專利名稱：含防氧化劑“C－TiN復(fù)合粉體”的鎂碳磚及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含碳耐火材料及其生產(chǎn)方法，尤其是含防氧化劑“C-TiN復(fù)合粉體”的鎂碳磚及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
鎂碳磚是鋼鐵冶金工業(yè)中廣泛使用的一種含碳耐火材料，主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐和鋼包工作襯部位?，F(xiàn)有鎂碳磚與其它含碳耐火材料一樣，存在抗氧化性差和強(qiáng)度低的弱點(diǎn)。為此人們研究了在鎂碳磚中引入一些金屬或非金屬添加劑防止碳在高溫下氧化，常用的防氧化添加劑有Al、Si、SiC、B4C等，但是這些防氧化劑都存在一定的缺點(diǎn)，如添加Al粉與C反應(yīng)生成的Al4C3容易水化，Al粉的引入還會造成鎂碳磚中過高熱膨脹，使鎂碳磚產(chǎn)生嚴(yán)重的龜裂；金屬Si添加劑對鎂碳磚的高溫強(qiáng)度和耐火度有不利影響；SiC的反應(yīng)產(chǎn)物是SiO2，會與鎂砂和石墨中的雜質(zhì)繼續(xù)反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的礦物相，導(dǎo)致鎂碳磚的抗侵蝕性能下降；B4C氧化生成液相氧化硼，氧化硼與鎂碳磚中的MgO繼續(xù)反應(yīng)生成熔點(diǎn)1356℃的3MgO·B2O3，同樣會大大降低鎂碳磚的抗渣性。
專利《含碳耐火材料的抗氧化劑》，公開號CN1237562A，介紹了一種含碳耐火材料的抗氧化劑包括鋅粉或鋅粉和鋁、鎂、硅、硅鈣粉、碳化硅、碳化硼、鋁鎂合金粉、氮化硅粉中的至少一種組成。同樣會降低制品抗渣侵蝕性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種含“C-TiN復(fù)合粉體”防氧化劑的鎂碳磚及其生產(chǎn)方法，使鎂碳磚既能提高抗氧化性又能提高抗渣侵蝕性。
本發(fā)明提供的鎂碳磚包含下列組分MgO 70～90％、C 6～22％、TiN 0.5～10％、Al 0～5％、Si 0～5％、B4C 0～2％。
本發(fā)明提供的鎂碳磚生產(chǎn)方法包括原料混煉、成型、熱處理過程，其特征在于原料包括骨料、基質(zhì)、結(jié)合劑和防氧化劑，其中各組分重量百分比如下電熔鎂砂70～90％鱗片石墨5～20％結(jié)合劑 2～5％防氧化劑1～10％其中所述的電熔鎂砂為MgO含量95～99％，臨界顆粒為3～8mm；其中所述的鱗片石墨為C含量90～98％，粒度≤0.15mm；其中所述的結(jié)合劑為酚醛樹脂，其殘?zhí)剂俊?5％，常溫下為液態(tài)或粉末狀；其中所述的防氧化劑包括C-TiN復(fù)合粉體，復(fù)合粉體中TiN≥80％、C≤10％、TiO2≤5％，或C-TiN復(fù)合粉體和金屬Al粉、金屬Si粉、B4C粉末其中的一種或幾種。
原料按照該配方配料混煉后用液壓或摩擦壓磚機(jī)成型，熱處理溫度為110℃～250℃，熱處理時(shí)間4小時(shí)～30小時(shí)。
TiN具有熔點(diǎn)高(2950℃)、硬度大、不易被金屬潤濕的特點(diǎn)，采用C-TiN復(fù)合粉體作鎂碳磚防氧化劑，可防止鎂碳磚中石墨的氧化，并且大幅度提高鋼包渣線現(xiàn)用鎂碳磚的抗渣性，使用壽命提高10％～50％，降低鎂砂、石墨等資源的消耗，提高鎂質(zhì)資源的利用率。


圖1是含防氧化劑“C-TiN復(fù)合粉體”的鎂碳磚生產(chǎn)方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1含防氧化劑“C-TiN復(fù)合粉體”的鎂碳磚含有MgO 82％、C 12％、TiN 3％。
含防氧化劑“C-TiN復(fù)合粉體”的鎂碳磚的生產(chǎn)方法包括原料混煉、成型、熱處理過程，該鎂碳磚的配方包括有骨料，基質(zhì)，結(jié)合劑和防氧化劑，其中各組分重量百分比如下電熔鎂砂82～84％鱗片石墨9～11％結(jié)合劑 2～4％防氧化劑3～5％其中所述的電熔鎂砂MgO含量≥97％，臨界顆粒為5mm；其中所述的鱗片石墨為C含量≥97％，粒度≤0.15mm；
其中所述的結(jié)合劑為熱固性酚醛樹脂其殘?zhí)剂俊?5％，常溫下為液態(tài)；其中所述的防氧化劑為C-TiN復(fù)合粉體，復(fù)合粉體中TiN≥80％、C≤10％、TiO2≤5％；按照該配方配料混煉，然后于液壓壓磚機(jī)250MPa下成型，熱處理溫度為200℃，熱處理時(shí)間24小時(shí)。
實(shí)施例2含防氧化劑“C-TiN復(fù)合粉體”的鎂碳磚含有MgO 81％、C 12％、TiN 1.5％、Al 1.5％。
含防氧化劑“C-TiN復(fù)合粉體”的鎂碳磚的生產(chǎn)方法包括原料混煉、成型、熱處理過程，該鎂碳磚的配方包括有骨料，基質(zhì)，結(jié)合劑和防氧化劑，其中各組分重量百分比如下電熔鎂砂82～84％鱗片石墨9～11％結(jié)合劑 2～4％防氧化劑3～5％其中所述的電熔鎂砂MgO含量≥97％，臨界顆粒為5mm；其中所述的鱗片石墨為C含量≥97％，粒度≤0.15mm；其中所述的結(jié)合劑為熱固性酚醛樹脂其殘?zhí)剂俊?5％，常溫下為液態(tài)；其中所述的防氧化劑包含C-TiN復(fù)合粉體60％和金屬Al粉40％；按照該配方配料混煉，然后于液壓壓磚機(jī)250MPa下成型，熱處理溫度為200℃，熱處理時(shí)間24小時(shí)。
實(shí)施例3含防氧化劑“C-TiN復(fù)合粉體”的鎂碳磚含有MgO 80～82％、C11～13％、TiN 0.5～2.5％、Al 0.5～2％、Si 0.5～2％。
含防氧化劑“C-TiN復(fù)合粉體”的鎂碳磚的生產(chǎn)方法包括原料混煉、成型、熱處理過程，該鎂碳磚原料配方包括有骨料，基質(zhì)，結(jié)合劑、防氧化劑，其中各組分重量百分比如下電熔鎂砂82～84％鱗片石墨9～11％結(jié)合劑 2～4％防氧化劑3～5％其中所述的電熔鎂砂MgO含量≥97％，臨界顆粒為5mm；其中所述的鱗片石墨為C含量≥97％，粒度≤0.15mm；其中所述的結(jié)合劑為熱固性酚醛樹脂，其殘?zhí)剂俊?5％，常溫下為液態(tài)；其中所述的防氧化劑包含C-TiN復(fù)合粉體30～50％、金屬Al粉20～40％和金屬Si粉20～40％；按照該配方配料混煉，然后于液壓壓磚機(jī)250MPa下成型，熱處理溫度為200℃，熱處理時(shí)間24小時(shí)。
實(shí)施例4含防氧化劑“C-TiN復(fù)合粉體”的鎂碳磚含有MgO 80～82％、C11～13％、TiN 0.5～3％、Al 0.5～2％、B4C 0.3～1％。
含防氧化劑“C-TiN復(fù)合粉體”的鎂碳磚的生產(chǎn)方法包括原料混煉、成型、熱處理過程，該鎂碳磚原料包括有骨料，基質(zhì)，結(jié)合劑、防氧化劑，其中各組分重量百分比如下電熔鎂砂82～84％鱗片石墨9～11％結(jié)合劑 2～4％防氧化劑3～5％其中所述的電熔鎂砂MgO含量≥97％，臨界顆粒為5mm；其中所述的鱗片石墨為C含量≥97％，粒度≤0.15mm；其中所述的結(jié)合劑為熱固性酚醛樹脂其殘?zhí)剂俊?5％，常溫下為液態(tài)；其中所述的防氧化劑包含C-TiN復(fù)合粉體30～60％、金屬Al粉20～40％和B4C粉10～30％；按照該配方配料混煉，然后于液壓壓磚機(jī)250MPa下成型，熱處理溫度為200℃，熱處理時(shí)間24小時(shí)。
將上述方法制得的鎂碳磚于1100℃保溫1h進(jìn)行抗氧化性檢測，用靜態(tài)坩堝法于1600℃×3h進(jìn)行抗渣侵蝕性檢測。檢測結(jié)果表明含TiN的鎂碳磚氧化層厚度小于無防氧化劑的鎂碳磚的氧化層厚度，說明TiN起到了防氧化效果。其原因是TiN在低溫優(yōu)先于C被氧化，TiN氧化生成TiO2體積膨脹，封閉了氣孔，起到防氧化作用。經(jīng)抗渣侵蝕后，與無防氧化劑的鎂碳磚相比，含有TiN或含有TiN和Al粉及其它防氧化劑的鎂碳磚坩堝內(nèi)壁均比較整齊，無擴(kuò)孔現(xiàn)象，剩余大量鋼渣，渣侵蝕深度小，表明TiN的引入明顯提高鎂碳磚的抗渣性。其原因是高溫時(shí)，在鎂碳磚的原磚層中TiO2與MgO反應(yīng)生成2MgO·TiO2減輕熔渣滲透，鎂碳磚反應(yīng)層中TiO2與渣中CaO反應(yīng)生成CaO·TiO2，提高了方鎂石晶體間的固-固結(jié)合程度阻止了熔渣進(jìn)一步反應(yīng)滲透，從而大幅度提高了含TiN鎂碳磚的抗渣侵蝕性。
權(quán)利要求
1.一種含“C-TiN復(fù)合粉體”防氧化劑的鎂碳磚，其特征在于該鎂碳磚包含下列組分MgO 70～90％、C6～22％、TiN 0.5～10％、Al 0～5％、Si 0～5％、B4C 0～2％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂碳磚，其特征在于該鎂碳磚包含下列組分MgO 82％、C 12％、TiN 3％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂碳磚，其特征在于該鎂碳磚包含下列組分MgO 81％、C 12％、TiN 1.5％、Al 1.5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂碳磚，其特征在于該鎂碳磚包含下列組分MgO 80～82％、C 11～13％、TiN 0.5～2.5％、Al 0.5～2％、Si 0.5～2％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂碳磚，其特征在于該鎂碳磚包含下列組分MgO 80～82％、C 11～13％、TiN 0.5～3％、Al 0.5～2％、B4C 0.3～1％。
6.一種含“C-TiN復(fù)合粉體”防氧化劑鎂碳磚的生產(chǎn)方法，包括原料混煉、成型、熱處理過程，其特征在于原料配方包括骨料、基質(zhì)、結(jié)合劑和防氧化劑，其中各組分重量百分比如下電熔鎂砂70～90％鱗片石墨5～20％結(jié)合劑 2～5％防氧化劑1～10％其中所述的電熔鎂砂為MgO含量95～99％，臨界顆粒為3～8mm；其中所述的鱗片石墨為C含量90～98％，粒度≤0.15mm；其中所述的結(jié)合劑為酚醛樹脂，其殘?zhí)剂俊?5％，常溫下為液態(tài)或粉末狀；其中所述的防氧化劑為C-TiN復(fù)合粉體，復(fù)合粉體中TiN≥80％、C≤10％、TiO2≤5％，或C-TiN復(fù)合粉體和金屬Al粉、金屬Si粉、B4C粉末其中的一種或幾種的混合物；按照該配方配料混煉后用液壓或摩擦壓磚機(jī)成型，熱處理溫度為110℃～250℃，熱處理時(shí)間4小時(shí)～30小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含“C-TiN復(fù)合粉體”防氧化劑鎂碳磚的生產(chǎn)方法，其特征在于所說的防氧化劑為C-TiN復(fù)合粉體，復(fù)合粉體中TiN≥80％、C≤10％、TiO2≤5％。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含“C-TiN復(fù)合粉體”防氧化劑鎂碳磚的生產(chǎn)方法，其特征在于所說的防氧化劑包含C-TiN復(fù)合粉體60％和金屬Al粉40％。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含“C-TiN復(fù)合粉體”防氧化劑鎂碳磚的生產(chǎn)方法，其特征在于所說的防氧化劑包含C-TiN復(fù)合粉體30～50％、金屬Al粉20～40％和金屬Si粉20～40％。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含“C-TiN復(fù)合粉體”防氧化劑鎂碳磚的生產(chǎn)方法，其特征在于所說的防氧化劑包含C-TiN復(fù)合粉體30～60％、金屬Al粉20～40％和B4C粉10～30％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含防氧化劑“C－TiN復(fù)合粉體”的鎂碳磚及其生產(chǎn)方法。該鎂碳磚既能提高抗氧化性又能提高抗渣侵蝕性。本發(fā)明提供的鎂碳磚包含下列組分MgO 70～90％、C 6～22％、TiN 0.5～10％、Al 0～5％、Si 0～5％、B
文檔編號C04B35/622GK1844053SQ20061004643
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者吳鋒, 李志堅(jiān) 申請人:鞍山科技大學(xué)