电炉用镁碳砖及其制备方法技术

本发明专利技术属于镁质耐火材料制备技术领域，具体的涉及一种电炉用镁碳砖及其制备方法。所述的电炉用镁碳砖，原料由电熔镁砂、粒度≤0.15mm的鳞片石墨、纳米炭黑改性热固性酚醛树脂和抗氧化剂组成；抗氧化剂为ZrB2、Al粉以及SiC粉的混合物；所述的电熔镁砂，由2mm＜粒度≤3mm的颗粒料、1mm＜粒度≤2mm的颗粒料、0.088mm＜粒度≤1mm的颗粒料以及粒度≤0.088mm的粉料组成。本发明专利技术所述的电炉用镁碳砖，以纳米炭黑改性热固性酚醛树脂作为结合剂，添加ZrB2、Al粉以及SiC粉的混合物作为抗氧化剂，使得制备的电炉用镁碳砖具有很好的抗渣渗透性能和抗热震性能。渗透性能和抗热震性能。

【技术实现步骤摘要】
电炉用镁碳砖及其制备方法


[0001]本专利技术属于镁质耐火材料制备
，具体的涉及一种电炉用镁碳砖及其制备方法。

技术介绍

[0002]镁碳砖是20世纪70年代兴起的新型耐火材料，它是以镁砂（高温烧结镁砂或电熔镁砂）和碳素为原料，采用各种碳质结合剂制成的耐火材料。由于镁碳砖具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特性而被广泛应用于转炉、交流电弧炉、直流电弧炉的内衬，钢包的渣线等部位。
[0003]低碳镁碳砖一般是指总碳量不超过8wt%的MgO
‑
C质耐火材料。此外，也有将碳含量低于3wt%的称为超低碳镁碳砖。众所周知，随着碳含量的下降，特别是当碳含量降低至10wt%以下时，镁碳砖的耐剥落性明显下降，这是由于碳不能形成连续相或连续程度下降的必然结果。同时，碳含量降低以后，熔渣及钢水与材料的润湿性增强，材料的抗熔渣侵蚀及钢水的渗透性必然变差。另外，随着碳含量的降低，原本由石墨所具备的抗热震性能好、热膨胀系数低的优点难以体现出来。
[0004]因此，开发出兼具优良抗热震性和良好抗熔渣侵蚀性的低碳镁碳砖，是目前镁碳砖研制非常重要的发展方向。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：提供一种电炉用镁碳砖。所述的电炉用镁碳砖抗氧化性能好，且具有抗渣渗透性和抗热震稳定性；本专利技术同时提供了其制备方法。
[0006]本专利技术所述的电炉用镁碳砖，以质量百分数计，原料组成如下：电熔镁砂91
‑
92%粒度≤0.15mm的鳞片石墨1
‑
2%纳米炭黑改性热固性酚醛树脂4
‑
5%抗氧化剂2
‑
3%；其中：抗氧化剂为ZrB2、Al粉以及SiC粉的混合物，ZrB2、Al粉、SiC粉三者的质量比为1:0.9
‑
1.1:0.7
‑
0.8；电熔镁砂，以质量百分数计，原料组成如下：2mm＜粒度≤3mm的颗粒料18
‑
22%1mm＜粒度≤2mm的颗粒料31
‑
33%0.088mm＜粒度≤1mm的颗粒料34
‑
37%粒度≤0.088mm的粉料12
‑
14%。
[0007]纳米炭黑改性热固性酚醛树脂的制备方法为：首先将硅烷偶联剂KH
‑
550添加到热固性酚醛树脂中混合均匀，然后将占热固性酚醛树脂质量12
‑
13%的纳米炭黑添加到上述混
合溶液中高速搅拌混合，制备得到纳米炭黑改性热固性酚醛树脂。
[0008]其中：硅烷偶联剂KH
‑
550的加入量为纳米炭黑质量的12
‑
13%；所述的高速搅拌的搅拌转速为3000r/min，搅拌时间为30
‑
35min。
[0009]本申请中电熔镁砂粒度由2
‑
3mm、1
‑
2mm、0.088
‑
1mm以及≤0.088mm四个级配组成，且粗颗粒和中颗粒的用量较多，细粉的用量较少，这样能够减少电熔镁砂颗粒总的比表面积，从而使得石墨的分布相对集中，由此提高制备的镁碳砖的抗侵蚀性能。此外，合理控制石墨的粒径，将石墨粒径控制在粒度≤0.15mm，既能够提高石墨的分散性，又能够阻止因为粒径过小而导致的石墨团聚，从而进一步保证了制备的镁碳砖的抗氧化性能。
[0010]抗氧化剂为ZrB2、Al粉以及SiC粉以特定质量比混合的混合物，作用机理为：ZrB2优于C与O2反应，从而抑制石墨的氧化，且生成的ZrO2具有优异的耐高温性能，生成的B2O3与MgO反应能够生成镁硼酸盐，镁硼酸盐在高温下为液态，能够填充气孔，从而进一步阻止石墨的进一步氧化。
[0011]由于ZrB2在温度较低时，不会优于石墨氧化，所以，必须格外添加可在低温下优于石墨氧化的物质，因此，创造性的添加Al粉，Al粉在低温下能够与石墨反应生成Al4C3，而Al4C3在高温下会分解并与CO反应形成Al2O3，Al2O3能够与MgO反应，最终生成镁铝尖晶石。且金属铝粉的添加能够提高镁碳砖的高温抗折强度。
[0012]虽然SiC不能优于C被氧化，但是SiC最终会转化为镁橄榄石相沉积在气孔内，堵塞气孔，从而降低氧化气体的扩散流量，进而提高镁碳砖的抗氧化性，且在高温下与ZrB2分解产生的B2O3反应，形成硼硅酸盐，温度继续升高时，B2O3挥发，会留下黏度较高的SiO2玻璃层，从而进一步提供有效的保护。
[0013]因此抗氧化剂创造性的选择ZrB2、Al粉以及SiC粉的混合物，从生成液相保护层、堵塞气孔以及生成新的晶相三个方面防止石墨的氧化，从而提高电炉用镁碳砖的抗熔渣侵蚀性能和抗热震性能。
[0014]本专利技术所述的电炉用镁碳砖的制备方法，由以下步骤组成：（1）首先将电熔镁砂中2mm＜粒度≤3mm的颗粒料、1mm＜粒度≤2mm的颗粒料以及0.088mm＜粒度≤1mm的颗粒料加入到混炼机中进行混合，然后加入纳米炭黑改性热固性酚醛树脂进行混炼；最后依次加入粒度≤0.15mm的鳞片石墨、电熔镁砂中粒度≤0.088mm的粉料以及抗氧化剂混合均匀；（2）于一定压力下压制成型后进行热处理，制备得到电炉用镁碳砖。
[0015]其中：步骤（2）中压制成型压力为180
‑
200MPa。
[0016]步骤（2）中热处理温度为220
‑
225℃，热处理时间为18
‑
20h。
[0017]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：（1）本专利技术所述的电炉用镁碳砖，选用不同粒径的电熔镁砂颗粒料和粉料与鳞片石墨复配使用，通过减少电熔镁砂的总比表面积，提高鳞片石墨的分散性，阻止鳞片石墨的团聚，从而提高电炉用镁碳砖的抗氧化性能；以纳米炭黑改性热固性酚醛树脂作为结合剂，提高酚醛树脂的耐热性，添加ZrB2、Al粉以及SiC粉的混合物作为抗氧化剂，提高镁碳砖的抗氧化性能，使得制备的电炉用镁碳砖具有很好的抗渣渗透性能和抗热震性能。
[0018]（2）本专利技术所述的电炉用镁碳砖的制备方法，工艺参数易于实现，操作方法简单。
具体实施方式
[0019]以下结合实施例对本专利技术作进一步描述。
[0020]实施例1本实施例1所述的电炉用镁碳砖，以质量百分数计，原料组成如下：电熔镁砂92%粒度≤0.15mm的鳞片石墨1.5%纳米炭黑改性热固性酚醛树脂4.5%抗氧化剂2%；其中：抗氧化剂为ZrB2、Al粉以及SiC粉的混合物，ZrB2、Al粉、SiC粉三者的质量比为1:1.1:0.7；电熔镁砂，以质量百分数计，原料组成如下：2mm＜粒度≤3mm的颗粒料20%1mm＜粒度≤2mm的颗粒料32%0.088mm＜粒度≤1mm的颗粒料35%粒度≤0.088mm的粉料13%。
[0021]纳米炭黑改性热固性酚醛树脂的制备方法为：首先将硅烷偶联剂KH
‑
550添加到热固性酚醛树脂中混合均匀，然后将占热固性酚醛树脂质量12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电炉用镁碳砖，其特征在于：以质量百分数计，原料组成如下：电熔镁砂91
‑
92%粒度≤0.15mm的鳞片石墨1
‑
2%纳米炭黑改性热固性酚醛树脂4
‑
5%抗氧化剂2
‑
3%；其中：抗氧化剂为ZrB2、Al粉以及SiC粉的混合物；电熔镁砂，以质量百分数计，原料组成如下：2mm＜粒度≤3mm的颗粒料18
‑
22%1mm＜粒度≤2mm的颗粒料31
‑
33%0.088mm＜粒度≤1mm的颗粒料34
‑
37%粒度≤0.088mm的粉料12
‑
14%。2.根据权利要求1所述的电炉用镁碳砖，其特征在于：ZrB2、Al粉、SiC粉三者的质量比为1:0.9
‑
1.1:0.7
‑
0.8。3.根据权利要求1所述的电炉用镁碳砖，其特征在于：纳米炭黑改性热固性酚醛树脂的制备方法为：首先将硅烷偶联剂KH
‑
550添加到热固性酚醛树脂中混合均匀，然后将占热固性酚醛树脂质量12
‑
13%的纳米炭黑添...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴师岗，张红鹰，公彦雪，孙甜甜，王甜，
申请(专利权)人：山东海泰高温材料有限公司，
类型：发明
国别省市：