[发明专利]一种低碳镁碳耐火材料添加剂、制备方法及其应用

说明书

本发明属于耐火材料领域，主要涉及一种低碳镁碳耐火材料添加剂、制备方法及其应用，其特征在于，所述的添加剂为B₄C‑Al₂O₃‑C复合粉，包括以炭黑、三氧化二硼和铝粉为原料，经自蔓延高温合成法制得，按质量百分比计，所述的原料中炭黑质量分数为4％～13％，原料中铝粉质量分数为38％～42％，原料中三氧化二硼质量分数为49％～54％，炭黑、三氧化二硼和铝粉质量百分比之和为100％。采用本发明方法制备的低碳镁碳耐火材料添加剂生产工艺简单，能耗低，成本低，所制备的B₄C‑Al₂O₃‑C复合粉应用于低碳镁碳耐火材料中具有优异的力学性能、抗氧化性和抗渣性。

技术领域

本发明属耐火材料领域，特别涉及提出一种低碳镁碳耐火材料添加剂、制备方法及其应用。

背景技术

由于优良的抗热震性和抗渣性，镁碳砖被广泛应用于转炉、电弧炉、RH真空精炼炉、滑板、钢包等的内衬材料和渣线材料，其中碳在镁碳质耐火材料中提供了关键作用。通常在镁碳砖中加入12-20wt％的碳以提高镁碳砖的高温性能，但是随着碳含量的增加镁碳砖也存在碳在高温下氧化严重、能耗增加、损坏炉壳或钢包外部结构、产生大量的CO_X气体影响环境、增加了石墨资源的消耗等问题。同时对低碳钢、洁净钢的需求增大，需要对耐火材料不断改进。因此，降低镁碳砖中碳的含量,发展低碳镁碳砖成为研究热点。然而，随着碳含量的降低，镁碳砖的抗热震性、抗渣性、抗热冲击性能有明显下降。纳米尺寸的炭黑常被用于低碳镁碳砖作为碳源，但直接加入的炭黑活性较高，容易被氧化脱碳。所以阻止低碳镁碳砖中碳的氧化，同时碳分布更均匀能很好的提高低碳镁碳砖的性能。其中高性能抗氧化剂作为添加剂是最有效的抗氧化方法，而以复合粉作为抗氧化剂时性能又优于单一组分的抗氧化剂。碳化硼由于良好的高温性能、能先于碳和氧反应常作为抗氧化剂使用，传统的方法制备碳化硼合成温度过高，生产周期长，能耗较大，环境危害。而自蔓延合成法由于反应温度高(1900-3300℃)，引燃后不需用其他热源，是利用反应物之间高化学反应热的自加热和自传导过程来合成难熔无机材料的一种技术。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种低碳镁碳耐火材料添加剂、制备方法及其应用。该添加剂同时具有碳化硼和氧化铝的优异性能，且制备方法不仅制备工艺简单、快速节能，通过一步的制备方法就可获得低碳镁碳耐火材料添加剂，将其应用到低碳镁碳砖中，提高了其使用性能。

为了实现上述任务，本发明采取如下技术解决方案：

一种低碳镁碳耐火材料添加剂，所述的添加剂为B₄C-Al₂O₃-C复合粉，包括以炭黑、三氧化二硼和铝粉为原料，经自蔓延高温合成法制得，

按质量百分比计，所述的原料中炭黑质量分数为4％～13％，原料中铝粉质量分数为 38％～42％，原料中三氧化二硼质量分数为49％～54％，炭黑、三氧化二硼和铝粉质量百分比之和为100％。

进一步地，原料中三氧化二硼的纯度≥98.8％、粒径为74μm，铝粉的纯度≥99.5％、粒径为45μm。

进一步地，具体包括：将炭黑、三氧化二硼和铝粉混匀后干压成型，并在自蔓延高温反应炉中进行反应即得。

一种低碳镁碳耐火材料添加剂的制备方法，包括将过三氧化二硼、铝粉与炭黑按配比混匀后干压成型，并在自蔓延高温合成反应炉内用引燃剂点火反应。

可选的，按质量百分比计，所述的炭黑质量分数为4％～13％，铝粉质量分数为38％～ 42％，三氧化二硼质量分数为49％～54％，炭黑、三氧化二硼和铝粉质量百分比之和为100％。