專利名稱：：一種含納米氧化鋅的低碳鎂碳磚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，具體涉及一種含納米氧化鋅的低碳鎂碳磚。
背景技術(shù)：
：為適應(yīng)鋼鐵工業(yè)對(duì)潔凈鋼冶煉的需要，減少含碳耐火材料內(nèi)襯向鋼中增碳，以及降低高碳含量鎂碳磚引起的熱量損失，低碳鎂碳磚日益受到人們的重視。直接降低鎂碳磚中的碳含量會(huì)導(dǎo)致其性能惡化，尤其是抗熱震性、抗侵蝕性和抗氧化性，因此人們使用各種添加劑來(lái)改善低碳鎂碳磚的性能。中國(guó)專利ZL99107800公開(kāi)了一種由0.15-10wt。/。的鋅粉或鋅粉、鋁、鎂、硅、硅鈣粉、碳化硅、碳化硼、鎂鋁合金粉、氮化硅粉中的至少一種組成的含碳耐火材料的抗氧化劑，該抗氧化劑雖然有一定的抗氧化效果，但鋅粉價(jià)格昂貴，高溫下嚴(yán)重?fù)]發(fā)，所發(fā)揮的作用相當(dāng)有限，并且含硅和硼原料的使用會(huì)降低鎂碳磚的高溫性能。公開(kāi)號(hào)為CN101037341A中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)的"一種非氧化物復(fù)合低碳鎂碳磚"使用包括賽隆、鎂阿隆、氮化硅、氮化鋁等可以改善低碳鎂碳磚的抗侵蝕性和抗熱震性，但這些原料價(jià)格昂貴、且自身致密度和抗氧化性差，使用時(shí)對(duì)材料性能不利。公開(kāi)號(hào)為CN101367669中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)的"含B4C-C復(fù)合粉體和納米TiC粉體的低碳鎂碳磚及其制備方法"中使用的B4C-C復(fù)合粉體和納米TiC粉體合成困難，價(jià)格昂貴，可能在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。另外，公開(kāi)號(hào)為CN101220195中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)的"含納米碳粉的酚醛樹(shù)脂、納米碳改性的低碳鎂碳磚及制備方法"中使用的納米碳粉在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中在樹(shù)脂中的分散還存在一定的困難，成本較高。這些制備低碳鎂碳磚的方法都存在著制備成本高、應(yīng)用范圍小，工業(yè)化生產(chǎn)程度低等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的正是針對(duì)上述技術(shù)中所存在的不足之處而研制的一種含納米氧化鋅的低碳鎂碳磚。本發(fā)明的低碳鎂碳磚利用納米氧化鋅粉體粒度細(xì)小、高溫下活性高、價(jià)格適中等特點(diǎn)，來(lái)改善低碳鎂碳磚的顯微結(jié)構(gòu)，促進(jìn)使用的金屬Al抗氧化劑充分發(fā)揮作用，制備出一種綜合性能優(yōu)良、價(jià)格適中的低碳鎂碳磚。3本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的含納米氧化鋅的低碳鎂碳磚所述低碳鎂碳磚包括下述四種重量百分比的原料，其中電熔鎂砂顆粒和細(xì)粉8094wt%，鱗片石墨l5wt。/。，金屬A1l3wt%，納米氧化鋅l5wt%;以及上述四種原料重量百分比之和的酚醛樹(shù)脂24wtn/。。本發(fā)明中所述的電熔鎂砂顆粒為《6mm，細(xì)粉粒度為《0.074mm，化學(xué)成分要求為MgO》98。/。，顆粒與細(xì)粉之間的質(zhì)量比例為65%75%:35%25%;所述納米氧化鋅為粒度小于100nm的粉體，其化學(xué)成分要求為ZnO》95%;所述鱗片石墨的粒度要求為《0.15mm，其化學(xué)成分要求為C》95%;所述的金屬Al粒度要求為《0.074mm，其化學(xué)成分要求為AD98%。本發(fā)明中所述的酚醛樹(shù)脂可以是熱塑性的酚醛樹(shù)脂或熱固性的酚醛樹(shù)脂。本發(fā)明的含納米氧化鋅的低碳鎂碳磚可采用下述方法制備而成將按上述重量百分比所取的電熔鎂砂顆粒和細(xì)粉、鱗片石墨、金屬A1、納米氧化鋅充分混合均勻后，加入酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑進(jìn)行混練，隨后壓制成型，低溫(20(TC以下)固化后即制得本發(fā)明的含納米氧化鋅的低碳鎂碳磚。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明所用納米氧化鋅具有非常高的比表面積和反應(yīng)活性。高溫下氧化鋅通過(guò)Zi^+對(duì)Mg^的置換，形成固溶體，產(chǎn)生Mg^空位，這些空位可以降低擴(kuò)散阻力，提高擴(kuò)散速度，有利于鎂鋁尖晶石的形成，因此氧化鋅的存在可以促進(jìn)低碳鎂碳磚內(nèi)更多原位鎂鋁尖晶石的形成。而大量原位鎂鋁尖晶石的形成提高了低碳鎂碳磚基質(zhì)內(nèi)的陶瓷結(jié)合程度，提高材料的常溫和高溫性能。X衍射分析證實(shí)采用納米氧化鋅的低碳鎂碳磚中原位生成的尖晶石比不加氧化鋅的低碳鎂碳磚中的要多。2、由于納米氧化鋅的促進(jìn)作用，使加入的金屬A1抗氧化劑的作用得到了更好的發(fā)揮。原因在于鎂碳磚中的金屬Al首先與C反應(yīng)生成Al4C3，AUQ又被CO氧化生成Al2(D3，再與MgO反應(yīng)生成尖晶石。但是研究表明AUQ在高溫下有相當(dāng)一部分不能被CO氧化，不僅影響了金屬Al充分發(fā)揮作用，而且A14C3的抗水化性能差，從而影響磚的性能。而ZnO的促進(jìn)作用使AUC3被CO氧化的速度加快，促進(jìn)基質(zhì)內(nèi)C的沉積，顯著減少了AUC3在磚體內(nèi)的殘留，明顯提高和充分發(fā)揮了金屬Al所起的抗氧化和高溫增強(qiáng)作用。因此使用相同含量金屬Al抗氧化劑時(shí)，加入納米氧化鋅比不加的低碳鎂碳磚高溫抗氧化性4明顯提高。3、納米氧化鋅由于粒度小，常溫下可有效填充材料基體內(nèi)的空隙，從而提高材料的體積密度，降低氣孔率。高溫下的作用不僅促進(jìn)生成大量原位鎂鋁尖晶石，而且原位尖晶石的致密度也得到提高，使低碳鎂碳磚基質(zhì)中鎂砂顆粒之間充填大量的原位尖晶石，從而改善了鎂砂顆粒之間的結(jié)合狀態(tài)，提高材料整體的致密度，這樣既能有效地改善材料的抗熱震性能，又可以阻擋渣的滲入，提高抗侵蝕性能。4、本發(fā)明含納米氧化鋅的低碳鎂碳磚的生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，其工藝過(guò)程不需增加復(fù)雜昂貴的設(shè)備，保持了現(xiàn)有傳統(tǒng)鎂碳磚的生產(chǎn)工藝，適宜大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。5、本發(fā)明所用納米氧化鋅為鋅冶煉時(shí)副產(chǎn)品，來(lái)源穩(wěn)定、容易，相對(duì)于其它的氧化物納米粉來(lái)說(shuō)價(jià)格較低，適合工業(yè)性生產(chǎn)。本發(fā)明所制備的低碳鎂碳磚可用于冶金工業(yè)的轉(zhuǎn)爐和精煉鋼包的內(nèi)襯，減少向鋼水中增碳，減小鋼水的溫降，有利于提高鋼的品質(zhì)和節(jié)約能源。具體實(shí)施例方式本發(fā)明以下將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步描述，但并不限制本發(fā)明。本發(fā)明通過(guò)引入納米氧化鋅，使低碳鎂碳磚的體積密度、常溫和高溫強(qiáng)度、抗氧化性、抗熱震性以及抗渣侵蝕性等得到明顯改善。含納米氧化鋅的低碳鎂碳磚其生產(chǎn)工藝與目前傳統(tǒng)高碳鎂碳磚的工藝相同，主要原料為電熔鎂砂和鱗片石墨。實(shí)施例1:按重量百分比取電熔鎂砂90.5wt%(其中《6mm的顆粒為70wt%，《0.074mm的細(xì)粉30wt°/。)，鱗片石墨5wt°/。，金屬Al3wt%，納米氧化鋅1.5wt%混合；之后再加入上述四種原料重量百分比之和的熱固性酚醛樹(shù)脂4wty。進(jìn)行混練，采用壓力機(jī)成型，成型壓力250MPa，18(TC固化24h。對(duì)比例l:按重量百分比取電熔鎂砂92wte/。(其中《6mm的顆粒為70wt%，《0.074mm的細(xì)粉30wt。/。)，鱗片石墨5wt%，金屬A13wtn/?；旌?，之后再加入上述三種原料重量百分比之和的熱固性酚醛樹(shù)脂4wtM進(jìn)行混練，采用壓力機(jī)成型，成型壓力250MPa，18(TC固化24h。實(shí)施例2:按重量百分比取電熔鎂砂91wt%(其中《6mm的顆粒為68wt%,《0.074mm的細(xì)粉32wt。/。)，鱗片石墨3wt%，金屬A12wt。/。，納米氧化鋅4wt%混合，之后再加入上述四種原料重量百分比之和的熱固性酚醛樹(shù)脂3.5wtM進(jìn)行混練，采用壓力機(jī)成型，成型壓力250MPa，180。C固化24h。對(duì)比例2:按重量百分比取電熔鎂砂95wt。/。(其中《6mm的顆粒為68wt%，《0.074mm的細(xì)粉32wt。/。)，鱗片石墨3wt°/。，金屬A12wt。/。，之后再加入上述三種原料重量百分比之和的熱固性酚醛樹(shù)脂3.5wt。/。進(jìn)行混練，采用壓力機(jī)成型，成型壓力250MPa，18(TC固化24h。對(duì)所制得的低碳鎂碳磚進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)下附表1。附表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、一種含納米氧化鋅的低碳鎂碳磚，其特征在于所述低碳鎂碳磚包括下述四種重量百分比的原料，其中電熔鎂砂顆粒和細(xì)粉80～94wt％，鱗片石墨1～5wt％，金屬Al1～3wt％，納米氧化鋅1～5wt％；以及上述四種原料重量百分比之和的酚醛樹(shù)脂2～4wt％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳鎂碳磚，其特征在于所述電熔鎂砂顆粒為《6mm，細(xì)粉粒度為《0.074mm，化學(xué)成分要求為MgO》98%，顆粒與細(xì)粉之間的質(zhì)量比例為65%75%:35%25%。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳鎂碳磚，其特征在于所述納米氧化鋅為粒度小于lOOnm的粉體，其化學(xué)成分要求為ZnO>95%。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳鎂碳磚，其特征在于所述鱗片石墨的粒度要求為《0.15mm，其化學(xué)成分要求為095%。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳鎂碳磚，其特征在于所述的金屬A1粒度要求為《0.074mm，其化學(xué)成分要求為Al>980/0。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳鎂碳磚，其特征在于所述的酚醛樹(shù)脂可以是熱塑性的酚醛樹(shù)脂或熱固性的酚醛樹(shù)脂。全文摘要一種含納米氧化鋅的低碳鎂碳磚，其特征在于所述低碳鎂碳磚包括下述四種重量百分比的原料，其中電熔鎂砂顆粒和細(xì)粉80～94wt％，鱗片石墨1～5wt％，金屬Al1～3wt％，納米氧化鋅1～5wt％；以及上述四種原料重量百分比之和的酚醛樹(shù)脂2～4wt％。本發(fā)明的低碳鎂碳磚利用納米氧化鋅粉體粒度細(xì)小、高溫下活性高、價(jià)格適中等特點(diǎn)，來(lái)改善低碳鎂碳磚的顯微結(jié)構(gòu)，促進(jìn)使用的金屬Al抗氧化劑充分發(fā)揮作用，制備出一種綜合性能優(yōu)良、價(jià)格適中的低碳鎂碳磚。本發(fā)明制備的低碳鎂碳磚可用于鋼鐵冶金工業(yè)的煉鋼爐、精煉爐和鋼包的內(nèi)襯，減少向鋼水中增碳，減小鋼水的溫降，有利于提高鋼的品質(zhì)和節(jié)約能源。文檔編號(hào)C04B35/66GK101555150SQ20091006493公開(kāi)日2009年10月14日申請(qǐng)日期2009年5月18日優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日發(fā)明者葉方保,謝朝暉申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)