百分比为26％，粒径在1～3mm范围内质量百分比为33％，粒径在3～6mm范围内质量百分比为41％。
镁碳砖通过将废旧的镁碳砖进行拣选，利用水化处理，将废旧镁碳砖破碎除铁后用水浸泡烘干破碎再除铁后，筛分即可。粒径在0.088～1mm范围内质量百分比60％，粒径在1～3mm范围内质量百分比为40％；其中，处理后的镁碳砖中MgO约86.1wt％，碳约为11.2％。
纳米炭黑(市场购买)，粒径约为18nm；石墨粒径为0.5mm；纳米镍粉为20～35nm的粉体；纳米镍(市场购买的分析纯)的镍含量大于99wt％，所用热固型酚醛树脂的比重为1.24，固体质量百分含量为79.5％。
上述纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按本实施例中各原料及其指标要求，按各自质量百分比备料；
(2)将步骤(1)称取的电熔镁砂、镁碳砖、纳米炭黑、石墨和催化剂纳米镍粉先进行预混，然后在球磨罐中球磨45min，得到预混料；
(3)将热固性酚醛树脂分批加入到步骤(2)所得预混料中，在搅拌机中搅拌25min，得到混料；
(4)将所得步骤(3)混料进行175MPa加压成型，在还原气氛(埋炭)以1150℃的温度烧结2.5小时，得到镁碳耐火材料。
经测试，该碳镁碳耐火材料，按照耐火材料行业检测标准其体积密度为2.98g/cm3，碳含量为10.6％，耐压强度为8.7MP，耐火度1760℃；并且，通过微观分析，该镁碳砖中没有纳米碳纤维结构。
通过行业标准检测分析，本对比例的低碳镁碳耐火材料在1300℃×3h和1600℃×3h于大气气氛下做抗氧化实验，冷却后对剖切割，氧化部分面积为5.6％；1100℃水冷的热震稳定性>46次；用坩埚法进行转炉终渣的实验，1600℃×3h埋炭烧后冷切后剖切，测量渣侵蚀的面积占比Sc/S0为6.2％。
在某钢厂精炼炉中使用，寿命与传统镁碳耐火材料相比提高3％。由于对比例中采用了纳米炭黑和石墨作为碳源，虽然纳米碳的加入有利于形成致密的镁碳材料，但是纳米碳不易分散均匀，纳米碳没有和材料中的其他成分生成紧密的碳纳米纤维结构，制得材料稳定性不好，抗热震性和抗渣侵蚀性都低于本发明，且总碳含量高于本发明。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，其特征在于，它的原料包括电熔镁砂、镁碳砖、聚羧酸镁、柠檬酸镁、中间相沥青、催化剂和结合剂，所述催化剂为纳米镍和/或纳米铁，所述结合剂为热固性酚醛树脂；各原料按质量百分比为：电熔镁砂88％～95％，镁碳砖0～3％，聚羧酸镁0.5％～4％，柠檬酸镁0～0.5％，中间相沥青0.3％～3％，催化剂0.05％～0.6％，结合剂0.1％～2％。
2.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，其特征在于，所述低碳镁碳耐火材料的体积密度为2.9～3.3g/cm3，碳含量为3.8％～9.0％，耐压强度为9.2～13.0MPa，耐火度>1760℃，1100℃水冷的热震稳定性>50次，抗渣侵蚀性Sc/S0小于5％。
3.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，其特征在于，所述电熔镁砂中MgO含量大于97wt％；电熔镁砂的粒径不超过6mm，且，粒径在0.088～1mm范围内质量百分比为22％～30％，粒径在1～3mm范围内质量百分比为29％～34％，粒径在3～6mm范围内质量百分比为32％～45％。
4.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，其特征在于，所述镁碳砖通过将废旧的镁碳砖进行拣选，除去氧化部分后，经粉碎、球磨后通过筛选，粒径在0.088～1mm范围内质量百分比为50％～80％，粒径在1～3mm范围内质量百分比为20％～45％；其中，处理后的镁碳砖中MgO不低于84.0wt％。
5.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，其特征在于，所述聚羧酸镁为聚丙烯酸镁或聚甲基丙烯酸镁中的一种或两种，其相对分子量大于1万。
6.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，其特征在于，所述纳米镍或纳米铁为粒径范围10～40nm的粉体；纳米镍的镍含量大于98wt％，纳米铁的铁含量大于98wt％。
7.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料，其特征在于，所述中间相沥青为煤基中间相沥青，相对分子量为1000～6000，软化点为400～500℃；所述热固型酚醛树脂的比重为1.20～1.25，固体质量百分含量为70％～85％。
8.权利要求1-7中任一项所述的纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按各原料的质量百分比为：电熔镁砂88％～95％，镁碳砖0～3％，聚羧酸镁0.5％～4％，柠檬酸镁0～0.5％，中间相沥青0.3％～3％，催化剂0.05％～0.6％，结合剂0.1％～2％准备原料；
(2)将步骤(1)称取的电熔镁砂、镁碳砖、聚羧酸镁、柠檬酸镁、中间相沥青和催化剂进行预混并球磨，得到预混料；
(3)将结合剂热固性酚醛树脂加入到步骤(2)所得预混料中，搅拌均匀，得到混合料；
(4)将步骤(3)所得混合料进行加压成型，然后在800～1200℃的还原气氛中烧结，得到，纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料。
9.权利要求1-7中任一项所述的纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按各原料的质量百分比为：电熔镁砂88％～95％，镁碳砖0～3％，聚羧酸镁0.5％～4％，柠檬酸镁0～0.5％，中间相沥青0.3％～3％，催化剂0.05％～0.6％，结合剂0.1％～2％准备原料；
(2)将步骤(1)中称取的粒径小于1mm的电熔镁砂和镁碳砖和聚羧酸镁、柠檬酸镁、中间相沥青和催化剂进行预混并球磨，得到预混料；
(3)将步骤(1)中称取的粒径不小于1mm的电熔镁砂和镁碳砖颗粒与结合剂热固性酚醛树脂加入到步骤(2)所得预混料中，搅拌均匀，得到混合料；
(4)将步骤(3)所得混合料进行加压成型，然后在800～1200℃的还原气氛中烧结，得到，纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料。
10.根据权利要求8或9所述的一种纳米碳纤维增强的低碳镁碳耐火材料的制备方法，步骤(4)中，加压成型的压力为120～190MPa，烧结时间为2～4小时，还原气氛为埋炭烧成。
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2023
- 2023-03-31 CN CN202310336181.4A patent/CN116573922A/zh active Pending
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| CN117383949B (zh) * | 2023-11-10 | 2024-04-02 | 江苏君耀耐磨耐火材料有限公司 | 一种碳纳米纤维增韧耐火材料的制备方法 |
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