一種低碳鎂碳磚的製作方法

2023-04-29 03:11:01 1

專利名稱：一種低碳鎂碳磚的製作方法
技術領域：
本發明屬於定型耐火材料領域，具體地說是一種適用於冶煉低碳鋼的就連鋼包渣線部位使用的耐火材料。
背景技術：
鎂碳磚由於其優異的抗侵蝕性及抗熱震性，在各類煉鋼爐上作為爐襯材料被廣泛使用。但傳統鎂碳磚的碳含量一般都在10 20%之間。隨著鋼鐵工業的發展，世界各國都在大力發展爐外精煉工藝，超低碳鋼的冶煉比例不斷增加，傳統鎂碳磚在使用中出現了一些弊端。主要表現為作為特殊精煉爐的爐襯材料，如在冶煉高質量潔淨鋼及超低碳鋼時，會引起增碳問題隨著碳含量的降低，含碳材料的某些高溫性能下降，其的熱導率和抗渣滲透性隨著磚中石墨含量的增加而提高，彈性模量隨著石墨含量的增加而降低，當鎂碳磚的石墨含量低於10%，含碳產品的抗剝落性能和抗熱震性能就會下降，其抗侵蝕性能也會迅速降低。鑑於以上情況，近年來，精煉鋼包用低碳量、性能優異的低碳鎂碳磚的開發受到國內外業界的重視
關於低碳鎂碳磚的文章、專利較多。例如武漢科技大學申請的專利"一種低碳鎂碳磚及其製備方法"(專利號CN200810048934. 7)、"含B4C-C複合粉體和納米TiC粉體的低碳鎂碳磚及其製備方法"(專利號CN200810197089.X); —種含金屬鐵低碳鎂碳磚(專利號CN200810234856.X)等一些專利，通過這些專利可以生產出含碳量小於7%的低碳鎂碳磚。雖然上述專利能使低碳鎂碳磚的碳含量降低，但是其抗侵蝕性能、抗熱震性能、抗氧化性能較差，同時選用傳統的酚醛樹脂作為結合劑，生產成本高，對環境的汙染大。

發明內容
本發明的目的是解決上述問題而提供一種低碳鎂碳磚，該低碳鎂碳磚碳含量低，抗侵蝕性能、抗熱震性能和抗氧化性能強，同時不採用酚醛樹脂作為結合劑。本發明所採用的技術方案是
一種低碳鎂碳磚，所述低碳鎂碳磚按重量百分比計算，包含以下成分二鈣電熔美砂84 95%，改性石墨2 5%， Al203-Mg0添加齊!jl 5。/。以及抗氧化齊!j2 6。/。，同時還有外加結合劑水3 4%。進一步地，所述二鈣電熔美砂中Mg0重量百分比含量》98。/。， Ca0/Si02的重量百分比含量
更進一步地，所述二l丐電熔美砂是由15 10mm、 5 3mm、 3 lmm、 1 0.088mm、 <0. 088mm五個級配構成，重量百分比分別為5 11%、 28 38%、 22 27%、 3 8%、 23 30%。優選地，所述改性石墨的粒度《1000目。優選地，所述Al203-MgO添加劑粒度小於0. 088mm。
進一步地，所述抗氧化劑為Si、 A1203、 SiC或者任意兩種的任意比例混合，粒度小於0.088mm。
本發明採用二鈣鎂砂為主要原料，因為二鈣鎂砂的耐侵蝕性能優於普通電熔鎂砂，可以在含碳量減少時提高鎂碳製品的抗侵蝕性能。選用的粒度為15 10mm、 5 3mm、 3 lmm、 1 0.088mm、 <0.088mm，由配比可知原料的粒度出現了粒度斷層。因為耐火製品的宏、微觀組織結構對製品的熱震穩定性有一定影響。當耐火製品內部存在某些細微缺陷，如微氣孔、微裂紋等，有利於延緩或終止裂紋的擴展。原料粒度出現斷層就是使製品內部出現缺陷，從而阻止裂紋的擴展速度。
選用改性石是因為改性石墨的抗氧化性能和抗侵蝕性能優於普通的鱗片石墨，在使用中可以提高產品的抗氧化性能，從而提高產品抗渣滲透性和抗剝落性能。另外改性石墨的溶水性明顯優於普通的鱗片石墨，與水的潤溼程度大於普通的鱗片石墨。
選用的Al203-MgO添加劑為一種無機複合結合劑。該結合劑在與水互溶的同時可與水、改性石墨粘結在一起，附著在大顆粒周圍。該結合劑在20(TC烘乾時強度比用酚醛樹脂結合的產品強度高10 15MPa。
選用的抗氧化劑為金屬Si、 A1203、 SiC中的兩種或者三種的任意比例混合。抗氧化劑由於其彈性模量較高，加入後一般會降低產品的抗熱震穩定性。但是當抗氧化劑的加入量增加到一定程度的時候，產品的抗熱震穩定性隨著抗氧化劑的加入量增加而提高，這是由於金屬具有延展性，當加入量達到一定程度時，金屬的延展性起主要作用，表現為產品的抗熱震性能提高。本發明選用的複合抗氧化劑，因為加入複合抗氧化劑的效果優於只加入一種抗氧化劑，可以使產品在中溫和高溫都防止碳被氧化。
選用的外加液體結合劑為水，替代了傳統的酚醛樹脂有機結合劑。在節約成本的同時，降低了對環境的汙染。
本發明具有以下優點(1)本發明採用水作為結合劑，節約了原料的採購成本，酚醛樹脂的價格為10000元/噸，而水的價格為2.5元/噸，可以大大降低原料成本費用；其次在生產的時候也減少了環境
的汙染，減輕了生產工人的勞動強度
(2 )發明的該低碳鎂碳磚在200°C烘乾後的常溫耐壓強度比一般酚醛樹脂結合的產品強度高10 15MPa。
(3)本發明採用了高檔的二鈣鎂砂原料，產品具有優良的抗侵蝕性能；採用改性石墨，產品的抗氧化性能提高，抗熱震性能提高；另外二鈣鎂砂原料粒度採用了斷層，從組織結構上提高了產品的抗熱震性能；採用複合抗氧化劑，提高了產品的抗氧化性能。
具體實施方式
實施例l
低碳鎂碳磚，按重量百分比計算，其成分為98二鈣電熔鎂砂84%、改性石墨5%、Al203-MgO添加劑5。/0、抗氧化劑(Si、 A1203) 6%，外加結合劑水4%。其中98二鈣電熔鎂砂MgO重量百分比含量為98。/。， CaO/Si02的重量百分比含量為2。/。，粒度《15mm，粒度分別為15 10mm、 5 3mm、 3 lmm、 1 0.088mm、 <0.088mm五個級配構成，佔98二l丐電熔鎂砂重量百分比分別為5%、 38%、 24%、 3%、 30%;改性石墨粒度為IOOO目；A1203-MgO添加劑的粒度為0. 080mm;抗氧化劑粒度為O. 080mm。
其製備方法為首先稱取98二鈣電熔鎂砂90公斤、改性石墨2公斤、Al203-MgO添加劑5公斤、抗氧化劑(Si、 A1203) 6公斤以及外加結合劑水4公斤，按照預定的比例準確稱量；接著將98二鈣電熔鎂砂顆粒料放入攪拌器中攪拌，加水攪拌2分鐘後加改性石墨和Al203-MgO添加劑再攪拌3分鐘，再加入98二鈣電熔鎂砂細粉和抗氧化劑細粉，攪拌10分鐘，出料；最後用6300KN摩擦機成型，生產出來的低碳鎂碳磚，碳含量為2%的，使用壽命為75次
實施例2
低碳鎂碳磚，按重量百分比計算，其成分為98二鈣電熔鎂砂95%、改性石墨2%、Al203-MgO添加劑P/。、抗氧化劑(Si、 A1203、 SiC) 6%，外加結合劑水3%。其中98二鈣電熔鎂砂MgO重量百分比含量為99。/。， CaO/Si02的重量百分比含量為3。/。，粒度《15mm，粒度分別為15 10mm、 5 3mm、 3 lmm、 1 0.088mm、 <0.088mm五個級配構成，佔98二l丐電熔鎂砂重量百分比分別為11%、 28%、 27%、 8%、 24%;改性石墨粒度為800目；Al203-Mg0添加劑的粒度為O. 085mm;抗氧化劑粒度為O. 085mm。
其製備方法為首先稱取98二鈣電熔鎂砂87公斤、改性石墨5公斤、Al203-MgO添加劑2公斤、抗氧化劑(Si、 A1203、 SiC) 6公斤以及外加結合劑水6公斤，按照預定的比例準確稱量；接著將98二鈣電熔鎂砂顆粒料放入攪拌器中攪拌，加水攪拌3分鐘後加改性石墨和Al203-Mg0添加劑再攪拌5分鐘，再加入98二鈣電熔鎂砂細粉和抗氧化劑細粉，攪拌12分鐘，出料；最後用6300KN摩擦機成型，生產出來的低碳鎂碳磚，碳含量為5%的，使用壽命為90次
實施例3
低碳鎂碳磚，按重量百分比計算，其成分為98二鈣電熔鎂砂90%、改性石墨5%、Al203-MgO添加劑3。/。、抗氧化劑(Si、 A1203) 2%，外加結合劑水3. 5%。其中98二鈣電熔鎂砂MgO重量百分比含量為98。/。， CaO/Si02的重量百分比含量為2。/。，粒度《15mm，粒度分別為15 10mm、 5 3mm、 3 lmm、 1 0.088mm、 <0.088mm五個級配構成，佔98二l丐電熔鎂砂重量百分比分別為11%、 38%、 22%、 6%、 23%;改性石墨粒度為1000目；A1203-MgO添加劑的粒度為0. 083mm;抗氧化劑粒度為O. 083mm。
其製備方法為首先稱取98二鈣電熔鎂砂84公斤、改性石墨5公斤、Al203-MgO添加劑5公斤、抗氧化劑(Si、 A1203) 6公斤以及外加結合劑水5公斤，按照預定的比例準確稱量；接著將98二鈣電熔鎂砂顆粒料放入攪拌器中攪拌，加水攪拌3分鐘後加改性石墨和Al203-Mg0添加劑再攪拌4分鐘，再加入98二鈣電熔鎂砂細粉和抗氧化劑細粉，攪拌9分鐘，出料；最後用6300KN摩擦機成型，生產出來的低碳鎂碳磚，碳含量為5%的，使用壽命為95次
實施例4
低碳鎂碳磚，按重量百分比計算，其成分為98二鈣電熔鎂砂95%、改性石墨3%、A1203-MgO添加劑l0/0、抗氧化劑(Si、 SiC) 4%，外加結合劑水4%。其中98二鈣電熔鎂砂MgO重量百分比含量為98%， CaO/Si02的重量百分比含量為2。/。，粒度《15mm，粒度分別為15 10mm、 5 3mm、 3 lmm、 1 0.088mm、 <0.088mm五個級配構成，佔98二l丐電熔鎂砂重量百分比分別為7%、 34%、 26%、 5%、 28%;改性石墨粒度為900目；A1203-MgO添加劑的粒度為0. 085mm;抗氧化劑粒度為O. 085mm。
其製備方法為首先稱取98二鈣電熔鎂砂95公斤、改性石墨3公斤、A1203-MgO添加劑l公斤、抗氧化劑(Si、 SiC) l公斤以及外加結合劑水6公斤，按照預定的比例準確稱量；接著將98二鈣電熔鎂砂顆粒料放入攪拌器中攪拌，加水攪拌2分鐘後加改性石墨和Al203-MgO添加劑再攪拌5分鐘，再加入98二鈣電熔鎂砂細粉和抗氧化劑細粉，攪拌10分鐘，出料；最後用6300KN摩擦機成型，生產出來的低碳鎂碳磚，碳含量為5%的，使用壽命為75次。最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳 實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方 案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的 權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種低碳鎂碳磚，其特徵在於，所述低碳鎂碳磚按重量百分比計算，包含以下成分二鈣電熔美砂84～95％，改性石墨2～5％，Al2O3-MgO添加劑1～5％以及抗氧化劑2～6％，同時還有外加結合劑水3～4％。
2.根據權利要求l所述的低碳鎂碳磚，其特徵在於，所述二鈣電熔美砂中MgO重量百分比含量S 98。/。， CaO/Si02的重量百分比含量S 2。/。。
3.根據權利要求1或2任意一項所述的低碳鎂碳磚，其特徵在於，所述二l丐電熔美砂是由粒度為15 10mm、 5 3mm、 3 lmm、 1 0.088mm、 <0.088mm五個級配構成，重量百分比分別為5 11%、 28 38%、 22 27%、 3 8%、 23 30%。
4.根據權利要求l所述的低碳鎂碳磚，其特徵在於，所述改性石墨的粒度《1000目。
5.根據權利要求l所述的低碳鎂碳磚，其特徵在於，所述A1203-MgO添加劑粒度小於O. 088mm。
6.根據權利要求l所述的低碳鎂碳磚，其特徵在於，所述抗氧化劑為Si、 A1203、 SiC中的兩種或者三種的任意比例混合，粒度小於O. 088mm。
全文摘要
本發明公開了一種低碳鎂碳磚，屬於定型耐火材料領域，具體地說是一種適用於冶煉低碳鋼的就連鋼包渣線部位使用的耐火材料。該低碳鎂碳按重量百分比計算，包含以下成分二鈣電熔美砂84～95％，改性石墨2～5％，Al2O3-MgO添加劑1～5％以及抗氧化劑2～6％，同時還有外加結合劑水3～4％。本磚碳含量低，抗侵蝕性能、抗熱震性能和抗氧化性能強，同時不採用酚醛樹脂作為結合劑。
文檔編號C04B35/66GK101654375SQ20091030762
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月24日 優先權日2009年9月24日
發明者劉超文, 李建輝, 洪學勤, 田先明, 郭敬娜, 雷中興 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司