一種鎂鈣碳復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于耐火材料技術領域，尤其涉及一種鎂鈣碳復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]目前，MgO-C耐火材料已被廣泛的應用于有色金屬和鋼鐵冶煉設備新型爐襯材料。由于石墨具有良好的導熱性能、不易被熔渣潤濕，因而碳復合材料具有熱震性能好、抗渣侵蝕性好的特點，在上世紀后期在耐火材料使用壽命大幅提高中起到了至關重要的作用。
[0003]隨著能源、資源的日益短缺，潔凈鋼生產發展的需要，人們的觀念從單純追求耐火材料的使用壽命轉移到并同時考慮能源、資源的節約以及耐火材料對鋼質量的影響。傳統MgO-C耐火材料中的石墨加入量在12%以上，由于大量石墨的存在，在使用過程中熱量損失較大，一方面造成寶貴的石墨資源浪費，一方面造成能源浪費，而且對生產潔凈鋼也有一定的影響。
【發明內容】
[0004]本發明旨在克服現有技術的不足，目的是提供一種能耗低、抗侵蝕性和抗熱震性較強、對鋼水起到一定凈化作用的鎂鈣碳復合材料及其制備方法。
[0005]具體方案為:
一種鎂鈣碳復合材料的制備方法，包括以下步驟:
A.將1?7wt%的合成石墨粉體、55?90 wt%的鎂砂、5?40 wt%的無水活性石灰石細粉、2?5 wt%的結合劑攪拌混合，壓制成型，得到生坯；
B.將生坯烘烤2?24小時，得到鎂鈣碳復合材料。
[0006]進一步的，步驟A中所述的高溫材料用石墨粉體是由70?98 wt%的石墨粉和2?30 wt%的含娃物質攪拌混合2?10分鐘后，自然干燥24小時后，再于110?300°C條件下熱處理5?24小時，自然冷卻，即得高溫材料用石墨粉體，且其粒徑為3?600 μπι。
[0007]進一步的，步驟Α中所述的鎂砂為電熔鎂砂顆粒、燒結鎂砂顆粒、電熔鎂砂細粉或燒結鎂砂細粉中的一種以上。
[0008]進一步的，所述的鎂砂中的MgO含量多94wt% ;電熔鎂砂顆粒和燒結鎂砂顆粒的粒徑為0.2?10mm，電熔鎂砂細粉和燒結鎂砂細粉的粒徑為2?200 μπι。
[0009]進一步的，所述的無水活性石灰石粉體中的CaO含量彡53wt%，其粒徑為1?20 μ mD
[0010]進一步的，所述的結合劑為酚醛樹脂、瀝青、酚醛樹脂和瀝青的混合物、酚醛樹脂和六次甲基四胺的混合物中的任意一種；其中，酚醛樹脂的殘碳率多40%。
[0011]進一步的，步驟B中所述的烘烤溫度為150?350 °C。
[0012]由于采用上述技術方案，本發明在制備過程中引入一定數量的極細的無水活性石灰石細粉。在使用過程中，鎂鈣碳復合材料中的結合劑在較低溫度下首先炭化并形成小氣孔通道，在較高溫度下，無水活性石灰石分解釋放出C02氣體與CaO起到的作用有:(1)生成的氣體從結合劑炭化形成的氣孔排出并在材料中形成微孔，降低材料的熱導率，并且微孔的形成使材料的強度提尚，同時有利于提尚材料的熱震穩定性能；(2)分解出的CaO對鋼液中S、P元素有顯著的凈化效果。
[0013]本發明所制備的鎂鈣碳復合材料既具有高熔點、較強抗氧化性、熱震穩定性、抗冶金熔渣和金屬熔體的滲透和侵蝕能力，與傳統材料相比，熱量損失少，以利于降低能耗，同時具備凈化鋼液的功能。本發明所制備的鎂鈣碳復合材料適用于冶金爐及容器內襯。
【具體實施方式】
[0014]下面結合【具體實施方式】對本發明做進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
[0015]為避免重復，現將本【具體實施方式】所涉及的技術參數統一描述如下，實施例中不再贅述:
以下實施例中所述的高溫材料用石墨粉體為70?98 wt%的石墨粉和2?30 wt%的含硅物質攪拌混合2?10分鐘后，自然干燥24小時得到的高溫材料用石墨粉體，且其粒徑為3?600 μπι;鎂砂中的MgO量多94wt% ；電熔鎂砂顆粒和燒結鎂砂的粒徑為0.2?10mm,電熔鎂砂細粉和燒結鎂砂細粉的粒徑為2?200 μm ;無水活性石灰石粉體中的CaO量彡53wt%，其粒徑為1?20 μπι;酚醛樹脂的殘碳率彡40%ο
[0016]實施例1
一種鎂鈣碳復合材料及其制備方法。先將55?60wt%的電熔鎂砂顆粒、10?15 wt%的燒結鎂砂顆粒、10?15wt%的燒結鎂砂細粉、5?10wt%的無水活性石灰石細粉、1?3wt%的高溫材料用石墨粉體、2?4wt%的結合劑攪拌混合，壓制成型:然后在150?230°C條件下燒烤15?24小時，制得一種鎂鈣碳復合材料。
[0017]本實施例中:結合劑為酚醛樹脂。
[0018]實施例2
一種鎂鈣碳復合材料及其制備方法。先將49?53wt%的燒結鎂砂顆粒、6?8wt%的燒結鎂砂細粉、14?21wt%的電熔鎂砂細粉、10?20wt%的無水活性石灰石細粉、1?3wt%的高溫材料用石墨粉體、3?5wt%的結合劑攪拌混合，壓制成型:然后在230?350°C條件下燒烤15?24小時，制得一種鎂鈣碳復合材料。
[0019]本實施例中:結合劑為瀝青。
[0020]實施例3
一種鎂鈣碳復合材料及其制備方法。先將55?80wt%的電熔鎂砂細粉、10?30wt%的無水活性石灰石細粉、1?3wt%的高溫材料用石墨粉體、2?4wt%的結合劑攪拌混合，壓制成型:然后在230?350°C條件下燒烤15?24小時，制得一種鎂鈣碳復合材料。
[0021]本實施例中:結合劑為酚醛樹脂和瀝青的混合物。
[0022]實施例4
一種鎂鈣碳復合材料及其制備方法。先將55?80wt%的燒結鎂砂細粉、10?30wt%的無水活性石灰石細粉、1?3wt%的高溫材料用石墨粉體、2?4wt%的結合劑攪拌混合，壓制成型:然后在230?350°C條件下燒烤15?24小時，制得一種鎂鈣碳復合材料。
[0023]本實施例中:結合劑為酚醛樹脂。
[0024]實施例5 一種鎂鈣碳復合材料及其制備方法。先將50?60wt%的電熔鎂砂顆粒、6?9wt%的燒結鎂砂顆粒、20?40wt%的無水活性石灰石細粉、4?7wt%的高溫材料用石墨粉體、2?4wt%的結合劑攪拌混合，壓制成型:然后在150?230°C條件下燒烤2?8小時，制得一種鎂鈣碳復合材料。
[0025]本實施例中:結合劑為酚醛樹脂和六次甲基四胺的混合物。
[0026]實施例6
一種鎂鈣碳復合材料及其制備方法。先將29?31wt%的燒結鎂砂顆粒、20?22wt%的電熔鎂砂顆粒、4?8wt%的電熔鎂砂細粉、20?30wt%的無水活性石灰石細粉、3?6wt%的高溫材料用石墨粉體、2?3wt%的結合劑攪拌混合，壓制成型:然后在150?230°C條件下燒烤2?9小時，制得一種鎂鈣碳復合材料。
[0027]本實施例中:結合劑為酚醛樹脂和六次甲基四胺的混合物。
[0028]本【具體實施方式】在制備過程中引入一定數量的極細的無水活性石灰石細粉，在使用過程中，結合劑在較低溫度下首先炭化并形成小氣孔通道，在較高溫度下，無水活性石灰石分解釋放出氣體與CaO:(1)生成的氣體從結合劑炭化形成的氣孔排出并在材料中形成微孔，降低材料的熱導率，并且微孔的形成使材料的強度提高，同時有利于提高材料的熱震穩定性能；(2)分解出的CaO對鋼液中S、P元素有顯著的凈化效果。
[0029]所制備的鎂鈣碳復合材料既具有高熔點、較強抗氧化性、熱震穩定性、抗冶金熔渣和金屬熔體的滲透和侵蝕能力，與傳統材料相比，熱量損失少，以利于降低能耗同時還具備凈化鋼液的功能。適用于冶金爐及容器內襯。
【主權項】
1.一種鎂鈣碳復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: A.將1?7wt%的高溫材料用石墨粉體、55?90 wt%的鎂砂、5?40 wt%的無水活性石灰石細粉、2?5 wt%的結合劑攪拌混合，壓制成型，得到生坯； B.將生坯烘烤2?24小時，得到鎂鈣碳復合材料。2.根據權利要求1所述的一種鎂鈣碳復合材料的制備方法，其特征在于:步驟A中所述的高溫材料用石墨粉體是由70?98 wt%的石墨粉和2?30 wt%的含娃物質攪拌混合2?10分鐘后，自然干燥24小時后，再于110?300°C條件下熱處理5?24小時，自然冷卻，即得高溫材料用石墨粉體，且其粒徑為3?600 μm。3.根據權利要求1所述的一種鎂鈣碳復合材料的制備方法，其特征在于:步驟A中所述的鎂砂為為電熔鎂砂顆粒、燒結鎂砂顆粒、電熔鎂砂細粉和燒結鎂砂細粉中的一種以上。4.根據權利要求3所述的一種鎂鈣碳復合材料的制備方法，其特征在于:所述的鎂砂中的MgO含量多94wt% ；電熔鎂砂顆粒和燒結鎂砂顆粒的粒徑為0.2?10mm，電熔鎂砂細粉和燒結鎂砂細粉的粒徑為2?200 μ m。5.根據權利要求1所述的一種鎂鈣碳復合材料的制備方法，其特征在于:步驟A中所述的無水活性石灰石粉體中的CaO含量多53wt%，其粒徑為1?20 μ m。6.根據權利要求1所述的一種鎂鈣碳復合材料的制備方法，其特征在于:步驟A中所述的結合劑為酚醛樹脂、瀝青、酚醛樹脂和瀝青的混合物、酚醛樹脂和六次甲基四胺的混合物中的任意一種；其中，酚醛樹脂的殘碳率多40%ο7.根據權利要求1所述的一種鎂鈣碳復合材料的制備方法，其特征在于:步驟Β中所述的烘烤溫度為150?350°C。8.如權利要求1-7任一項所述的一種鎂鈣碳復合材料的制備方法所制得的一種鎂鈣碳復合材料。
【專利摘要】本發明公開了一種鎂鈣碳復合材料及其制備方法，其制備方法包括以下步驟：A．將1～7wt%的高溫材料用石墨粉體、55～90wt%的鎂砂、5～40wt%的無水活性石灰石細粉、2～5wt%的結合劑攪拌混合，壓制成型，得到生坯；B．將生坯烘烤2～24小時，得到鎂鈣碳復合材料。本發明所制備的鎂鈣碳復合材料既具有高熔點、較強抗氧化性、熱震穩定性、抗冶金熔渣和金屬熔體的滲透和侵蝕能力，與傳統材料相比，熱量損失少，以利于降低能耗，同時具備凈化鋼液的功能，適用于冶金爐及容器內襯。
【IPC分類】C04B35/66
【公開號】CN105272273
【申請號】CN201510614143
【發明人】薛鴻雁, 許興堂, 黃江文, 白曉, 呂寶豐, 彭德江, 周超, 李強
【申請人】焦作市金鑫恒拓高溫材料有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月24日