一种提高低碳镁碳砖性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高低碳镁碳砖性能的方法，向碳含量2wt

【技术实现步骤摘要】
一种提高低碳镁碳砖性能的方法


[0001]本专利技术涉及耐材领域，尤其是涉及一种提高低碳镁碳砖性能的方法。

技术介绍

[0002]随着炉外精炼和连铸技术的发展，钢包已由单纯的盛装钢水容器逐渐转变为功能复杂的炉外钢水精炼设备。钢水在钢包内停留时间的延长和出钢温度的提高使得钢包的工作环境变得更加苛刻。
[0003]碳复合耐火材料（如铝镁碳砖、镁碳砖等）具有优异的导热性，较好的抗热震性、抗渣性和高温性能，并已被广泛应用于钢铁工业的各个环节的冶金炉中，如国内钢包普遍采用碳含量在10wt%以上的镁铝碳砖。然而，使用时发现这种耐火材料不仅会导致钢包内衬热导率高、钢水温降快，还会导致钢水增碳，不适应冶炼硅钢、桥梁钢、汽车板钢等低碳、超低碳高端钢的生产，还会导致耐火材料抗氧化性差，降低其使用性能和寿命。因此，镁碳砖的低碳化成为钢包渣线耐火材料的重要发展方向。
[0004]目前，低碳镁碳砖由于自身导热系数和总碳含量下降、降低对钢水的增碳等优越性而受到各界的高度关注。然而，单纯降低镁碳砖中的碳含量将会导致材料的抗渣性、抗热震性及抗冲刷性均恶化，缩短使用寿命，不能完全满足钢包精炼生产的要求。另外，现有低碳镁碳砖的酚醛树脂结合剂尽管有超过40%的残炭率，但其热解炭的抗氧化性低、脆性大，限制了其在低碳镁碳砖中的应用价值。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种提高低碳镁碳砖性能的方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：本专利技术所述的提高低碳镁碳砖性能的方法，向碳含量2wt
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6wt%的低碳镁碳砖基体原料中添加复合细粉；其中，所述低碳镁碳砖基体原料中的结合剂为液体树脂，且所述液体树脂中添加有8wt%
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15wt%的硼/氧化铜；所述复合细粉的用量为低碳镁碳砖基体原料和复合细粉总和的1wt%
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3wt%；复合细粉的制备方法为：第一步，用蒸馏水溶解柠檬酸铜和铜锰合金，加入金属硅粉，搅拌，于110℃干燥2
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5h，得到复合硅粉；第二步，将复合硅粉和酚醛树脂粉按1:1的重量比混合均匀，得到复合细粉。
[0007]优选地，所述第一步中柠檬酸铜和铜锰合金的重量之和是金属硅粉重量的1wt%。
[0008]优选地，所述金属硅粉中Si≥99%，粒度为100
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200目；所述酚醛树脂粉的残余碳≥46wt%，粒度<75μm；所述柠檬酸铜的纯度≥99%。
[0009]优选地，所述铜锰合金含有28.0
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31.0％Mn、0.9％Fe、0.1％Sb、0.1％P，余量为Cu。
[0010]优选地，所述液体树脂为液体酚醛树脂，其残余碳≥45wt%，固含量≥75wt%。
[0011]优选地，所述液体树脂中硼/氧化铜的添加量为10wt%，硼/氧化铜中硼≥8%。
[0012]与含过渡金属铁钴镍催化剂相比，本专利技术基于化学气相沉积原理的含铜复合催化原位形成SiC/SiO2微纳米纤维网络增强低碳镁碳砖的性能。
[0013]与传统低碳镁碳砖相比，低碳镁碳砖在现场烘烤时的中温区间（1100~1200℃）的强度等综合性能薄弱。而采用本专利技术方法制备得到的低碳镁碳砖在钢包使用时，利用钢包的烘烤温度（1100~1200℃），可形成SiC/SiO2纳米线和微纳米纤维的复合网络，有效提高了低碳镁碳砖的性能。具体地：本专利技术的硼/氧化铜作为催化剂，可加快SiC/SiO2微纳米纤维网络的形成。本专利技术的柠檬酸铜衍生的铜相和铜锰合金可以溶解硅而生成Cu/Si合金，从而降低气相氧化硅的形成温度，增加了中温（1100
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1200℃）下气相氧化硅的含量。在柠檬酸铜和铜锰合金的作用下，酚醛树脂的键合相由单一碳键转变为C/SiC结合碳陶瓷键合相，同时逐步形成SiC/SiO2纳米线（纳米线的直径约为80
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150nm）和微纳米纤维的复合网络。一方面将低碳镁碳砖内部的孔隙堵塞，氧分压将降低，碳键合相和陶瓷键合相的形成阻碍了材料与周围气体之间的氧交换，并保护石墨免受严重氧化；另一方面，SiC/SiO2纳米线和微纳米纤维的复合网络陶瓷结合相的形成有效地改善材料的力学性能。
[0014]本专利技术通过向低碳镁碳砖基体原料中添加复合细粉和硼/氧化铜有效增强了低碳镁碳砖的力学性能。经测试，与现有低碳镁碳砖相比，本专利技术制备得到的低碳镁碳砖的1200℃
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2h烧后冷态抗折强度提升20%，1400℃
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0.5h热态抗折强度提升10%；将本专利技术的低碳镁碳砖应用于180t以上吨位的精炼钢包，平均使用寿命可提升10%以上，具有重要的推广价值。
具体实施方式
[0015]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。需要指出的是，以下实施例中的各原料均为现有市售产品。
[0016]本专利技术提供了一种提高低碳镁碳砖性能的方法，向碳含量2wt
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6wt%的低碳镁碳砖基体原料中添加复合细粉；其中，低碳镁碳砖基体原料中的结合剂为液体树脂，且液体树脂中添加有8wt%
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15wt%的硼/氧化铜；复合细粉的用量为低碳镁碳砖基体原料的1wt%
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3wt%，其制备方法为：第一步，用蒸馏水溶解柠檬酸铜和铜锰合金，加入金属硅粉，搅拌，于110℃干燥2
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5h，得到复合硅粉；其中，复合硅粉中柠檬酸铜、铜锰合金和金属硅粉的重量份配比为：(柠檬酸铜+铜锰合金):金属硅粉=1:100；第二步，将复合硅粉和酚醛树脂粉按1:1的重量比混合均匀，得到复合细粉。
[0017]本专利技术复合细粉中柠檬酸铜衍生的铜相和铜锰合金可以溶解硅而生成Cu/Si合金，从而降低气相氧化硅的形成温度，增加了中温（1100
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1200℃）下气相氧化硅的含量。在柠檬酸铜和铜锰合金的作用下，酚醛树脂的键合相由单一碳键转变为C/SiC结合碳陶瓷键合相，同时逐步形成SiC/SiO2纳米线（纳米线的直径约为80
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150nm）和微纳米纤维的复合网络，一方面将低碳镁碳砖内部的孔隙堵塞，氧分压将降低，碳键合相和陶瓷键合相的形成阻碍了材料与周围气体之间的氧交换，并保护石墨免受严重氧化；另一方面，SiC/SiO2纳米线和微纳米纤维的复合网络陶瓷结合相的形成有效地改善材料的力学性能。
[0018]优选地，金属硅粉中Si≥99%，粒度为100
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200目；所述酚醛树脂粉的残余碳≥
46wt%，粒度<75μm；所述柠檬酸铜的纯度≥99%。所述铜锰合金含有28.0
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31.0％Mn、0.9％Fe、0.1％Sb、0.1％P，余量为Cu。
[0019]优选地，液体树脂为液体酚醛树脂，其残余碳≥45wt%，固含量≥75wt%。更优选地，液体树脂中硼/氧化铜的添加量为10wt%，硼/氧化铜中硼≥8%。
[0020]与含过渡金属铁钴镍催化剂相比，本专利技术基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高低碳镁碳砖性能的方法，其特征在于：向碳含量2wt
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6wt%的低碳镁碳砖基体原料中添加复合细粉；其中，所述低碳镁碳砖基体原料中的结合剂为液体树脂，所述液体树脂中添加有8wt%
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15wt%的硼/氧化铜；所述复合细粉的用量为低碳镁碳砖基体原料和复合细粉总和的1wt%
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3wt%；复合细粉的制备方法为：第一步，用蒸馏水溶解柠檬酸铜和铜锰合金，加入金属硅粉，搅拌，于110℃干燥2
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5h，得到复合硅粉；第二步，将复合硅粉和酚醛树脂粉按1:1的重量比混合均匀，得到复合细粉。2.根据权利要求1所述的提高低碳镁碳砖性能的方法，其特征在于：在所述第一步中，柠檬酸铜和铜锰合金的重量之和是金属硅粉重量的1w...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯会峰，侯振东，王俊超，周文博，
申请(专利权)人：郑州振东科技有限公司，
类型：发明
国别省市：