含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含尖晶石‑铝酸钙复相材料的镁碳材料及其制备方法。其技术方案是：以75～90wt％的镁砂、1～10wt％的尖晶石‑铝酸钙复相材料、2～12wt％的石墨、1～6wt％的铝硅合金粉为原料，外加所述原料2～8wt％的结合剂，搅拌均匀，压制成型，在150～300℃条件下烘烤4～24小时，冷却，制得含尖晶石‑铝酸钙复相材料的镁碳材料。本发明专利技术工艺简单，所制备的含尖晶石‑铝酸钙复相材料的镁碳材料不仅具有优良的抗氧化性、热震稳定性能和高温抗折强度的特点，且使用寿命长和能降低对钢水碳含量的影响，适用于冶金炉及容器的内衬。

Magnesium Carbon Material Containing Spinel-Calcium Aluminate Composite Material and Its Preparation Method

The invention relates to a magnesia-carbon material containing spinel and calcium aluminate composite material and a preparation method thereof. The technical scheme is that the magnesia-carbon material containing spinel-calcium aluminate composite material is prepared by mixing 75-90wt% magnesia, 1-10wt% spinel-calcium aluminate composite material, 2-12wt% graphite and 1-6wt% aluminium-silicon alloy powder together with 2-8wt% binder of the raw material, mixing evenly, pressing and baking for 4-24 hours at 150-300 C, cooling. The process of the invention is simple, and the prepared magnesia-carbon material containing spinel and calcium aluminate composite material not only has excellent oxidation resistance, thermal shock stability and high temperature flexural strength, but also has long service life and can reduce the influence on carbon content in molten steel, and is suitable for lining of metallurgical furnaces and containers.

【技术实现步骤摘要】
含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料及其制备方法
本专利技术属于镁碳耐火材料
尤其涉及一种含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料及其制备方法。
技术介绍
氧化物－非氧化物复合材料是耐火材料发展的重要方向。镁碳砖是以高熔点碱性氧化物氧化镁(熔点2800℃)和难以被炉渣侵润的高熔点碳素材料作为原料，加入非氧化物添加剂，用炭质结合剂结合而成的不烧碳复合耐火材料。镁碳砖主要用于转炉、交流电弧炉、直流电弧炉的内衬，钢包的渣线等部位。镁碳砖作为一种复合耐火材料，具有良好的耐高温性能、抗渣能力强、抗热震性好和高温蠕变低的特点。MgO-C耐火材料已成为钢铁工业用重要的耐火材料，被广泛用于冶金炉及容器的内衬。传统的镁碳材料由于其中的石墨在使用过程中容易氧化，使得材料的结构被破坏，失去石墨的镁碳材料在使用中很容易被熔渣和熔钢所侵蚀，从而降低了材料的服役性能。另一方面，由于镁砂的热膨胀系数较大，使得镁碳砖在使用过程中会出现裂纹和剥落，给安全生产带来隐患。上世纪后期，耐火材料使用寿命的大幅度提高，碳复合耐火材料起了重要作用，但是，随着纯净钢、超低碳钢生产的发展，人们的观念从单纯追求耐火材料的长寿命转移到同时需要考虑耐火材料对钢质量的影响，碳的存在带来了一些新的问题。首先是使熔钢的增碳问题。由于碳复合材料中的碳在高温下可以溶解到钢水中，导致钢水中的碳含量增加，从而影响钢材的质量。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术不足，目的是提供一种工艺简单的含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料的制备方法，用该方法制备的含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料不仅具有量好的抗氧化性、热震稳定性能和高温抗折强度，且使用寿命高和能降低对钢水碳含量的影响。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：以75～90wt％的镁砂、1～10wt％的尖晶石-铝酸钙复相材料、2～12wt％的石墨、1～6wt％的铝硅合金粉为原料，外加所述原料2～8wt％的结合剂，搅拌均匀，压制成型，在150～300℃条件下烘烤4～24小时，冷却，制得含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料。所述镁砂为电熔镁砂和烧结镁砂中的一种以上；所述镁砂为镁砂颗粒和镁砂细粉的混合物，其中：镁砂颗粒的粒径为0.3～9mm，镁砂细粉的粒径为1～300μm，镁砂颗粒和镁砂细粉的混合物中的镁砂颗粒∶镁砂细粉的质量比为(1～2.5)∶1。所述镁砂的MgO含量≥95wt％。所述尖晶石-铝酸钙复相材料为尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒、或为尖晶石-铝酸钙复相材料细粉、或为尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒和尖晶石-铝酸钙复相材料细粉的混合物，其中：尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒的粒径为0.3～9mm，尖晶石-铝酸钙复相材料细粉的粒径为1～300μm，尖晶石-铝酸钙复相材料混合物中的尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒∶尖晶石-铝酸钙复相材料细粉的质量比为(1.5～2.5)∶1。所述尖晶石-铝酸钙复相材料中：MgO的含量≥15wt％；Al2O3的含量≥65wt％；CaO的含量≤15wt％。所述结合剂为酚醛树脂、或为沥青、或为酚醛树脂和沥青的混合物。所述石墨的粒度为1～200μm；所述石墨的C含量≥90wt％。所述铝硅合金粉的粒度为1～200μm，所述铝硅合金粉的Al含量≥60wt％。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果：本专利技术只需将电熔或烧结镁砂、尖晶石-铝酸钙复相材料、石墨、铝硅合金粉和结合剂混合，成型，烘烤，冷却，即得含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料，工艺简单。本专利技术采用的尖晶石-铝酸钙复相材料的主要矿相为镁铝尖晶石和铝酸钙，镁铝尖晶石具有良好的热震稳定性和抗渣渗透性能；铝酸钙材料在高温下能和其它组份形成玻璃相，所形成的玻璃相不但可以将石墨和空气隔离开，保护石墨不被氧化，同时高粘度玻璃相的形成可提高制品的韧性。所以，通过引入尖晶石-铝酸钙复相材料，能显著提高含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料的抗氧化性、热震稳定性能和高温抗折强度。本专利技术制备的含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料可用作冶金炉及容器的内衬，同时针对不同的冶炼需求，通过控制镁碳材料中石墨和尖晶石-铝酸钙复相材料的加入量和加入方式，能降低含含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料对钢水碳含量的影响，提高制品的使用寿命。本专利技术制备的含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料的高温体积稳定性明显优于没有使用尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料，含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料经检测：MgO含量≥70wt％，C含量≥3wt％，耐压强度≥20MPa。因此，本专利技术工艺简单，所制备的含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料不仅具有优良的抗氧化性、热震稳定性能和高温抗折强度的特点，且使用寿命长和能降低对钢水碳含量的影响，适用于冶金炉及容器的内衬。附图说明图1为本专利技术制备的一种含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料与其它镁碳材料的高温热膨胀性能影响对比图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：所述镁砂颗粒的粒径为0.3～9mm，所述镁砂细粉的粒径为1～300μm，所述镁砂颗粒和镁砂细粉的混合物中的镁砂颗粒∶镁砂细粉的质量比为(1.5～2.5)∶1。所述镁砂的MgO含量≥95wt％。所述尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒的粒径为0.3～9mm，所述尖晶石-铝酸钙复相材料细粉的粒径为1～300μm，所述尖晶石-铝酸钙复相材料混合物中的尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒∶尖晶石-铝酸钙复相材料细粉的质量比为(1～2.5)∶1。所述尖晶石-铝酸钙复相材料中：MgO的含量≥15wt％；Al2O3的含量≥65wt％；CaO的含量≤15wt％。所述结合剂为酚醛树脂、或为沥青、或为酚醛树脂和沥青的混合物。所述石墨的粒度为1～200μm；所述石墨的C含量≥90wt％。所述铝硅合金粉的粒度为1～200μm，所述铝硅合金粉的Al含量≥60wt％。实施例1一种含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：以75～85wt％的镁砂、1～7wt％的尖晶石-铝酸钙复相材料、7～12wt％的石墨、4～6wt％的铝硅合金粉为原料，外加所述原料5～8wt％的结合剂，搅拌均匀，压制成型，在150～000℃条件下烘烤14～24小时，冷却，制得含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料。本实施例中：所述镁砂为电熔镁砂颗粒和电熔镁砂细粉的混合物；所述尖晶石-铝酸钙复相材料为尖晶石-铝酸钙复相材料细粉；所述结合剂为酚醛树脂。本实施例制备的含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料经检测：MgO含量70～81wt％；C含量8～15wt％；耐压强度20～30MPa。实施例2一种含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：以85～90wt％的镁砂、7～10wt％的尖晶石-铝酸钙复相材料、2～7wt％的石墨、1～4wt％的铝硅合金粉为原料，外加所述原料2～5wt％的结合剂，搅拌均匀，压制成型，在200～300℃条件下烘烤4～14小时，冷却，制得含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料。本实施例中：所述镁砂为电熔镁砂颗粒和烧结镁砂细粉的混合物；所述尖晶石-铝酸钙复相材料为尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒；所述结合剂为酚醛树脂。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含尖晶石‑铝酸钙复相材料的镁碳材料的制备方法，其特征在于：以75～90wt％的镁砂、1～10wt％的尖晶石‑铝酸钙复相材料、2～12wt％的石墨、1～6wt％的铝硅合金粉为原料，外加所述原料2～8wt％的结合剂，搅拌均匀，压制成型，在150～300℃条件下烘烤4～24小时，冷却，制得含尖晶石‑铝酸钙复相材料的镁碳材料；所述镁砂为电熔镁砂和烧结镁砂中的一种以上，所述镁砂为镁砂颗粒和镁砂细粉的混合物，其中：镁砂颗粒的粒径为0.3～9mm，镁砂细粉的粒径为1～300μm，镁砂颗粒和镁砂细粉的混合物中的镁砂颗粒∶镁砂细粉的质量比为(1.5～2.5)∶1；所述镁砂的MgO含量≥95wt％；所述尖晶石‑铝酸钙复相材料为尖晶石‑铝酸钙复相材料颗粒、或为尖晶石‑铝酸钙复相材料细粉、或为尖晶石‑铝酸钙复相材料颗粒和尖晶石‑铝酸钙复相材料细粉的混合物，其中：尖晶石‑铝酸钙复相材料颗粒的粒径为0.3～9mm，尖晶石‑铝酸钙复相材料细粉的粒径为1～300μm，尖晶石‑铝酸钙复相材料混合物中的尖晶石‑铝酸钙复相材料颗粒∶尖晶石‑铝酸钙复相材料细粉的质量比为(1～2.5)∶1；所述尖晶石‑铝酸钙复相材料中：MgO的含量≥15wt％，Al2O3的含量≥65wt％，CaO的含量≤15wt％。...

【技术特征摘要】
1.一种含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料的制备方法，其特征在于：以75～90wt％的镁砂、1～10wt％的尖晶石-铝酸钙复相材料、2～12wt％的石墨、1～6wt％的铝硅合金粉为原料，外加所述原料2～8wt％的结合剂，搅拌均匀，压制成型，在150～300℃条件下烘烤4～24小时，冷却，制得含尖晶石-铝酸钙复相材料的镁碳材料；所述镁砂为电熔镁砂和烧结镁砂中的一种以上，所述镁砂为镁砂颗粒和镁砂细粉的混合物，其中：镁砂颗粒的粒径为0.3～9mm，镁砂细粉的粒径为1～300μm，镁砂颗粒和镁砂细粉的混合物中的镁砂颗粒∶镁砂细粉的质量比为(1.5～2.5)∶1；所述镁砂的MgO含量≥95wt％；所述尖晶石-铝酸钙复相材料为尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒、或为尖晶石-铝酸钙复相材料细粉、或为尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒和尖晶石-铝酸钙复相材料细粉的混合物，其中：尖晶石-铝酸钙复相材料颗粒的粒径为0.3～9mm，尖晶石-铝酸钙复相材料细粉的粒径为1～300μm，尖晶石-...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏耀武，陈俊峰，李楠，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42