专利名称：一种镁碳浇注料及其制备方法
技术领域：
本发明属于浇注料技术领域，尤其涉及一种镁碳质浇注料及其制备方法。
背景技术：
钢包是冶金工业的重要容器件，起着储存、运输和处理钢水的作用，同时还要进行炉外精炼的双重任务，直接影响炼钢的正常生产。随着转炉寿命的提高，连铸比的增加和炉夕卜精炼技术的进步，钢包处于容量大、钢种多、温度高、时间长等日益苛刻的使用条件中，渣线部位的使用环境尤其恶劣。目前，钢包渣线采用MgO-C砖仍然是主流，但也存在渣线和包壁寿命不同步、更换施工操作困难等缺点。钢包整体浇注已成为世界发展的主流。然而，目前钢包用Al2O3-MgO浇注料在渣线使用还存在较大问题，主要是抗渣渗透和抗侵蚀性能较差。 碳具有不被熔渣润湿、低的热膨胀和高的热导率等性能；含碳耐火材料自问世以来，很快就发展成为令人瞩目的优良耐火材料品种。目前，MgO-C砖、Al2O3-C砖和AI2O3-MgO-C砖等含碳定形耐火制品以优异的性能广泛地应用于转炉、电炉和钢包内衬以及钢包渣线等使用环境恶劣的部位，并取得了优良的使用效果。目前，浇注料中使用的碳的形式包括鳞片状石墨、炭黑、从浙青或树脂中得到的碳、焦炭等。尽管无定形碳(焦炭、浙青、炭黑)比鳞片状石墨显示出较好的可润湿性和分散性，但其抗氧化性能较差。石墨也存在与水润湿性差的问题。对石墨进行造粒处理后，能较好地解决石墨的分散问题，并能显著降低浇注料需水量。但是，微粒或小球粒的密度很低，大量的残存气孔导致最终浇注料中大量的、不规则分布的气孔存在，由此导致抗侵蚀性和抗氧化能力下降。使用添加表面活性剂的方法可以改善石墨的亲水性，但这种改善是有限的，加入大量石墨仍很困难。“溶胶结合含碳耐火浇注料及其制备方法”(ZL03125319.9)专利技术中，碳素原料是经与耐火细粉预先混合压块后，再埋碳烧成后制粒而改性的，不仅工艺复杂、力口水量大且浇注料的强度较低。“基于镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法”(CN200810048985.X)专利技术，首先利用资源丰富的镁橄榄石矿粉和C粉经140(Tl70(TC合成MgO-SiC-C质原料，再将其破碎成一定粒度后引入到浇注料中，尽管其具有较好的抗渣侵蚀性能，但该工艺能耗高，且浇注料性能会随镁橄榄石品位波动。“纳米Al2O3薄膜包裹的碳-尖晶石耐火浇注料及其制备方法”(ZL200810079799. 2)和“纳米A1203、MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法”(CN200910136836. 3)专利技术，均采用纳米溶胶技术来包裹焦炭粉，由于纳米包覆层在搅拌过程中由于摩擦会遭到一定程度的破坏，在后续的干燥及使用过程中，若升温速度稍快，溶胶脱水转化成氧化物的过程中包覆层会开裂，因而，该浇注料的抗氧化性能较差，不能充分发挥碳的作用。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种强度高、抗氧化性能好、抗渣渗透和抗侵蚀性能优良、适用于钢包渣线的镁碳浇注料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是
(I)包覆碳混合粉的制备将碳质原料与抗氧化剂按质量比为(3飞)I配料，共磨，得到预混合粉；再将预混合粉在80(Γ1400 和埋碳条件下热处理，然后磨细至O. 37mm以下，制得包覆碳混合粉。(2)该镁碳浇注料的原料及其含量是
镁砂颗粒68 72wt% ；
镁砂细粉10 15wt% ；
B-Al2O3 微粉3 6wt% ；
SiO2 微粉3 6wt% ； 包覆碳混合粉I 8wt% ；
浙青粉I 3wt% ；
Si 粉I 2wt% ；
B4CO. 3 O. 6wt% ；
防爆纤维O. 03 O. lwt% ；
减水剂O. 2 O. 3wt%。(3)按上述原料及其含量称料，混合均匀，然后外加所述原料5. 5飞.8wt%的水，搅拌均匀，成型，养护2 3天，脱模，烘烤。所述续砂颗粒的粒径级配比是5 3mm占30 35wt%, 3 Imm占35 46wt%, I O. Imm占 20 30wt%。所述碳质原料为石墨、炭黑、浙青粉中的一种以上。所述抗氧化剂为Si粉、Al粉、B粉中的一种以上。所述减水剂为木质素磺酸盐的减水剂。所述石墨的粒径为O. 016 O. 045mm。由于采用上述技术方案，本发明制备的浇注料中碳的来源主要为包覆碳混合粉，该混合粉中的碳和抗氧化剂先共磨，混合均匀得到预混合粉，再将预混合粉在80(Ti40(rc和埋碳条件下热处理，部分抗氧化剂直接与碳原料反应生成碳化物，与此同时，部分Si粉会转化成SiO、Si2O等气相物质。经过上述处理,不仅可以改善碳质原料的亲水性,而且大大改善了碳质原料的抗氧化能力。本发明将包覆碳混合粉引入到镁碳浇注料中，部分或全部作为碳源并均匀分散在浇注料中，不仅减少了镁碳浇注料的加水量，减少了易氧化的碳，且由于碳质原料表面陶瓷相的存在，镁碳浇注料的烧结性能得以改善，其强度较高。因此，本发明具有强度高、抗氧化性能好、抗渣渗透和抗侵蚀性能优良的特点。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明做进一步描述，并非对本发明保护范围的限制。为避免重复，先将本具体实施方式
所涉及到的原料的粒径统一描述如下，实施例中不再赘述。镁砂颗粒中5 3mm的镁砂颗粒占30 35wt%, 3 Imm的镁砂颗粒占35 46wt%,I O. Imm的镁砂颗粒占20 30wt% ;石墨的粒度为O. 0166 O. 045mm ;减水剂为木质素磺酸盐减水剂。 实施例I :
一种镁碳浇注料及其制备方法
(I)包覆碳混合粉的制备将石墨与抗氧化剂按质量比为(3 4) I配料，共磨，得到预混合粉；再将预混合粉在120(Γ1400 和埋碳条件下热处理，然后磨细至O. 37mm以下，制得包覆碳混合粉。 本实施例中，抗氧化剂为Si粉和Al粉的混合粉。(2)该镁碳浇注料的原料及其含量是
镁砂颗粒68 70wt% ；· 镁砂细粉10 15wt% ；
B-Al2O3 微粉3 5wt% ；
SiO2 微粉4 6wt% ；
包覆碳混合粉l 5wt% ；
浙青粉I 2wt% ；
Si 粉I I. 5wt% ；
B4CO. 3 O. 5wt% ；
防爆纤维O. 03 O. lwt% ；
减水剂O. 2 O. 3wt%。(3)按上述原料及其含量称料，混合均匀，然后外加所述原料5. 5飞.8wt%的水，搅拌均匀，成型，养护2 3天，脱模，烘烤。本实施例所制备的镁碳浇注料110°C X24h时的常温抗折强度为5. Tl. 6MPa，1000 °C X3h时的常温抗折强度为6.4 8.8MPa，1600°C X 3h时的常温抗折强度均在5.8 8. 3MPa，常温抗折强度随温度波动小；空气气氛1000 °C X3h时的质量损失小于
I.5wt%，抗氧化能力强；1600°C X3h空气气氛下进行渣侵蚀试验，无明显渗透和侵蚀。实施例2
一种镁碳浇注料及其制备方法
(I)包覆碳混合粉的制备将炭黑与抗氧化剂按质量比为(4飞)I配料，共磨，得到预混合粉；再将预混合粉在80(Tl00(rC和埋碳条件下热处理，然后磨细至O. 37mm以下，制得包覆碳混合粉。本实施例中，抗氧化剂为Al粉和B粉的混合粉。(2)该镁碳浇注料的原料及其含量是
镁砂颗粒68 70wt% ；
镁砂细粉12 15wt% ；
B-Al2O3 微粉3 5wt% ；
SiO2 微粉3 5wt% ；
包覆碳混合粉l 5wt% ；
浙青粉2 3wt% ；
Si 粉I. 5 2wt% ；
B4CO. 4 O. 6wt% ；防爆纤维O. 05 O. lwt% ；
减水剂O. 2 O. 3wt%。(3)按上述原料及其含量称料，混合均匀，然后外加所述原料5. 5飞.8wt%的水，搅拌均匀，成型，养护2 3天，脱模，烘烤。本实施例所制备的镁碳浇注料110°C X24h时的常温抗折强度为6. 0 8. 3MPa，1000 °C X3h时的常温抗折强度为6.4 8. 7MPa，1600°C X 3h时的常温抗折强度均在5. 2 8. 3MPa，常温抗折强度随温度波动小；空气气氛1000 °C X3h时的质量损失小于
1.9wt%，抗氧化能力强；1600°C X3h空气气氛下进行渣侵蚀试验，无明显渗透和侵蚀。实施例3
一种镁碳浇注料及其制备方法
(I)包覆碳混合粉的制备将浙青与抗氧化剂按质量比为(3飞)I配料，共磨，得到预混合粉；再将预混合粉在100(Γ1200 和埋碳条件下热处理，然后磨细至O. 37mm以下，制得包覆碳混合粉。 本实施例中，抗氧化剂为Si粉和B粉的混合粉。(2)该镁碳浇注料的原料及其含量是
镁砂颗粒70 72wt% ；
镁砂细粉10 14wt% ；
B-Al2O3 微粉4 6wt% ；
SiO2 微粉4 6wt% ；
包覆碳混合粉2 7wt% ；
浙青粉2 3wt% ；
Si 粉I. 5 2wt% ；
B4CO. 3 O. 5wt% ；
防爆纤维O. 03 O. lwt% ；
减水剂O. 2 O. 3wt%。(3)按上述原料及其含量称料，混合均匀，然后外加所述原料5. 5飞.8wt%的水，搅拌均匀，成型，养护3天，脱模，烘烤。本实施例所制得的镁碳浇注料110°C X24h时的常温抗折强度为5. 6 7. 9MPa，1000 °C X3h时的常温抗折强度为6.(T8.9MPa，1600°C X 3h时的常温抗折强度均在
5.9^8. 8MPa,常温抗折强度随温度波动小；空气气氛1000 °C X3h时的质量损失小于
2.lwt%，抗氧化能力强；1600°C X 3h空气气氛下进行渣侵蚀试验，无明显渗透和侵蚀。实施例4
一种镁碳浇注料及其制备方法
(I)包覆碳混合粉的制备将石墨和炭黑的混合粉与Si粉按质量比为(4飞)I配料，共磨，得到预混合粉；再将预混合粉在120(Tl40(rC和埋碳条件下热处理，然后磨细至
O.37mm以下,制得包覆碳混合粉。(2)该镁碳浇注料的原料及其含量是
镁砂颗粒68 70wt% ；
镁砂细粉10 15wt% ；B-Al2O3 微粉4 5wt% ；
SiO2 微粉3 5wt% ；
包覆碳混合粉4 8wt% ；
浙青粉2 3wt% ；
Si 粉I 2wt% ；
B4CO. 3 O. 5wt% ；
防爆纤维O. 03 O. lwt% ；
减水剂O. 2 O. 3wt%。
拌均匀，成型，养护2 3天，脱模，烘烤。本实施例所制备的镁碳浇注料110°C X24h时的常温抗折强度为5. 9 7. IMPa,1000 0C X3h时的常温抗折强度为6.4 8. 5MPa，1600°C X3h时的常温抗折强度均在6. 3^8. IMPa,常温抗折强度随温度波动小；空气气氛1000 °C X 3h时的质量损失小于I. 8wt%，抗氧化能力强；1600°C X3h空气气氛下进行渣侵蚀试验，无明显渗透和侵蚀。实施例5
一种镁碳浇注料及其制备方法
(I)包覆碳混合粉的制备将石墨和浙青的混合粉与B粉按质量比为(5飞)I配料，共磨，得到预混合粉；再将预混合粉在80(Ti00(rc和埋碳条件下热处理，然后磨细至O. 37mm以下,制得包覆碳混合粉。(2)该镁碳浇注料的原料及其含量是
镁砂颗粒68 72wt% ；
镁砂细粉13 15wt% ；
B-Al2O3 微粉3 5wt% ；
SiO2 微粉4 6wt% ；
包覆碳混合粉4 7wt% ；
浙青粉I 3wt% ；
Si 粉I I. 5wt% ；
B4CO. 4 O. 6wt% ；
防爆纤维O. 03 O. lwt% ；
减水剂O. 2 O. 3wt%。(3)按上述原料及其含量称料，混合均匀，然后外加所述原料5. 5飞.8wt%的水，搅拌均匀，成型，养护2 3天，脱模，烘烤。本实施例所制备的镁碳浇注料110°C X24h时的常温抗折强度为6. Γ8. 9MPa，1000 °C X3h时的常温抗折强度为6.9 9. 3MPa，1600°C X3h时的常温抗折强度均在6. 2^8. 8MPa，常温抗折强度随温度波动小；空气气氛1000 °C X 3h时的质量损失小于1.6wt%，抗氧化能力强；1600°C X3h空气气氛下进行渣侵蚀试验，无明显渗透和侵蚀。实施例6
一种镁碳浇注料及其制备方法
(I)包覆碳混合粉的制备将炭黑和浙青的混合粉与Al粉按质量比为(4飞)I配料，共磨，得到预混合粉；再将预混合粉在i00(Ti20(rc和埋碳条件下热处理，然后磨细至
O.37mm以下,制得包覆碳混合粉。(2)该镁碳浇注料的原料及其含量是
镁砂颗粒70 72wt% ；
镁砂细粉10 14wt% ；
B-Al2O3 微粉4 6wt% ；
SiO2 微粉3 6wt% ； 包覆碳混合粉3 7wt% ；
浙青粉I 2wt% ；
Si 粉I I. 5wt% ；
B4CO. 3 O. 5wt% ；
防爆纤维O. 03 O. 05wt% ；
减水剂O. 2 O. 3wt%。(3)按上述原料及其含量称料，混合均匀，然后外加所述原料5. 5飞.8wt%的水，搅拌均匀，成型，养护2 3天，脱模，烘烤。本实施例所制备的镁碳浇注料110°C X24h时的常温抗折强度为6. 2^8. OMPa,1000 0C X3h时的常温抗折强度为7.4 9. 5MPa，1600°C X 3h时的常温抗折强度均在7. 3 8.6MPa，常温抗折强度随温度波动小；空气气氛1000 °C X3h时的质量损失小于
2.0wt%，抗氧化能力强；1600°C X3h空气气氛下进行渣侵蚀试验，无明显渗透和侵蚀。实施例7
一种镁碳浇注料及其制备方法
(I)包覆碳混合粉的制备将碳质原料与抗氧化剂按质量比为(4飞)I配料，共磨，得到预混合粉；再将预混合粉在120(Tl40(rC和埋碳条件下热处理，然后磨细至O. 37mm以下，制得包覆碳混合粉。本实施例中，碳质原料为石墨、炭黑和浙青的混合粉，抗氧化剂为Si粉、Al粉和B粉的混合粉。(2)该镁碳浇注料的原料及其含量是
镁砂颗粒70 72wt% ；
镁砂细粉12 15wt% ；
B-Al2O3 微粉4 5wt% ；
SiO2 微粉4 5wt% ；
包覆碳混合粉2飞wt% ；
浙青粉I 3wt% ；
Si 粉I. 5 2wt% ；
B4CO. 4 O. 6wt% ；
防爆纤维O. 05 O. lwt% ；
减水剂O. 2 O. 3wt%。(3)按上述原料及其含量称料，混合均匀，然后外加所述原料5. 5飞.8wt%的水，搅拌均匀，成型，养护2 3天，脱模，烘烤。
本实施例所制备的镁碳浇注料110°C X24h时的常温抗折强度为6. 9 8. IMPa,1000 0C X3h时的常温抗折强度为7.(T8.8MPa，1600°C X 3h时的常温抗折强度均在
6.8^8. 4MPa,常温抗折强度随温度波动小；空气气氛1000 °C X3h时的质量损失小于
I.2wt%，抗氧化能力强；1600°C X3h空气气氛下进行渣侵蚀试验，无明显渗透和侵蚀。本具体实施方式
制备的浇注料中碳的来源主要为包覆碳混合粉，该混合粉中的碳和抗氧化剂先共磨，混合均匀得到预混合粉，再将预混合粉在80(Γ1400 和埋碳条件下热处理，部分抗氧化剂直接与碳原料反应生成碳化物，与此同时，部分Si粉会转化成Si0、Si20等气相物质。经过上述处理，不仅可以改善碳质原料的亲水性，而且大大改善了碳质原料的抗氧化能力。本具体实施方式
将包覆碳混合粉引入到镁碳浇注料中，部分或全部作为碳源并均 匀分散在浇注料中，不仅减少了镁碳浇注料的加水量，减少了易氧化的碳，且由于碳质原料表面陶瓷相的存在，镁碳浇注料的烧结性能得以改善，其强度较高。因此，本具体实施方式
具有强度高、抗氧化性能好、抗渣渗透和抗侵蚀性能优良的特点。
权利要求
1.一种镁碳浇注料的制备方法，其特征在于 (1)包覆碳混合粉的制备将碳质原料与抗氧化剂按质量比为(3飞)I配料，共磨，得到预混合粉；再将预混合粉在80(Tl40(rC和埋碳条件下热处理，然后磨细至O. 37mm以下，制得包覆碳混合粉； (2)该镁碳浇注料的原料及其含量是 镁砂颗粒68 72wt%， 镁砂细粉10 15wt%， B-Al2O3 微粉3 6wt%， SiO2 微粉3 6wt%， 包覆碳混合粉I 8wt%, 浙青粉I 3wt%, Si 粉I 2wt%， B4CO. 3 O. 6wt%, 防爆纤维O. 03 O. lwt%, 减水剂O. 2^0. 3wt% ； (3)按上述原料及其含量称料，混合均匀，然后外加所述原料5.5飞.8wt%的水，搅拌均匀，成型，养护2 3天，脱模，烘烤。
2.根据权利要求I所述的镁碳浇注料的制备方法，其特征在于所述镁砂颗粒的粒径级配比是:5 3mm 占 30 35wt%, 3 Imm 占 35 46wt%, I O. Imm 占 20 30wt%。
3.根据权利要求I所述的镁碳浇注料的制备方法，其特征在于所述碳质原料为石墨、炭黑、浙青粉中的一种以上。
4.根据权利要求I所述的镁碳浇注料的制备方法，其特征在于所述抗氧化剂为Si粉、Al粉、B粉中的一种以上。
5.根据权利要求I所述的镁碳浇注料的制备方法，其特征在于所述减水剂为木质素磺酸盐的减水剂。
6.根据权利要求3所述的镁碳浇注料的制备方法，其特征在于所述石墨的粒径为O.016^0. 045mm。
7.按照权利要求Γ6项中任一项所述的镁碳浇注料的制备方法所制备的镁碳浇注料。
全文摘要
本发明涉及一种镁碳质浇注料及其制备方法。其技术方案是将碳质原料与抗氧化剂按质量比为(3~6)∶1配料，共磨；再将共磨后的预混合粉在800~1400℃和埋碳条件下热处理，然后磨细至0.37mm以下，制得包覆碳混合粉。(2)该镁碳浇注料的原料及其质量含量是镁砂颗粒为68~72%，镁砂细粉为10~15%，a-Al2O3微粉为3~6%，SiO2微粉为3~6%，包覆碳混合粉为1~8%，沥青粉为1~3%，Si粉为1~2%，B4C为0.3~0.6%，防爆纤维为0.03~0.1%，减水剂为0.2~0.3%。(3)按上述原料及其含量称料，混合均匀，然后外加所述原料5.5~6.8wt%的水，搅拌均匀，成型，养护，脱模，烘烤。本发明具有强度高、抗氧化性能好、抗渣渗透和抗侵蚀性能优良的特点。
文档编号C04B35/66GK102807380SQ201210293550
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者桑绍柏, 李亚伟, 廖宁, 李远兵, 赵雷, 李淑静 申请人:武汉科技大学