專利名稱：一種添加二氧化錳的鎂碳磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鎂碳磚耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種添加二氧化錳的鎂碳磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎂碳磚具有強(qiáng)度高、抗熱震性好、抗剝落性和抗渣性優(yōu)良等特點，在轉(zhuǎn)爐爐襯和底部供氣元件、電爐熱點部位及爐墻、盛鋼桶、爐外精煉等部位得到廣泛的應(yīng)用。但是，高溫下由于石墨的氧化會使碳復(fù)合耐火材料結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度、熱震穩(wěn)定性及抗渣侵蝕等性能急劇降低。為解決鎂碳磚中碳氧化的問題，常用的方法是加入金屬鋁粉等抗氧化劑。鋁粉在材料使用過程中會發(fā)生一系列的反應(yīng)，對鎂碳磚的各種性能產(chǎn)生重大影響鋁粉在鎂碳磚中一般會生成碳化鋁、氮化鋁，最后轉(zhuǎn)化為氧化鋁和鎂鋁尖晶石，一方面提高材料的強(qiáng)度和氧化性，但另一方面，添加金屬Al的鎂碳磚，一旦加熱生成碳化鋁或氮化鋁時，存在著即使 放在大氣中也會吸濕發(fā)生水化，直至損壞的問題(王誠訓(xùn)，MgO-C質(zhì)耐火材料.冶金工業(yè)出版社，1995)。例如鎂碳磚在間歇操作的熔煉爐、RH下部槽等使用水系不定形耐火材料進(jìn)行修補時暴露在水蒸汽下的部位，因水化造成耐用性顯著惡化(鳥月淳志，星山泰宏，井上一浩.耐消化性MgO-C^開発[J].耐火物，2003，55 :33-34)。在用后鎂碳磚的回收再利用過程中，制備的再生鎂碳磚中碳化鋁成分，在熱處理或烘烤時，結(jié)合劑產(chǎn)生的水就會與碳化鋁反應(yīng)發(fā)生膨脹，使制品膨脹甚至粉化，從而導(dǎo)致再生制品性能的嚴(yán)重下降(馮慧俊，田守信.寶鋼用后廢棄MgO-C磚的再生利用[J].寶鋼技術(shù)，2006，I :17-19)。一般使用過的MgO-C磚循環(huán)再利用的時候需經(jīng)水處理和干燥工藝，經(jīng)此工藝骨料的品質(zhì)劣化，且成本增加(松長隆行，鳥月淳志，飯?zhí)飽阉?耐消化性MgO-C札&力'4圓発(第2報)[J]·耐火物，2003，56 [2] 72-73)。為了改善含鋁粉鎂碳磚的抗水化性能，本專利申請人進(jìn)行了大量試驗，研究了MnO2, TiO2, Cr203、Fe2O3等氧化物對含鋁粉鎂碳磚性能的影響，研究結(jié)果表明添加MnO2效果最好，能從根本上抑制碳化鋁和氮化鋁的生成，并且其他性能如抗氧化性和高溫抗折強(qiáng)度也無明顯降低，但加入量有嚴(yán)格要求，限定在O. 5-3wt%，超出此范圍鎂碳磚性能會惡化，力口入量小于O. 5wt%時，抗水化性能變差，超過3wt%時，高溫抗折強(qiáng)度明顯降低，抗氧化性能也明顯下降；而其他上述物質(zhì)對鎂碳磚的抗水化均有一定效果，但不能避免碳化鋁或氮化鋁的生成，另外加入Cr2O3顯著降低了鎂碳磚的高溫抗折強(qiáng)度，加入Fe2O3使鎂碳磚的抗氧化性能明顯降低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有鎂碳磚使用過程中易水化的問題，本發(fā)明在于提供一種抗水化性能好、高溫強(qiáng)度大、抗氧化性能好的鎂碳磚及其制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將60_90wt%的電熔鎂砂顆?；螂娙坻V砂細(xì)粉、9_15被％的片狀石墨粉、O. 5-3wt%的金屬鋁粉、0-1被％的硅粉、O. 5_3被％的二氧化錳細(xì)粉，和3-6wt%的酚醛樹脂；經(jīng)過混碾、成型，經(jīng)150-250°C熱處理制得，其中鎂砂為電熔鎂砂，MgO > 95% ;二氧化錳中MnO2的質(zhì)量百分比> 85%，粒度< O. 088mm。由于采用以上方案，添加二氧化錳后，鎂碳磚在使用過程中，金屬鋁粉直接轉(zhuǎn)變成氧化鋁，進(jìn)而變成熔點高達(dá)1850°C的錳鋁尖晶石。一方面，抑制了易水化產(chǎn)物碳化鋁和氮化鋁的形成，顯著提高了鎂碳磚的抗水化性能；另一方面錳鋁尖晶石的生成伴隨著體積膨脹，提高了鎂碳磚結(jié)構(gòu)的致密度，使得鎂碳磚具有較大的高溫強(qiáng)度，同時堵塞了氣體進(jìn)入的通道，使得鎂碳磚又具有較好的抗氧化性能；另外，錳鋁尖晶石熔點高，不會惡化鎂碳磚的抗渣性能。因此，本發(fā)明制備的鎂碳磚具有在使用過程中抗水化性能好、高溫強(qiáng)度大、抗氧化性好等特點，尤其適用于對鎂碳磚抗水化性能要求高的場合。
四具體實施方式

實施例I 按重量百分比計含MgO為96%的電熔鎂砂為90%，-195石墨為9%，鋁粉O. 5%,二氧化錳細(xì)粉O. 5 %，將上述原料混合，外加3. 5 %的熱固性酚醛樹脂，經(jīng)混碾均勻后，在200MPa壓力下壓制成型，經(jīng)250°C保溫12小時得到。經(jīng)檢測其指標(biāo)為顯氣孔率3. 5%，體積密度3. 01g/cm3,1400°C埋碳3小時燒成后高壓釜水化試驗3小時(120°C，0. 2MPa)不開裂，1400°C半小時高溫抗折13. IMPa，1400°C保溫I小時空氣氣氛下氧化面積小于12%。實施例2按重量百分比計含MgO為97%的電熔鎂砂為78%，-196石墨為15%，硅粉為1%，鋁粉為3%，二氧化錳為3%，將上述原料混合，外加5%的熱固性酚醛樹脂，經(jīng)混碾均勻后，在200MPa壓力下壓制成型，經(jīng)200°C保溫24小時得到。經(jīng)檢測其指標(biāo)為顯氣孔率3. 8%，體積密度2. 98g/cm3,1400°C埋碳3小時燒成后高壓釜水化試驗3小時(120°C，0. 2MPa)不開裂，1400°C半小時高溫抗折13. 6MPa，1400°C保溫I小時空氣氣氛下氧化面積小于10%。
權(quán)利要求
1.一種添加二氧化錳的鎂碳磚，其特征在于按重量百分含量以60-90%的質(zhì)量百分比超過95%的電熔鎂砂、9-15被％的片狀石墨粉、O. 5-3wt%的金屬鋁粉、O-Iwt %的硅粉、O.5-3wt%的二氧化錳細(xì)粉，和3-6wt%的酚醛樹脂；經(jīng)過混碾、成型，經(jīng)150-250°C熱處理制得。
2.權(quán)利要求I所述鎂碳磚，其特征在于二氧化錳中MnO2的質(zhì)量百分比>85%，粒度< O. 088mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于鎂碳磚耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種添加二氧化錳的鎂碳磚及其制備方法。其技術(shù)方案是將60-90wt％的質(zhì)量百分比超過95％的電熔鎂砂顆粒或鎂砂細(xì)粉、9-15wt％的磷片狀石墨粉、0.5-3wt％的金屬鋁粉、0-1wt％的硅粉、0.5-3wt％的二氧化錳細(xì)粉，和3-6wt％的酚醛樹脂；經(jīng)過混碾、成型，經(jīng)150-250℃熱處理制得。本發(fā)明制備的鎂碳磚具有在使用過程中抗水化性能好、高溫強(qiáng)度大、抗氧化性好等特點，尤其適用于對鎂碳磚抗水化性能要求高的場合。
文檔編號C04B35/66GK102936142SQ20121043724
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者魏軍從, 涂軍波, 吉秀梅, 黃建坤, 高春輝, 孫麗 申請人:河北聯(lián)合大學(xué)