[发明专利]一种抗氧化、抗剥落性能优异的钢包内衬用超低碳镁碳砖及其制备方法

说明书

本发明提供一种抗氧化、抗剥落性能优异的钢包内衬用超低碳镁碳砖及其制备方法，按照质量份数计算，其制备原料包括：电熔镁砂70‑120份、石墨0.5‑8份、液态酚醛树脂0.8‑8份、含碳树脂粉0.1‑5份、ZrB₂‑SiC复相材料0.5‑8份、高温沥青0.1‑5份。该钢包内衬用超低碳镁碳砖具有良好的抗氧化性能及抗剥落性能，可满足洁净钢、超低碳钢和不锈钢的冶炼，并取得十分优异的使用效果。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种抗氧化、抗剥落性能优异的钢包内衬用超低碳镁碳砖及其制备方法。

背景技术

钢包即钢水包，是炼钢工业中盛钢水的容器，用钢制成，内砌有耐火砖，钢水由钢包底部的口流出，进行浇铸。钢水包用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业。钢包是炼钢厂重要的热工设备，其结构由金属壳、内衬耐火材料、包嘴等部分组成，钢包内衬材料的选择至关重要，其寿命长短不仅关系到耐火材料的消耗和炼钢成本，而且直接影响钢的产量和质量。

镁碳质耐火材料是一种兼具石墨和镁砂优良特性的碳复合耐火材料，有着优异的抗侵蚀性及抗热震性能，在转炉、电炉和精炼钢包上作为炉衬材料被广泛使用。由于使用过程中，熔渣容易渗入耐火材料内部，使耐火材料抗渣侵蚀性能明显降低，同时，由于熔渣渗入，与其中的氧化物耐火组分反应，使耐火材料表层极易产生烧结，导致热震稳定性降低，因此，为了提高耐火材料抗渣侵蚀性能和热震稳定性，通常需要向其中加入少量碳素材料。

随着洁净钢技术的发展，要求耐火材料在使用过程中低碳含量、耐冲刷、稳定性好、抗钢水或渣的溶解渗透性好，尽量减少“污染”钢液，降低增碳和夹杂。但低碳含量的耐火材料在使用过程中其表面很容易氧化脱碳，而一旦脱碳，由于熔渣的渗入，耐火材料组分之间极易产生烧结，使其热震稳定性显著降低。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种抗氧化、抗剥落性能优异的钢包内衬用超低碳镁碳砖及其制备方法，该钢包内衬用超低碳镁碳砖具有良好的抗氧化性能及抗剥落性能，可满足洁净钢、超低碳钢和不锈钢的冶炼，并取得十分优异的使用效果。

为了解决上述问题，本发明提供的一个方面提供一种抗氧化、抗剥落性能优异的钢包内衬用超低碳镁碳砖，按照质量份数计算，其制备原料包括：

电熔镁砂70-120份、石墨0.5-8份、液态酚醛树脂0.8-8份、含碳树脂粉0.1-5份、ZrB₂-SiC复相材料0.5-8份、高温沥青0.1-5份。

其中，ZrB₂-SiC复相材料指由ZrB₂相与SiC相构成的多相组织，在原料中作为抗氧化剂。其中，ZrB₂具有较高的热导率和弹性模量，因此具有相对较好的热震稳定性能，但是单相ZrB₂有相对较差的抗氧化性能，其抗氧化性能与使用温度密切相关。当温度低于1100℃时，硼化物表面会氧化生成B₂O₃熔融层，提高材料的抗氧化性能；而高于1100℃时时，液态B₂O₃蒸发较快，阻挡作用大大降低，导致抗氧化性能的明显下降。而SiC相的引入可以明显改善ZrB₂材料的抗氧化性，主要由于引入SiC后在材料表面形成了一层粘附的硼硅酸盐玻璃相，有效的抑制了氧气在材料内部的进一步扩散。

其中，液态酚醛树脂与含碳树脂粉为结合剂，若以单独的酚醛树脂做结合剂，在高温下碳化后，酚醛树脂以玻璃碳形式存在于材料内部，韧性不够，材料热震稳定性下降；而单独含碳树脂粉作为结合剂，高温碳化后，因液相粘度高，无法流动状态，呈镶嵌结构，形成了等方向性均质碳，而等方向性碳与异方向性碳相比，前者收缩90%，后者收缩5%，结果形成高强度致密性碳。本发明中使用含碳树脂粉与酚醛树脂共同作为结合剂混合碳化时，会在碳化组织的界面形成镶嵌式结构，提高材料结合强度。