專利名稱：用硼鎂礦做添加劑生產(chǎn)鎂碳磚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)鎂碳磚的方法，特別是一種用硼鎂礦做添加劑生產(chǎn)鎂碳磚的方法。
背景技術(shù)：
鎂碳磚具有優(yōu)異的抗渣侵蝕性，較理想的熱震穩(wěn)定性，熱傳導(dǎo)性和組織致密性，被廣泛應(yīng)用于煉鋼轉(zhuǎn)爐、電爐和鋼包精煉爐以及鋼包渣線上。然而碳有易氧化的弱點，很容易引起制品強度降低，抗侵蝕能力下降，使鎂碳磚失去優(yōu)勢。在鎂碳磚中加入添加劑能夠有效地防止碳氧化，并有利于提高耐火材料的高溫使用性能。添加劑的作用分為兩個方面一方面是從熱力學(xué)角度出發(fā)，即在工作溫度下，添加劑或者添加劑和碳反應(yīng)的生成物與氧的親和カ比碳與氧的親和カ大，優(yōu)先于被氧化，從而起到保護(hù)碳的作用；另一方面是從動力學(xué)的角度來考慮，添加劑與o2、co或C反應(yīng)生成的化合物能改變材料的顯微結(jié)構(gòu)，如増加致密 度，堵塞氣孔，阻礙O2及反應(yīng)產(chǎn)物的擴散等。目前，常見的鎂碳磚添加劑主要有兩類金屬或合金細(xì)粉；非金屬細(xì)粉。添加的金屬細(xì)粉主要有Al、Si、Mg、Ca等，其中Al、Si最為常見。在熱處理過程中，Al和Si在材料中會發(fā)生反應(yīng)，其中，Al把C0(g)還原成C(S)，并生成Al2O3，起到抑制氧化的作用，反應(yīng)式如下2A1 ⑴+3C0(g) — A1203(S)+3C(S)而且此過程伴隨著一定的體積膨脹，造成材料組織結(jié)構(gòu)的致密化，因此會抑制碳的氧化；Si在材料中首先發(fā)生反應(yīng)Si(s)+C(s)+02(g) = SiO(J5)+CO (g)而后，反應(yīng)產(chǎn)生的CO又可使SiO(g)進(jìn)ー步氧化成SiO2 SiOw+CO。) = SiO2(J^Cfe)因此，添加劑Al和Si的防氧化機理一方面是Al、Si在熱處理過程中發(fā)生的物相變化降低了材料的顯氣孔率，使材料結(jié)構(gòu)致密化，從而降低了氧化性氣體(如O2)與材料的有效接觸而積；另一方面，Al、Si反應(yīng)釋放出的A120、SiO氣體遇O2或CO氣體會反應(yīng)生成固態(tài)的Al2O3和SiO2，沉積在氣孔內(nèi)的固體表面上，阻塞氣孔，抑制了氣體的擴散，從而起到防氧化作用。然而，值得注意的是，金屬Al在1000°C以上會與C反應(yīng)生成Al4C3,而Al4C3會與來自環(huán)境中的水蒸氣發(fā)生反應(yīng)A14C3+12H20 = 3CH4+4A1 (OH) 3伴隨較大的體積膨脹，從而對材料產(chǎn)生潛在的破壞作用。添加的合金細(xì)粉主要有Al-Si、Al-Mg、Al-Mg-Ca、Si-Mg-Ca等ニ元或三元合金，常用的主要有Al-Si、Al-Mg合金。添加的非金屬細(xì)粉主要有含硼添加劑和含硅添加剤。含硅添加劑有SiC，Si3N4 (只考慮P型)等。含硼添加劑主要有碳化硼(B4C)、六硼化鈣(CaB6)、ニ硼化鈦(TiB2)、ニ硼化鋯(ZrB2)等。中國專利公開號為CN1237562，“含碳耐火材料的抗氧化劑”公開了ー種含碳耐火材料的抗氧化劑，由重量百分?jǐn)?shù)0. 15 10%的鋅粉或鋅粉和鋁、鎂、硅、硅鈣粉、碳化硅、碳化硼、鎂鋁合金粉、氮化硅粉中的至少ー種組成，其中鋅粉>0. 15%，粒度小于0. 5_。該抗氧化劑能有效抑制氧化脫碳層的形成，可以提高鎂碳磚等耐火材料的抗氧化性。上述鎂碳磚添加剤，有的抗氧化效果不太理想；有的雖提高了鎂碳磚抗氧化性，但其他高溫性能受到了影響；含硼添加劑防氧化效果優(yōu)良，但由于其昂貴的價格和復(fù)雜的制造エ藝限制了它們的應(yīng)用與推廣
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種用硼鎂礦做添加劑生產(chǎn)鎂碳磚的方法，既提高了鎂碳磚的抗氧化性，又增強了其抗?jié)B透性、抗高溫侵蝕性。本發(fā)明提供的用硼鎂礦做添加劑生產(chǎn)鎂碳磚的方法包括以下步驟a.物料選擇采用不同粒徑的電熔鎂砂、鱗片石墨為原料；采用酚醛樹脂和固體浙青粉末作為結(jié)合劑；采用硼鎂礦或硼鎂礦+Al粉作為添加劑；b.配料取不同粒徑的電熔鎂砂、鱗片石墨、酚醛樹脂配料。其重量百分比組分配比如下粒徑3 1_電溶續(xù)砂45 55%粒徑< Imm電熔鎂砂15 25%粒徑< 0. 088mm電熔鎂砂 15 20%鱗片石墨5 15%酚醛樹脂2 4%c.外加浙青和添加劑以上述配料的總重量為100%，外加重量百分比0. 5 2%的浙青；重量百分比
0.5 6%的硼鎂礦或硼鎂礦+Al粉，其中的添加劑硼鎂礦是經(jīng)過800 1000°C焙燒并保溫lh，焙燒后粉碎至100目以下的粉末；其中的硼鎂礦+Al粉的質(zhì)量比為硼鎂礦Al粉=2 I0d.混料成型按照上述配比，在鎂砂顆粒中加入結(jié)合劑酚醛樹脂，混合均勻后加入預(yù)先混合好的鱗片石墨、添加劑硼鎂礦或硼鎂礦+Al粉、結(jié)合劑浙青粉與鎂砂粉的混合細(xì)粉，充分混合后，用液壓機成型，成型壓カ為500Mpa，保壓lmin。成型好的磚坯再經(jīng)過200°C XlOh處理，制成鎂碳磚。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著的進(jìn)步和突出的有益效果體現(xiàn)在硼鎂礦作為添加劑在高溫下形成覆蓋于晶粒上的液膜，在晶界上出現(xiàn)ー個連續(xù)的第二相薄膜網(wǎng)絡(luò)，有效阻止了碳的氧化。即生成的硼酸鹽液相Mg3B2OJ^石墨的潤濕性差，但對MgO潤濕性好，因此對碳的保護(hù)不是因為碳被包裏，而是硼酸鹽相包裹在MgO顆粒周圍，從而阻止了 0與C接觸，達(dá)到保護(hù)C的作用。這里的0來源于爐渣中鐵的氧化物和空氣中的02，CO2, SiO2等，以及溶解于鋼液之中或磚中的MgO。硼鎂礦原料易得且成本低，使用天然硼鎂礦作為新型添加剤，不僅可以提高鎂碳磚的高溫性能及抗氧化能力，而且解決了當(dāng)前含硼添加劑價格昂貴，生產(chǎn)エ藝復(fù)雜的問題，并且可以有效利用天然硼鎂礦資源，降低鎂碳磚生產(chǎn)成本，節(jié)約能源。
具體實施方式
實施例I 本實施例加入硼鎂礦作為添加剤，各組分重量百分比如下粒徑3 Imm電熔鎂砂50%粒徑< Imm電熔鎂砂20%粒徑く 0. 088mm電熔鎂砂 17%鱗片石墨10%酚醛樹脂3%外加浙青1%外加硼鎂礦0.5 6%按照上述配比，在鎂砂顆粒中加入結(jié)合劑酚醛樹脂，混合均勻后加入預(yù)先混合好的鱗片石墨、添加劑硼鎂礦、結(jié)合劑浙青粉與鎂砂粉的混合細(xì)粉，其中的添加劑硼鎂礦是經(jīng)過800 1000°C焙燒并保溫lh，焙燒后粉碎至100目以下的粉末。充分混合后，用液壓機成型，成型壓カ為500Mpa，保壓lmin。成型好的磚坯再經(jīng)過200°C X IOh處理，制成鎂碳磚。本實施例生產(chǎn)的鎂碳磚物化性能檢測結(jié)果見下表

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權(quán)利要求
1.一種用硼鎂礦做添加劑生產(chǎn)鎂碳磚的方法，其特征在于該方法包括以下步驟 a.物料選擇 采用不同粒徑的電熔鎂砂、鱗片石墨為原料；采用酚醛樹脂和固體浙青粉末作為結(jié)合劑；采用硼鎂礦或硼鎂礦+Al粉作為添加劑； b.配料 取不同粒徑的電熔鎂砂、鱗片石墨、酚醛樹脂配料，其重量百分比組分配比如下 粒徑3 Imm電熔鎂砂45 55% 粒徑< Imm電熔鎂砂15 25% 粒徑< 0. 088mm電熔鎂砂 15 20% 鱗片石墨5 15% 酚醛樹脂2 4% c.外加浙青和添加劑 以上述配料的總重量為100%，外加重量百分比0. 5 2%的浙青；重量百分比0. 5 6%的硼鎂礦或硼鎂礦+Al粉，其中的添加劑硼鎂礦是經(jīng)過800 1000°C焙燒并保溫lh，焙燒后粉碎至100目以下的粉末；其中的硼鎂礦+Al粉的質(zhì)量比為硼鎂礦Al粉=2 : I ； d.混料成型 按照上述配比，在鎂砂顆粒中加入結(jié)合劑酚醛樹脂，混合均勻后加入預(yù)先混合好的鱗片石墨、添加劑硼鎂礦或硼鎂礦+Al粉、結(jié)合劑浙青粉與鎂砂粉的混合細(xì)粉，充分混合后，用液壓機成型，成型壓カ為500Mpa,保壓Imin,成型好的磚還再經(jīng)過200°C X IOh處理,制成續(xù)碳磚。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用硼鎂礦做添加劑生產(chǎn)鎂碳磚的方法，既提高了鎂碳磚的抗氧化性，又增強了其抗?jié)B透性、抗高溫侵蝕性。本發(fā)明采用不同粒徑的電熔鎂砂、鱗片石墨為原料；采用酚醛樹脂和固體瀝青粉末作為結(jié)合劑；采用硼鎂礦或硼鎂礦+Al粉作為添加劑。經(jīng)過配料、充分混合、液壓機成型，再經(jīng)過高溫處理，制成鎂碳磚。本發(fā)明采用的添加劑硼鎂礦原料易得且成本低，使用天然硼鎂礦作為新型添加劑，不僅可以提高鎂碳磚的高溫性能及抗氧化能力，而且解決了當(dāng)前含硼添加劑價格昂貴，生產(chǎn)工藝復(fù)雜的問題，并且可以有效利用天然硼鎂礦資源，降低鎂碳磚生產(chǎn)成本，節(jié)約能源。
文檔編號C04B35/66GK102653471SQ20111004950
公開日2012年9月5日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者戴晨晨, 曲殿利, 郭玉香 申請人:遼寧科技大學(xué)