[发明专利]一种高性能超低碳镁碳材料的制备方法

说明书

一种高性能超低碳镁碳材料的制备方法，属于钢铁冶金用耐火材料制备技术领域。本发明以纳米碳源代替传统的天然石墨，将SiO₂基天然矿物或废渣与纳米碳源充分混匀后，置于高温炉中，在惰性气氛下合成碳化硅‑氧化物复合微粉；然后按照一定的配比，将碳化硅‑氧化物复合微粉添加到超低碳镁材料原料中充分混合，经成型、干燥、高温热处理后，得到纳米碳源和碳化硅‑氧化物复合微粉改善的超低碳镁碳坩埚和砖型材料；最后，采用静态坩埚法进行抗渣性实验，在热震实验炉中测试其抗热震性。该方法在降低镁碳材料碳含量的前提下，改善了其抗渣性和抗热震性，达到了炼钢和连铸工艺对相关耐火材料部件的质量要求。工艺简便易行，易于实现大批量生产。

技术领域

本发明属于钢铁冶金用耐火材料制备技术领域，涉及一种高性能超低碳镁碳材料的制备方法，具体是指一种添加纳米碳源和碳化硅-氧化物复合微粉改善超低碳镁碳材料抗渣性和抗热震性。

背景技术

在钢铁冶金领域，镁碳材料因具有优异的高温性能，被广泛应用在钢包、转炉和电炉等冶金内衬。然而传统镁碳材料在冶炼高质量洁净钢时，引起严重的钢水增碳问题，因此，开发超低碳镁碳材料已成为钢铁冶金的研究重点。

然而，碳含量降低以后，镁碳材料的热导率下降，弹性模量增大，使得钢水及钢渣与材料的湿润性增强，从而降低了镁碳材料的抗渣侵蚀性和抗热震性。

纳米碳源具有超细的粒度，良好的高分散性，以纳米碳源代替传统的天然石墨，可有效提高超低碳镁碳材料的抗热震性。

SiC具有良好的耐高温性能，由SiO₂基天然矿物或废渣制备的碳化硅-氧化物复合微粉，添加到超低碳镁碳材料中，可大幅度改善超低碳镁碳材料的抗热震和抗渣侵蚀性。

发明内容

在降低MgO-C耐火材料含碳量的前提下，增强耐火材料的抗热震性和抗渣侵蚀性，本发明提出了一种高性能超低碳镁碳材料的制备方法。

本发明先将SiO₂基天然矿物或废渣、纳米碳源充分混匀后，在保护气氛下合成碳化硅-氧化物复合微粉；然后按照一定的配比，将碳化硅-氧化物复合微粉与电熔镁砂细粉充分混匀，按照镁碳耐火制品的生产方法，经成型、干燥、高温热处理后，得到高性能超低碳镁碳材料。

一种高性能超低碳镁碳材料的制备方法，按以下步骤进行：

步骤1：碳化硅-氧化物复合微粉的合成

(1)将SiO₂基天然矿物或废渣与纳米碳源充分球磨混匀；SiO₂基天然矿物或废渣与碳源的质量配比，应根据原料的纯度和碳热还原反应需要的碳量计算，为促进碳热还原反应充分进行，通常加入过量的碳源。

(2)将混匀后的原料放入高温炉内于充分进行碳热还原反应，在惰性气氛下合成碳化硅-氧化物复合微粉。

(3)碳化硅-氧化物复合微粉随炉冷却后，于700℃空气条件下保温2h，以去除多余的碳；

步骤2：纳米碳源和碳化硅-氧化物复合微粉改善的超低碳镁碳材料的制备

(1)将电熔镁砂、纳米碳源、碳化硅-氧化物复合微粉、酚醛树脂按照(92％～95％)：(1％～2％)：(3％～7％)：1％的配比混合均匀；

(2)将混匀后的原料压制成坩埚和砖型素坯；

(3)将坩埚于120℃下充分干燥后，于1200～1600℃惰性或还原气氛下热处理2～8h。

步骤3：热处理后的纳米碳源和碳化硅-氧化物复合微粉改善的超低碳镁碳材料抗渣性的测试

(1)将1kg炉渣置于纳米碳源和碳化硅-氧化物复合微粉改善的超低碳镁碳坩埚中；