[發(fā)明專利]一種鎂鋁碳耐火磚及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710444596.8
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107162614A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐華
• 申請（專利權(quán)）人: 長興華悅耐火材料廠
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/443
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，具體涉及一種鎂鋁碳耐火磚及其制備方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)鋁鎂碳質(zhì)耐火材料中的碳（石墨）含量一般為10~20%。由于石墨具有較高的導(dǎo)熱率以及不被熔渣浸潤等特點，耐火材料的抗渣蝕性能及抗剝落性能得到大幅度提高。三十多年來，鋁鋁鎂碳質(zhì)耐火材料被廣泛應(yīng)用于煉鋼轉(zhuǎn)爐、電爐、精煉爐爐襯、鋼包渣線等部位。

各種隨著現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展，對鋼質(zhì)量的要求越來越高，爐外精煉作為最重要的技術(shù)之一被廣泛采用，而鋼包作為爐外精煉的一個主要設(shè)備，其內(nèi)襯耐火材料所經(jīng)受的精煉條件也越來越苛刻。目前煉鋼廠冶煉爐精煉鋼包的包底和包壁(非渣線區(qū)域)的工作襯都是采用的復(fù)合磚，對復(fù)合磚最首要的要求是壽命長，否則經(jīng)常更換工作內(nèi)襯，不但影響工作的連續(xù)性，而且由于檢修停產(chǎn)會造成很大的經(jīng)濟損失。現(xiàn)國內(nèi)的同類鋼包用產(chǎn)品普遍存在壽命低的不足，平均在60~80爐的水平，最主要的原因在于鋼包內(nèi)襯耐火磚會受到熔渣侵蝕，熱沖擊和機械沖刷，具體損毀方式為滲透和侵蝕造成的結(jié)構(gòu)性剝落和平行于熱面的裂紋擴展造成的熱剝落。此前使用的鋁鎂材質(zhì)耐火磚，對去除鋼中夾雜物起不到作用且抗侵蝕性差，容易對鋼水造成污染。

潔凈鋼生產(chǎn)工藝要求耐火材料盡可能減少對鋼水的二次污染，因此目前通常采用盡可能降低鋁鎂碳質(zhì)耐火材料中的含碳量，使用低碳鋁鎂碳質(zhì)耐火材料的方案。但是這個方案具有不足之處，降低鋁鎂碳質(zhì)耐火材料的碳含量，勢必造成材料的某些性能的下降：如，材料的熱導(dǎo)率下降，彈性模量增大，會導(dǎo)致材料的抗熱震性能變差；此外，碳含量降低后，熔渣與材料的潤濕性增強，材料抵抗熔渣滲透的性能及抗熔渣侵蝕性能也會變差。

因此目前需要一種具有基質(zhì)結(jié)構(gòu)均勻、抗氧化效果好、抗熱震性能強、抗熔渣滲透性優(yōu)良、抗剝落性能高和抗渣蝕性強的特點的鎂鋁碳耐火磚。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述存在的鋁鎂碳質(zhì)耐火材料材料抗侵蝕性差，抗熱震性能差等問題，提供一種具有基質(zhì)結(jié)構(gòu)均勻、抗氧化效果好、抗熱震性能強、抗熔渣滲透性優(yōu)良、抗剝落性能高和抗渣蝕性強的特點的鎂鋁碳耐火磚。

一種鎂鋁碳耐火磚，其特征在于，包括以下重量份的原料：

鎂鋁尖晶石60~75份、鋁粉10~13份、氮化硼粉4~8份、電熔鎂砂粉5~10份、硅粉2~4份、酚醛樹脂13~18份、四氯化鋯2~6份、直徑在20~50微米之間的氧化鋁粉4~7份、碳化鈦粉2~5份、三氯甲基硅烷10~15份、碳化硅粉5~10份、直徑在100~120微米之間的α-氧化鋁粉4~6份，鱗片石墨5~10份、莫來石3~4份。

首先本發(fā)明采用了不同直徑的氧化鋁微粉和α-氧化鋁粉共同使用的方案，首先使用α-氧化鋁是由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，晶體強度大，而氧化鋁微粉可以填充在鎂鋁尖晶石晶體與之間的空隙中，晶體更加細密可以填充進α-氧化鋁無法填充的縫隙，便于原料的混合，提高耐火磚內(nèi)的鋁含量，增強晶體之間的結(jié)合強度，進而提高耐火磚的抗高溫蠕變性、抗高溫蠕變性、抗熔渣滲透性、抗剝落性能高和抗渣蝕性。

其次莫來石可以在耐火磚內(nèi)形成莫來石纖維，莫來石纖維可以與產(chǎn)生的含鋯的碳化硅纖維相互連結(jié)，同時與耐火磚內(nèi)部各材料相互連結(jié)，因為加入了由莫來石纖維耐火磚可以較高的具有高孔隙率、同時降低了質(zhì)量和熱導(dǎo)率。使用莫來石降低熱導(dǎo)率可以緩解本發(fā)明為了增強耐火磚抗渣蝕性而加入較多碳材料后所引起的導(dǎo)熱性變強而導(dǎo)致使用時能耗增加的問題。同時多孔的結(jié)構(gòu)可以提高耐熱性，雖然多孔結(jié)構(gòu)有可能會引起耐火磚在使用時開裂，但在本發(fā)明中通過使用莫來石本身所產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)和本發(fā)明燒制過程中產(chǎn)生的含鋯碳化硅纖維結(jié)構(gòu)及酚醛樹脂的粘合作用相互連結(jié)，相互配合提高了耐火磚的強度和韌性，從而降低了耐火磚開裂的可能性。

另外本發(fā)明使用了鋁粉和氧化鋁及電熔鎂砂粉配合使用的方案，便于控制耐火磚內(nèi)鋁和鎂的含量，從而提高了產(chǎn)品的合格率。

此外本發(fā)明還使用了碳化硅、氮化硼、鋁粉、氧化鋁粉配合使用的方案，在燒結(jié)過程中會在碳化硅中生成碳化硼-鋁的復(fù)合物，該復(fù)合物與含鋯碳化硅纖維和莫來石纖維共同形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以加強材料的韌性，耐磨性，導(dǎo)熱性和抗沖擊強度，同時與二氧化鈦共同作用起到改善材料的表面潤濕性的作用，可以使得碳化硅和其他原料易于熔滲，從而可以降低反應(yīng)溫度和燒結(jié)時間，節(jié)約成本。同時反應(yīng)也會有少量的氮化硅產(chǎn)生，少量的氮化硅可以起到粘結(jié)碳化硅晶體從而增強材料的抗熱震性的作用。

作為優(yōu)選，所述的電熔鎂砂粉經(jīng)過霧化處理。