[发明专利]利用针状焦制备低碳耐火砖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及低碳砖耐火材料技术领域，尤其是利用针状焦制造低碳耐火砖的方法。

背景技术

近年来，随着钢铁行业都在大力发展炉外精炼工艺，低碳钢和超低碳钢的产量越来越高。冶炼技术的进步对耐火材料的新要求，低碳镁碳耐火材料成为镁碳耐火材料新的发展热点。生产洁净钢工艺要求严格控制耐火材料中碳的含量，减少含碳内衬向钢中增碳，要求含碳内衬总含碳量要求不超过8份，可明显降低材料的热导率，减少热损失，满足二次精炼工艺钢水的温度不能下降太多要求，因此，开发低碳量、性能优异的低碳砖的受到国内外业界的重视，也是非常必要的。

在现阶段生产低碳砖时，我们都知道直接降低碳含量以后，会引起砖的抗热震稳定性变差、抗熔渣及钢水的渗透性变差的大难题，也成为要攻克的要点。当前解决这些问题的方法主要有以下几方面：(1) 通过纳米技术改善结合碳的碳结构提高镁碳砖的热震稳定性。如专利公开的含纳米的酚醛树脂、德国瑞嘉化工集团公司生产的CARBORES?P (含碳树脂粉)。(2) 改善低碳砖的基质结构。低碳砖的热震稳定性及抗渣渗透性主要取决于基质的组成与结构，在碳含量大幅度降低的情况下，提高骨料颗粒与炭粒子的接触频率，即用加入纳米石墨的方法，来降低碳粒子的尺度并保证其高度分散，是改善低碳砖热震稳定性及抗渣渗透性的重要手段。(3) 采用高效各种添加剂，如专利公开的添加非氧化物（括氮化物、塞隆或硼化物）等。这些方法虽然解决了一些问题，但在实际工业生产中还存在一定困难，制造成本高、大批量工业生产化程度低。

发明内容

本发明的目的是利用针状焦的特性，在不改变现有生产工艺的情况下，研制出一种低碳砖的制备方法，该制品具有低高温强度好、热膨胀率较低、抗渣渗透性能好、耐剥落性能好，体积密度高，韧性大、抗侵蚀性、抗热震性能优良，不易脱落，实现了利用现有技术设备进行常规化工业生产。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种利用针状焦制造低碳耐火砖的方法，按重量份进行如下制备：

1）准备骨料：粒度为3-5mm电熔镁砂10-25份，粒度为1-3mm电熔镁砂20-30份，粒度为0.1-1mm电熔镁砂15-30份；

2）制备预混合粉：制备混合粉，将粒度为≦88μm的电熔镁砂细粉，重量份为10-20份，沥青粉0.5-1份，抗氧化添加剂，重量份为1-5份，按比例预混合备用；

3）混炼：将步骤1）和步骤2）中的骨料和混合粉，粒度为100目的石墨0.1-5份，依次加入到混炼机中进行低速混炼2-4分钟，再加2.8-3份的外加结合剂低速混炼10-15分钟， 制成泥料，再向混炼机中的泥料中加入粒度为1 -20μm的针状焦1-5份，高速混炼25-30分钟， 使针状焦均匀分布在泥料中；

4）成型：将步骤3）中混炼后泥料取出，将其打击成型形成砖坯，成型后砖坯密度为 2.9-3.3g/cm3；

5）干燥：将步骤4）中的成型砖坯经过180-220°C的温度干燥24h后即可制成低碳耐火砖。通过利用针状焦介于沥青碳化后和石墨中间相结构的特性，能够优化基质的组成和在使用环境下能原位形成炭纤维的网状结构，又兼具石墨的优越性能。由于这些独特的性能，即使制品在大幅度降低石墨用量，甚至不用的情况下，使其平均气孔直径减小、高温强度增大，降低热导率的同时，也能达到与传统高碳镁碳砖相同的热震稳定性和抗渣性、抗渗透性。

 优选地，如步骤2）中所述的抗氧化添加剂为金属硅粉、碳化硅粉、铝镁合金粉或金属铝粉中的一种或两种混合物。

优选地，如步骤3）中所述的外加结合剂为酚醛树脂和沥青粉。

优选地，如步骤3）中所述的石墨中碳含量大于等于95份，针状焦中碳含量大于等于98.5份。

优选地，如步骤1）中所述的电熔镁砂可以替换为为矾土或棕刚玉，如步骤2）中所述的电熔镁砂可以替换为为白刚玉。

本发明带来的有益效果为：1、利用针状焦的介于沥青碳化后和石墨的中间相特殊结构特性，它既有部分沥青的结合剂性质，在高温使用时易石墨化形成碳纤维的网状和结合剂树脂碳化后交接成镶嵌结构，又具有石墨的纯度高、电阻率小、热膨胀系数小、耐冲击性能强的特性，而且其本身也具有机械强度高、抗氧化性能好、消耗低等优点，因此，添加针状焦的耐火砖具有良好的抗渣渗透性能，和优良的热震性能、抗氧化性能。

2、针状焦对炉渣具有不湿润性，高导热性，低热膨胀性，碳含量高C≥98.5份，耐火度高，保证了制品的高温性能；