[发明专利]一种低碳镁碳砖、制作方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种低碳镁碳砖、制作方法及其应用，更确切地说一种低碳 钢及超低碳洁净钢冶炼用热工设备内衬工作层耐火材料低碳镁碳砖及制作 方法，尤其涉及一种由电熔镁砂、预合成电熔镁锆砂、微细化石墨、金属细 粉等颗粒级配配制的低碳镁碳砖及配制方法，属于耐火材料领域。

背景技术

随着市场对钢铁产品的品质要求不断提高，现代钢铁工业技术水平必须 不断进步，低碳和超低碳洁净钢成为发展的重点，其二次精炼工艺多采用真 空、强搅拌、喷吹氧化剂等方法，通过改善低碳区脱碳的动力学条件，达到 降低钢水中碳含量的目的，使其碳含量低达60ppm甚至10ppm。然而增碳已 是导致洁净钢成分出格，成品降级的主要原因。因此要求在耐火材料的使用 中必须严格控制其碳含量。另外二次精炼工艺要求钢水的温度不能下降太 多，即要求使用的耐火材料具有低的热导率，具有一定的保温性能。

镁碳质耐火材料由于具有优异的抗渣性、理想的热震稳定性、良好的热 传导性和组织致密性，在炼钢工业中起着非常重要的作用。但传统的镁碳砖 的碳质量百分含量介于10～20％之间，这无疑会给生产超低碳钢带来严重的 增碳问题，已有诸多文献报道通过计算机模拟、结合热力学和动力学分析钢 水的增碳机理。另其热导率约为15～30W/(m·K)，传热快，导致炉壳表面温 度过高，保温效果差，热损耗太大，影响了钢水的正常浇注。综上所述，传 统的镁碳砖已不能满足低碳和超低碳洁净钢的冶炼要求，因此开发能满足现 代炼钢工艺，乃至水泥、有色冶炼等行业对耐火材料提出的低碳、低硅、超 低碳、无铬化等要求，以替代传统高碳镁碳砖和有公害镁铬砖的高性能低碳 镁碳砖是非常必要的。

在低碳镁碳砖的研究中，如简单的将碳含量减少，则石墨原本具有的与 钢水润湿角大、高热导率、热膨胀系数小和弹性模量低的特点将体现不出， 导致低碳镁碳砖的抗热震稳定性变差；同时因低碳镁碳砖的工作面与炉渣之 间的润湿角减小，不能有效防止炉渣侵入砖组织内，导致镁碳砖的抗渣渗透 性变差。这成为了低碳镁碳砖的两大致命弱点，也成为要攻克的要点。

因此本发明试图通过纳米或微细化石墨技术的引用，优化基质的组成性 能和复合添加剂技术的应用，在大幅度降低石墨用量的情况下，使其平均气 孔直径减小，在降低热导率的同时，达到与传统高碳镁碳砖相同的热震稳定 性和抗渣性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳含量低于8％的低碳镁碳砖、制作方法及 其应用。

本发明的特点是通过①通过在镁碳砖中引入纳米碳、微细化石墨技术以 及引入ZrO₂技术等措施，使镁碳砖中的碳从原先的10～20％降至小于8％甚至 5％左右，并保持原有镁碳砖的抗渣性和热震稳定性能；②通过非金属硼化 物和金属防氧化剂的复合添加，显著提高材料的抗氧化性能，保护了材料中 少量的、关键的碳素材料发挥其耐侵蚀、耐热震的作用。

所提供的低碳镁碳砖的质量百分数组成是：

5-3mm              电熔镁砂15-25％

3-1mm              电熔镁砂20-30％

≤1mm              电熔镁砂20-40％

≤75μm             电熔镁砂1-10％

≤45μm             电熔镁锆砂1-10％

≤6μm              微细化石墨1-5％

10～100nm          纳米碳材料1-5％

以上各组份的组成之和为100％

添加剂：    A：碳化硼粉      0.5～3％

            B：金属铝粉      0.5～3％

外加结合剂：液体酚醛树脂     3～5％

从上述组分中可清楚看出：