專利名稱：一種含ZrO₂鎂碳磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含Zr02鎂碳磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今社會，人們對環(huán)境要求越來越高，家電、汽車等高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求潔凈鋼、超 低碳鋼品質(zhì)越高的情況下，使普通鎂碳耐火材料由于含碳量高而在使用時面臨三大難點(diǎn)一 是耐火材料導(dǎo)熱率高，導(dǎo)致鋼水溫度下降過快、熱能損失過大和爐體容易受熱變形，制約二 次精煉工藝發(fā)展；二是產(chǎn)生大量CO和C02氣體，加劇溫室效應(yīng)；三是爐襯對鋼水的污染特 別是增碳現(xiàn)象嚴(yán)重。為解決這些問題，就必然要求鎂碳磚中的碳含量降下來，由此提出了低 碳鎂碳磚的概念，它一般是指總含碳量不超過10%的由鎂砂與石墨通過有機(jī)結(jié)合劑結(jié)合而成 的一類材料。
對于低碳鎂碳耐火材料來說，其優(yōu)良的性能主要在于碳含量，降低碳含量，勢必造成材 料的某些性能的下降 一方面，材料的熱導(dǎo)率下降，彈性模量增大，從而使材料的抗熱震性 變差；另一方面，碳含量降低后，使熔渣與材料的潤濕性增強(qiáng)，材料的抗?jié)B透性變差。
為解決鎂碳材料碳含量降低所帶來的問題，國內(nèi)外科技人員做了大量的研究工作，研究 結(jié)果表明在鎂碳磚中添加單斜氧化鋯或鋯英石所制得的MgO-Zr02-C材料，高溫抗折強(qiáng)度 隨著單斜氧化鋯、鋯英石加入量的增加而降低(程本軍等，MgO-Zr02-C材料的性能和顯微 結(jié)構(gòu)，耐火材料，2004,38(5): 312~315);以電熔鎂砂、電熔白剛玉、燒結(jié)尖晶石和石墨等原 料所制得的MgO-MA-C材料，抗氧化性隨著尖晶石細(xì)粉的加入逐漸變強(qiáng)，但當(dāng)加入量超過 10%，增大尖晶石的粒度時,材料的抗氧化性又逐漸變差(郭紅麗等，尖晶石對不燒MgO-MA-C 及Al203-MA-C質(zhì)耐火材料抗氧化性的影響，耐火材料，2004,38(6): 393~395);添加高鋁礬 土所制得的鎂鋁碳材料，隨著Al203含量的增加，材料的體積密度、高溫抗折強(qiáng)度呈下降趨 勢(劉民生等，影響鎂鋁碳制品高溫性能的因素，耐火材料，2002,36(3): 148-150);"鎂鈣 碳中間包干性工作襯料"(CN200510059787.X)采用電熔鎂砂、鎂鈣砂、石墨等為原料制得 的中間包工作襯料，雖具有較好的抗剝落性和抗侵蝕性，但存在著鎂鈣砂易于水花，產(chǎn)品不 能長時間在空氣中放置的缺陷。
用以上方法制備鎂碳材料，只能部分地改善材料的性能，而不能全方面的提高材料的其 它性能，材料的應(yīng)用范圍狹窄，工業(yè)化生產(chǎn)程度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種體積密度高、抗氧化性好、高溫抗折性能優(yōu)良、應(yīng)用范圍廣、
工業(yè)化程度高的含Zr02鎂碳磚及其制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是先將10 30wty。的電熔鎂鋯合成料、60~85 wt。/。的鎂砂、3 8wt。/。的鱗片石墨、1~5 wt。/。的抗氧化劑混合，再外加2~5 wt。/。的酚醛樹脂進(jìn) 行混練，然后進(jìn)行困料、成型、干燥。
其中電熔f美鋯合成料的化學(xué)成分是，MgO為85~95wt%、 Zr02為3~10wt%、SiO2為卜3wt0/。、 CaO為0.3 1.5wt%、八1203為0.] lwt%、 Fe203為0.05~lwt%、 IL為0.35 0.50wt%;鎂砂的顆 粒級配是，3~0.088mm為總體混合料的40~50 wt%、 0.088-0 mm為總體混合料的20~35 wt°/o; 電熔鎂鋯合成料的顆粒級配是，1 0.088mm為總體混合料的5~15 wt%， 0.088~0mm為總體混 合料的5 15wt。/。；抗氧化劑為A1粉、Mg粉、Si粉、B4C粉、CaB6粉中的一種或一種以上； 成型為等靜壓成型，成型壓力為150-300 MPa。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明利用電熔鎂鋯合成料體積密度大、顯微結(jié)構(gòu)均勻、強(qiáng)度 高、熱膨脹系數(shù)小、抗化學(xué)侵蝕和抗熱震性良好的特性，以及Zr02的相變誘發(fā)微裂紋增韌作 用，故所制備的含Zr02鎂碳磚具有體積密度高、抗氧化性好、高溫抗折性能優(yōu)良、應(yīng)用范圍 廣、工業(yè)化程度高的特點(diǎn)。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述
實施例1 一種含Zr02鎂碳磚及其制備方法先將10 20wt。/。的電熔鎂鋯合成料、75~85 wt。/。的鎂砂、3 5wt。/。的鱗片石墨、1~3.5 wt。/。的A1粉和B4C粉混合，再外加2-3wt。/。的酚醛 樹脂進(jìn)行混練，然后進(jìn)行困料、成型、干燥。
其中電熔鎂鋯合成料的化學(xué)成分是，MgO為87~%wt%、 Zr02為7~10wt%、 Si02為 l~2wt%、 CaO為0.3~lwt%、六1203為0.1~0.4wt°/。、 Fe203為0.05~0.1wt°/o、 IL為0.45 0.50 wt%， 鎂砂的顆粒級配是，3~0.088mm為總體混合料的45~50 wt%、 0.088~0 mm為總體混合料的 30-35 wt%;電熔鎂鋯合成料是，1 0.088mm為總體混合料的5~10wt%、 0.088 0mm為總體 混合料的5~10wt%;鱗片石墨為總體混合料的3~5wt%;成型為等靜壓成型，成型壓力為 200 250 MPa。
本實施例所制備的坯磚烘干后的體積密度為3.03g/cm3，燒成后主要物理性能為體積密 度3.02g/cm3、顯氣孔率9.7%、耐壓強(qiáng)度47.4MPa、線變化率0.72~1.21%、氧化層厚度7.1mm、 熱膨脹率1.27%(1300°C)。
實施例2 —種含Zr02鎂碳磚及其制備方法先將20 25wtn/。的電熔鎂鋯合成料、65~70 wt。/。的鎂砂、5 7wt。/。的鱗片石墨、2 4wt。/。的Al粉、B4C粉和CaB6粉混合，夕卜加3-4wt^的 酚醛樹脂作結(jié)合劑，再進(jìn)行混練、成型、干燥。
其中電熔鎂鋯合成料的化學(xué)成分是，MgO為89~92wt°/。、 Zr02為6~9wt%、 Si02為 l~1.5wt%、 CaO為0.7~1.2\\1%、八1203為0.2~0.6wt%、 Fe203為0.05~0.09wto/o、IL為0.40 0.45wt%， 鎂砂的顆粒級配是，3~0.088mm為總體混合料的40 43 wt%、 0.088-0 mm為總體混合料的 25~27 wt%;電熔鎂鋯合成料是，1 0.088mm為總體混合料的10~12 wt%、 0.088 0mm為總 體混合料的10~13wt%;鱗片石墨為總體混合料的5 7wtQ/。；成型壓力為150-250 MPa。
本實施例2所制備的坯磚烘干后的體積密度為3.04g/cm3，燒成后主要物理性能為體積 密度3.05g/cm3、顯氣孔率9%、耐壓強(qiáng)度55MPa、線變化率0.62 0..91%、氧化層厚度5.8mm， 熱膨脹率1.23%(1300°C)。
實施例3 —種含Zr02鎂碳磚及其制備方法先將25 30wt。/。的電熔鎂鋯合成料、60~65 wta/。的鎂砂、6 8wt。/。的鱗片石墨、3~5 wt。/。的Al粉、Mg粉、B4C粉和CaB6粉混合，外加 4 5wtc/。的酚醛樹脂作結(jié)合劑，再進(jìn)行混練、成型、干燥。
其中電熔鎂鋯合成料的化學(xué)成分是，MgO為91~95wt%、 Zr02為3~7wt%、 Si02為 l~1.2wt%、 CaO為0.5~lwt。/o、八1203為0.3~lwt%、 Fe203為0.1~0.5wt%、 IL為0.35 0.40 wt%, 鎂砂的顆粒級配是，3~0.088mm為總體混合料的33~35 wt%、 0.088~0 mm為總體混合料的 27~30 wt°/。；電熔鎂鋯合成料是，1 0.088mm為總體混合料的20~23 wt°/。、 0.088~0mm為總 體混合料的5 7wt。/。；鱗片石墨為總體混合料的6~8wt%;成型壓力為200-250 MPa。
本實施例1所制備的坯磚烘干后的體積密度為3.06g/cm3，燒成后主要物理性能為體積 密度3.06g/cm3、顯氣孔率7.7%、耐壓強(qiáng)度64MPa、線變化率0.3~0.34%、氧化層厚度4.7mm、 熱膨脹率1.18%(1300°C)。
本具體實施方式
利用電熔鎂鋯合成料體積密度大、顯微結(jié)構(gòu)均勻、強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù) 小、抗化學(xué)侵蝕和抗熱震性良好的特性，以及Zr02的相變誘發(fā)微裂紋增韌作用，故所制備的 含Zr02鎂碳磚具有體積密度高、抗氧化性好、高溫抗折性能優(yōu)良、應(yīng)用范圍廣、工業(yè)化程度 高的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1、一種含ZrO2鎂碳磚的制備方法，其特征在于先將10～30wt％的電熔鎂鋯合成料、60～85wt％的鎂砂、3～8wt％的鱗片石墨、1～5wt％的抗氧化劑混合，再外加2～5wt％的酚醛樹脂進(jìn)行混練，然后進(jìn)行困料、成型、干燥。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含Zr02鎂碳磚的制備方法，其特征在于所述的電熔鎂鋯合成 料的化學(xué)成分是，MgO為85~95wt%、 Zr02為3~10wt%、 Si02為l 3wt。/。、 CaO為0.3~1.5wt%、 八1203為0.1~lwt%、 Fe2(D3為0.05~lwt%、 IL為0.35 0,50 wt%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含Zr02鎂碳磚的制備方法，其特征在于所述的電熔鎂鋯合成 料的顆粒級配是，l~0.088mm為總體混合料的5~15 wt%， 0.088~0mm為總體混合料的 5~15wt%;鎂砂的顆粒級配是，3 0.088mm為總體混合料的40-50 wt%、 0.088 0mm為總體 混合料的20~35 wt%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的含Zr02鎂碳磚的制備方法，其特征在于所述的抗氧化劑為Al 粉、Mg粉、Si粉、B4C粉、CaB6粉中的一種或一種以上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含Zr02鎂碳磚的制備方法，其特征在于所述的成型為等靜壓 成型，成型壓力為150-300 MPa。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 5項中任一項所述的含Zr02鎂碳磚的制備方法所制備的含Zr02鎂 5^石專。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種含ZrO₂鎂碳磚及其制備方法。所采用的技術(shù)方案是先將10～30wt％的電熔鎂鋯合成料、60～85wt％的鎂砂、3～8wt％的鱗片石墨、1～5wt％的抗氧化劑混合，再外加2～5wt％的酚醛樹脂進(jìn)行混練，然后進(jìn)行困料、成型、干燥。其中電熔鎂鋯合成料的化學(xué)成分是，MgO為85～95wt％、ZrO₂為3～10wt％、SiO₂為1～3wt％、CaO為0.3～1.5wt％、A1₂O₃為0.1～1wt％、Fe₂O₃為0.05～1wt％、IL為0.35～0.50wt％；電熔鎂鋯合成料的顆粒級配是，1～0.088mm為總體混合料的5～15wt％、0.088～0mm為總體混合料的5～15wt％。本發(fā)明所制備的含ZrO₂鎂碳磚具有體積密度高、抗氧化性好、高溫抗折性能優(yōu)良、應(yīng)用范圍廣、工業(yè)化程度高的特點(diǎn)。
文檔編號C04B35/66GK101172868SQ200710053578
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者何見林, 汪厚植, 顧華志 申請人:武漢科技大學(xué)