[发明专利]一种高温下陶瓷结合的低碳镁铝碳砖及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高温下陶瓷结合的低碳镁铝碳砖及其制备方法，其中制备方法包括如下步骤：将低碳镁铝碳砖中的原料混合均匀后，压制成生坯，然后将生坯置于150～220℃下烘烤6～12h制成；所述低碳镁铝碳砖的原料的重量份组成为：电熔镁砂颗粒40～55份；电熔镁砂细粉10～25份；高铝矾土颗粒10～25份；刚玉细粉5～15份；锆英石颗粒2～4份；锆英石细粉4～8份；鳞片石墨2～4份；金属Al纤维1～2份；单质Si纤维1～2份；结合剂2～4份。本发明公开的低碳镁铝碳砖相对于传统碳结合的低碳镁铝碳砖具有更加优异的中高温强度、抗热震性能和抗氧化性能。

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种高温下陶瓷结合的低碳镁铝碳砖及其制备方法。

背景技术

随着人类生活水平的不断提高，对传统不锈钢的品质提出了更高的要求。众所周知，碳元素是不锈钢中最有害的杂质元素之一，在钢水精炼过程中要求其含量尽可能低，如高纯铁素体等不锈钢要求其中的碳元素含量一般在80ppm以下，有时甚至要求在50ppm以下。

传统不锈钢冶炼过程中所用的电炉母液包、精炼钢包等包底、熔池部位广泛使用C含量大于10％的含碳耐火材料，如镁铝碳砖、镁钙碳砖、镁碳砖等。由于该部位所用耐火材料具有较高的碳含量，在钢水精炼过程中，耐火材料中的碳会向钢水中发生溶解，从而会对钢水产生增碳的问题，参见文献[李楠.钢与耐火材料的作用及耐火材料的选择[J].耐火材料,2006,40:19-22]。因此，为了满足高档不锈钢的冶炼生产，冶炼过程中的各种母液包、精炼钢包等重要容器逐渐开始采用低碳含量耐火材料。

当含碳耐火材料中的碳含量降低后，材料的抗热震稳定性能会大幅度降低，严重影响了材料的使用寿命。因此，为了改善因碳含量降低后带来的热震性问题，国内外研究者广泛采用微纳米结构碳源来取代传统鳞片石墨，来制备低碳碳复合耐火材料，具体列举如下：

如公开号为CN 101475382A的中国发明专利文献公开了一种低碳镁碳砖的制作方法，该方法主要采用粒度为10-100nm的微纳米级鳞片石墨来制备低碳镁碳砖，改善材料的热震性能和抗渣侵蚀性能。但该方法采用纳米级鳞片石墨生产成本高，制作困难，同时存在着反应活性大、容易出现氧化等问题。

如公开号CN101367669A的中国发明专利文献公开了一种含B4C-C复合粉体和纳米TiC粉体的低碳镁碳砖及其制备方法，该方法通过在镁碳砖中引入一定量的纳米炭黑、B4C和TiC复合粉体来制备低碳镁碳砖。但该方法存在纳米炭黑分散困难、反应活性大、容易出现氧化和发生结构蚀变等问题。

如公开号CN103304248A的中国发明专利文献公开了一种低碳镁碳耐火材料及其制备方法，该方法通过在传统镁碳砖中添加碳纳米管，来制备出低碳镁碳砖。但该方法存在碳纳米管成本高、分散困难、且碳纳米管反应活性大、容易出现氧化等问题。

如公开号CN102295464A的中国发明专利文献公开了一种碳复合耐火材料及其制备方法，该方法采用在碳复合耐火材料中引入石墨烯方法制备低碳碳复合耐火材料，来改善材料的热震稳定性能和抗氧化性能。但该方法仍然存在石墨烯成本高、分散困难、且反应活性大、容易出现氧化和发生结构蚀变等问题。

综上所述，为了解决目前不锈钢冶炼过程中，精炼钢包熔池部位用镁铝碳砖、镁碳砖因碳含量太高所带来的对钢水增碳问题，现有技术采用微纳米结构碳源，如微纳米级鳞片石墨、纳米炭黑、碳纳米管和石墨烯等，制备出常温和中高温下都为纳米碳结合的低碳耐火材料，但在生产和使用过程中存在着成本较高、分散困难、且材料在高温使用过程中纳米碳源反应活性大、容易出现氧化和发生结构蚀变等问题。因此，为了提高不锈钢冶炼过程中精炼钢包的使用寿命，有必要对现有技术中采用的内衬材料进行改进。

发明内容