專利名稱：含硼鐵粉的鎂碳質制品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種含硼鐵粉的鎂碳質制品，屬于冶金用耐火材料技術領域，具體地 說是一種鎂碳質制品。
背景技術：
鎂碳磚是以氧化鎂和碳為主要成分的耐火材料，含氧化鎂609Γ95%，碳素Ρ/Γ40%。 由于結合了鎂砂和碳素各自的優(yōu)點，鎂碳磚具有優(yōu)良的抗渣侵蝕性、熔渣滲透性和導熱性， 主要被用于煉鋼轉爐的爐襯、出鋼口，高功率電爐爐襯，以及爐外精煉爐內襯、盛鋼桶渣線 等部位，是目前最重要的煉鋼用耐火材料之一。
鎂碳磚用于高溫工作環(huán)境，其中的碳素在高溫下容易被氧化成CO或C02。碳素的 氧化是鎂碳磚最主要的損毀因素。為抑制鎂碳磚中碳的氧化，一般都添加金屬抗氧化劑。常 用的有鋁粉、鋁鎂合金粉等。高溫下上述抗氧化劑在鎂碳磚內部產生碳化鋁，對鎂碳磚的抗 熱震性有不利影響。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種鎂碳質制品，使其抗氧化性、抗熱震性和抗沖擊性得 到同步提高。
按照本發(fā)明提供的技術方案，所述含硼鐵粉的鎂碳質制品按重量百分比計如下 鎂砂65% 94. 5% ；碳素1% 25% ； 硼鐵粉0. 2% 6% ； 酚醛樹脂液2. 5% 4%。
按所述配比將鎂砂細粉和硼鐵粉一起裝入混合機中混合，得到預混合細粉；將鎂 砂顆粒加入輪碾機中，加入酚醛樹脂液混合；再加入碳素，繼續(xù)混合；最后加入預混合細 粉，得到含硼鐵粉的鎂碳質制品粗坯混合料；將混合料稱量后放入磚模，用壓機成型得到產 品磚坯，把磚坯烘烤后出窯包裝，得到含硼鐵粉的鎂碳質制品。
所述鎂砂為鎂砂顆粒和鎂砂細粉。所述硼鐵粉為鐵元素和硼元素的合金，其中硼 元素含量為109Γ30%，其余為鐵元素及不可避免的雜質。所述硼鐵粉目數小于80目。所述 碳素為石墨、碳黑中的一種或兩種物質的混合物。
本發(fā)明的有益效果采用本發(fā)明技術制備的含硼鐵粉的鎂碳質制品，抗氧化性、抗 熱震性和抗沖擊性均可得到同步提高。
具體實施方式
本發(fā)明的技術方案一種含硼鐵粉的鎂碳質制品，所述鎂碳質制品按重量百分比 計如下鎂砂659Γ94. 5% ；碳素1% 25% ；硼鐵粉0. 2% 6% ；酚醛樹脂液2. 5% 4% ；所述含硼鐵粉的鎂碳質制品制備步驟如下(1)混料按所述配比將鎂砂細粉和硼鐵粉一起裝入混合機中混合1(Γ20分鐘，得到預 混合細粉；將鎂砂顆粒加入輪碾機中，加入酚醛樹脂液，混合4飛分鐘；加入碳素，繼續(xù)混合 4飛分鐘；再加入預混合細粉，混合1(Γ20分鐘后得到含硼鐵粉的鎂碳質制品粗坯混合料；(2)成型將步驟(1)所得混合料稱量，在1000噸摩擦壓力機磚模成型，18(T200°C溫度 烘烤15 20小時；得到產品磚坯；(3)將步驟(2)所得的產品出窯包裝，即得含硼鐵粉的鎂碳質制品。
所述鎂砂為鎂砂顆粒和鎂砂細粉，鎂砂顆粒粒度為小于等于10mm，鎂砂細粉目數 小于180目。
所述硼鐵粉為鐵元素和硼元素的合金，其中硼元素含量為109Γ30%，其余主要為鐵 元素，粒度小于80目。所述碳素為石墨、碳黑中的一種或兩種物質的混合物。所述鎂碳質 制品中含有硼鐵粉0. 29Γ6%。其余主要成分為鎂砂和碳素，并使用含酚醛樹脂液體結合劑結I=I O
硼鐵粉中含109Γ30%的硼元素，其余主要是鐵元素。根據硼鐵二元相圖，硼鐵合金 在含硼17%時有一個低的共熔點(1149°C)，即此時熔點既低于純鐵也低于單質硼。由于硼 鐵中還含有少量的碳、硅等雜質，其實際熔點還要更低于二元相圖所示。
硼鐵在鎂碳質制品中起到以下作用1.提高鎂碳質制品的熱導率，降低材料內部溫度梯度從而減少內部應力。
2.高溫下硼鐵合金軟化、液化抵消材料熱膨脹，減少制品的熱膨脹率，提高體積穩(wěn) 定性。
3.金屬鐵與碳素反應生成合金，在中溫下產生超塑性，提供一定的蠕變性。
4.硼鐵合金氧化后在鎂碳磚表面形成化03并和鎂碳磚中的MgO反應生成低熔點 的MgO ·化03，在鎂碳磚表面形成液相層，阻擋氧氣的滲透。
5.金屬鐵氧化變成氧化鐵，體積膨脹，堵塞氣孔，可以起到抗氧化劑的作用。氧化 鐵可以和氧化鎂生成高熔點的連續(xù)共溶體，進一步起到致密化效果。
6.鎂碳磚中結合劑碳化后形成網絡狀碳結構。金屬鐵對這種碳結構有催化石墨化 作用，可以改善該種碳結構的微觀結構、致密度、強度和抗氧化性。
7.隨著鎂碳磚的損耗，硼元素和鐵元素進入鋼水，都不產生污染。
實驗表明硼鐵粉對鎂碳磚的抗氧化效果和鋁粉相當。但與加鋁粉的鎂碳磚相比， 其在使用中不產生碳化鋁，可以避免水化裂紋。
下述實施例中的含量均為重量百分數。
實施例1(1)混料將25%粒度為200目的電熔鎂砂和0.2% (800目、含B元素30%)的硼鐵粉 一起裝入混合機中混合10分鐘，得到預混合細粉；將66. 8%粒度為(T6mm的電熔鎂砂加入 輪碾機中，再加入熱固性酚醛樹脂液3%，混合5分鐘；加入4. 5%的-198石墨、0. 5%N220炭 黑，繼續(xù)混合5分鐘；在輪碾機中加入預混合細粉，混合20分鐘后得到混合料；(2)成型將步驟(1)所得混合料稱量，用1000噸摩擦壓力機磚模成型，得到磚坯，把磚 坯放入隧道窯烘烤，最高溫度200°C，總烘烤時間20小時；(3)將步驟(2)所得的產品出窯包裝，即得含硼鐵粉的鎂碳質制品。
該產品的體積穩(wěn)定性好，耐侵蝕性強，適用于鋼包渣線等部位。
實施例2(1)混料將對％目數為200目的電熔鎂砂和洲的硼鐵粉(800目、含B元素20%)—起 裝入混合機中混合10分鐘，得到預混合細粉；將70. 5% (T5mm的電熔鎂砂加入輪碾機中，再 加入2. 5%熱固性酚醛樹脂液，混合5分鐘；加入1%N220炭黑，繼續(xù)混合5分鐘；在輪碾機中 加入預混合細粉，混合20分鐘后得到混合料。
(2)成型將步驟(1)所得混合料稱量，用630噸摩擦壓力機磚模成型得到磚坯，把 磚坯放入隧道窯烘烤，最高溫度170°C，總烘烤時間20小時；(3)將步驟(2)所得的產品出窯包裝，即得含硼鐵粉的鎂碳質制品。
該產品具有優(yōu)異的抗氧化性和抗沖擊性，即使少量脫碳，依然保持良好的高溫性 能和強度，適用于鋼包包口、電爐爐門口等部位。
實施例3(1)混料將10%粒度為200目的電熔鎂砂和6%的硼鐵粉(80目、含B元素10%)—起 裝入混合機中混合10分鐘，得到預混合細粉；將粒度為(TlOmm、重量分數55%的電熔鎂砂 加入輪碾機中，再加入4%熱固性酚醛樹脂液，混合5分鐘；加入25%的-197石墨，混合15 分鐘；再加入預混合細粉，混合20分鐘后得到混合料；(2)成型將步驟(1)所得混合料稱量，用1600噸摩擦壓力機磚模成型得到磚坯，把磚 坯放入隧道窯烘烤，最高溫度240°C，總烘烤時間14小時；(3)將步驟(2)所得的產品出窯包裝，即得含硼鐵粉的鎂碳質制品。
該產品用于精煉爐渣線。
權利要求
1.一種含硼鐵粉的鎂碳質制品，其特征在于所述鎂碳質制品按重量百分比計如下 鎂砂65% 94. 5% ；碳素1% 25% ； 硼鐵粉0. 2% 6% ； 酚醛樹脂液2. 5% 4%。
2.根據權利要求1所述含硼鐵粉的鎂碳質制品，其特征在于所述鎂砂為鎂砂顆粒和鎂 砂細粉。
3.根據權利要求1所述含硼鐵粉的鎂碳質制品，其特征在于所述硼鐵粉為鐵元素和硼 元素的合金，其中硼元素含量為109Γ30%，其余為鐵元素及不可避免的雜質。
4.根據權利要求1所述含硼鐵粉的鎂碳質制品，其特征在于所述硼鐵粉目數小于80目。
5.根據權利要求1所述含硼鐵粉的鎂碳質制品，其特征在于所述碳素為石墨、碳黑中 的一種或兩種物質的混合物。
6.制備權利要求廣5之一所述含硼鐵粉的鎂碳質制品的方法，其特征在于，按所述配 比將鎂砂細粉和硼鐵粉一起裝入混合機中混合，得到預混合細粉；將鎂砂顆粒加入輪碾機 中，加入酚醛樹脂液混合；再加入碳素，繼續(xù)混合；最后加入預混合細粉，得到含硼鐵粉的 鎂碳質制品粗坯混合料；將混合料稱量后放入磚模，用壓機成型得到產品磚坯，把磚坯烘烤 后出窯包裝，得到含硼鐵粉的鎂碳質制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含硼鐵粉的鎂碳質制品，屬于冶金用耐火材料技術領域。按照本發(fā)明提供的技術方案，這種鎂碳質制品中含有硼鐵粉0.2%~6%，其余主要成分為鎂砂和碳素，并使用含碳結合劑結合。硼鐵粉可以使鎂碳質制品的結合碳結構的石墨化程度提高，抗氧化性增強、內部熱應力降低、體積穩(wěn)定性提高、抗沖擊性顯著提高。
文檔編號C04B35/66GK102040391SQ20101054926
公開日2011年5月4日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權日2010年11月18日
發(fā)明者俞曉東, 張雪松, 朱光永 申請人:江蘇蘇嘉集團新材料有限公司