[發明專利]一種以石墨微球為碳源的鋁碳澆注料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810032096.8
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108178640A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 張海軍;李賽賽;張少偉;劉江昊;王軍凱;葛勝濤
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種以石墨微球為碳源的鋁碳澆注料及其制備方法。其技術方案是：以40～70wt％的棕剛玉、15～35wt％的碳化硅、3～15wt％的活性α?氧化鋁微粉、1～7wt％的硅粉、1～7wt％的石墨微球和2～6wt％的鋁酸鈣水泥為原料，混合，再外加所述原料0.1～0.3wt％的聚羧酸類，攪拌均勻，即得以石墨微球為碳源的鋁碳澆注料。經檢測：流動值為210～240cm；體積密度為2.85～3.10g/cm³；常溫耐壓強度為41.5～47.7MPa；常溫抗折強度為6.5～10.6MPa；顯氣孔率為10.5～14％。1450℃/3h處理之后的抗折耐壓強度、抗氧化性和熱震穩定性提高明顯。本發明所制備的以石墨微球為碳源的鋁碳澆注料不僅流動性好，且抗折耐壓強度、抗氧化性和熱震穩定性顯著提高。

技術領域

本發明屬于鋁碳澆注料技術領域。具體涉及一種以石墨微球為碳源的鋁碳澆注料及其制備方法。

背景技術

碳復合耐火材料以其獨特的力學和化學性能被廣泛地應用于鋼鐵行業，其主要的碳源是石墨。石墨的加入不僅賦予耐火材料優異的抗熱震性和抗侵蝕性，同時，由于碳可與耐火材料中的添加劑Al或Si反應生成Al₄C₃和SiC等陶瓷增強相，使得碳復合耐火材料的強度和韌性大幅提高。但是由于工藝上的原因，含碳材料在不定形化方面的發展不是很順利。加水澆注成型的含碳耐火材料的主要問題是石墨和水之間的潤濕性較差，澆注過程中加水量急劇增加，導致制品的致密性變差、抗氧化性不夠好。目前，含碳澆注料普遍采用球形瀝青作為碳源，但是，瀝青在軟化過程中會堵塞澆注料中的氣孔，進而對澆注料的抗爆裂性能不利。此外，瀝青在高溫碳化時不僅會產生致癌氣體，污染環境，而且會在材料中留下較多的氣孔，增加渣滲透的通道，影響澆注料的抗渣性。

“鎂碳質澆注料”(CN102503496.A)專利技術，公開了含碳澆注料中引入碳素的方式是添加石墨、炭黑、焦炭粒、球形瀝青等。由于上述碳素和水的潤濕性較差導致澆注料的加水量較大。澆注成型后的試樣不夠致密，導致抗氧化性和抗滲透能力不足。“一種新型主鐵溝澆注料”(CN201110044222.X)專利技術，公開了用改性納米碳粉取代瀝青，提高其抗氧化性能和殘炭率，還能改良烘烤時抗爆裂性能，但是抗熱震性能不太理想。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的不足，目的是提供一種不僅流動性好，且抗折耐壓、抗氧化性和熱震穩定性優異的以石墨微球為碳源的鋁碳澆注料及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：以40～70wt％的棕剛玉、15～35wt％的碳化硅、3～15wt％的活性α-氧化鋁微粉、1～7wt％的硅粉、1～7wt％的石墨微球和2～6wt％的鋁酸鈣水泥為原料，混合，再外加所述原料0.1～0.3wt％的聚羧酸類，攪拌均勻，即得以石墨微球為碳源的鋁碳澆注料。

所述棕剛玉的Al₂O₃含量≥94wt％；所述棕剛玉的顆粒級配為：粒徑小于8mm且大于等于5mm占棕剛玉25～35wt％，粒徑小于5mm且大于等于3mm占棕剛玉25～35wt％，粒徑小于3mm且大于等于1mm占棕剛玉30～50wt％。

所述碳化硅的SiC含量≥97wt％；所述碳化硅的顆粒級配為：粒徑小于1mm且大于等于0.074mm占碳化硅20～30wt％；粒徑小于0.074mm且大于等于0.044mm占碳化硅的20～30wt％；粒徑小于0.044mm占碳化硅40～60wt％。

所述活性α-氧化鋁微粉的Al₂O₃含量≥98wt％，活性α-氧化鋁微粉的粒徑≤2μm。

所述硅粉的Si的含量≥98wt％，硅粉的粒徑≤10μm。

所述石墨微球的C含量≥97wt％；石墨微球的粒徑≤1μm。

由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有以下積極效果：