[发明专利]一种用于镁碳耐火材料的异质结构及其制备方法

说明书

本申请涉及无机非金属材料领域，尤其涉及一种用于镁碳耐火材料的异质结构材料及其制备方法；所述异质结构包覆在所述镁碳耐火材料的烘烤面，所述异质结构的原料包括固态原料，所述固态原料包括高铁镁砂骨料和复合基质；所述复合基质包括高铁镁砂基料、白炭黑、二氧化硅和铝硅合金；通过引入高铁镁砂骨料和复合基质，并控制高铁镁砂骨料和复合基质在异质结构的原料中的质量占比，再限定复合基质由高铁镁砂基料、白炭黑、二氧化硅和铝硅合金组成，使得异质结构较镁碳耐火材料的脱碳层具有较低的显气孔率、较高的使用强度和结合强度，因此该异质结构能够取代镁碳耐火材料的脱碳层，避免镁碳耐火材料形成镁质脱碳层，延长镁碳耐火材料的寿命。

技术领域

本申请涉及无机非金属材料领域，尤其涉及一种用于镁碳耐火材料的异质结构材料及其制备方法。

背景技术

镁碳耐火材料是一种兼有石墨和镁砂优良特性的碳嵌合耐火材料，无需高温烧成，广泛应用于电炉、转炉及钢包渣线等冶金设备关键部位。然而为确保炼钢炉及冶炼工艺高效运行，镁碳耐火材料在浇注铁水、冶炼钢水前会经历高达1200℃及以上温度的烘烤，极容易造成耐火材料端部的工作面形成疏松多孔且强度低的镁质脱碳层，而形成的钙质脱碳层的显气孔率一般大于22％，且厚度一般大于10mm，会明显降低镁碳耐火材料的服役寿命。

因此如何提供一种异质结构材料，以避免镁碳耐火材料形成镁质脱碳层，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种用于镁碳耐火材料的异质结构及其制备方法，以解决现有技术中镁碳耐火材料易形成镁质脱碳层而降低镁碳耐火材料的服役寿命。

第一方面，本申请提供了一种用于镁碳耐火材料的异质结构，所述异质结构包覆在所述镁碳耐火材料的烘烤面，所述异质结构的原料包括固态原料，以质量分数计，所述固态原料包括高铁镁砂骨料：70％～75％和复合基质：25％～30％；

其中，所述复合基质包括高铁镁砂基料、白炭黑、二氧化硅和铝硅合金。

可选的，以质量分数计，所述复合基质包括高铁镁砂基料：10％～20％，二氧化硅：5％～10％，铝硅合金：2％～5％和白炭黑：0.5％～1％。

可选的，所述复合基质满足：

M/(Q+L)＞2，

其中，M为所述高铁镁砂基料的重量，Q为所述白炭黑的重量，L为所述二氧化硅的重量。

可选的，所述高铁镁砂基料的粒径满足30μmD₅₀70μm；和/或，

所述二氧化硅的粒径满足0.4μmD₅₀1μm；和/或，

所述铝硅合金的粒径满足30μmD₅₀50μm；和/或，

所述白炭黑的粒径满足20nmD₅₀100nm。

可选的，以质量分数计，所述高铁镁砂骨料和所述高铁镁砂基料都包括：MgO：90％～94％，Fe₂O₃：4％～6％，其余为CaO和SiO₂；

其中，所述CaO和SiO₂满足：

[CaO]/[SiO₂]＞2，

式中，[CaO]为所述CaO的质量分数，[SiO₂]为所述SiO₂的质量分数。

可选的，以质量分数计，所述高铁镁砂骨料包括第一高铁镁砂颗粒：15％～20％，第二高铁镁砂颗粒：35％～40％和第三高铁镁砂颗粒：10％～20％，所述第一高铁镁砂颗粒的粒径＞所述第二高铁镁砂颗粒的粒径＞所述第三高铁镁砂颗粒的粒径。