低碳鎂碳材料基質(zhì)組成的優(yōu)化研究.pdf

1、鎂碳耐火材料既保持有堿性耐火材料優(yōu)良的耐高溫性能,又徹底改變了堿性耐火材料耐剝落性能差,容易被爐渣侵蝕等固有缺點,廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐、電爐、鋼包內(nèi)襯和渣線等部位。隨著冶煉新技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)鎂碳耐火材料在使用過程中存在的熱損耗大、對鋼水增碳和石墨資源消耗量大等問題日益突出,鎂碳耐火材料低碳化成為必然趨勢。低碳化后,鎂碳材料的一些優(yōu)良性能受到了一定程度的影響,如熱震穩(wěn)定性降低、抗渣滲透性變差等。為了對低碳鎂碳材料的基質(zhì)組成進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化,改善基

2、質(zhì)的顯微結(jié)構(gòu),增強(qiáng)材料的強(qiáng)度及抗氧化性能,本文主要從碳素原料的選擇,結(jié)合劑的改性以及復(fù)合抗氧化劑的引入三個方面進(jìn)行研究。得到以下主要結(jié)論:
　　 在低碳鎂碳材料中單一或復(fù)合引入不同種類的碳素原料,對試樣的顯氣孔率、體積密度、常溫耐壓強(qiáng)度及常溫?zé)釋?dǎo)率進(jìn)行測試,并利用SEM對炭化后試樣的斷口顯微形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明,當(dāng)引入單一碳素原料時,以超細(xì)鱗片石墨為碳素原料的鎂碳材料炭化后,試樣內(nèi)部可以形成均勻連續(xù)的碳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使材料表現(xiàn)出良

3、好的常溫性能。當(dāng)引入復(fù)合碳素原料時,超細(xì)鱗片石墨與膨脹石墨能很好填充在鎂碳材料的孔隙中,使鎂碳材料炭化后結(jié)構(gòu)均勻致密,常溫性能良好。采用Hummers法制備氧化石墨烯,將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.35％的氧化石墨烯引入低碳鎂碳材料中,可以使材料獲得優(yōu)良的常溫性能及均勻的基質(zhì)結(jié)構(gòu)。此外,在碳素原料中引入硝酸鎳作為催化劑,引入硅粉作為抗氧化劑,在Ar氣氛下1000℃及1100℃熱處理后可以生成SiC晶須。
　　 以硝酸鎳作為改性劑對熱固性酚醛樹

4、脂進(jìn)行改性處理,利用SEM對其炭化產(chǎn)物進(jìn)行表征。鎳改性樹脂在Ar氣氛下900℃炭化處理后,炭化產(chǎn)物中有碳納米管/碳納米纖維生成,溫度的升高有利于其生長,當(dāng)處理溫度為1000℃時,生成的碳納米管/碳納米纖維的長徑比較大。將硝酸鎳與瀝青均勻混合,得到鎳改性瀝青,在鎳改性瀝青中添加Si粉對其進(jìn)行復(fù)合改性,復(fù)合改性瀝青在Ar氣氛下1000℃處理后原位可以生成SiC晶須,隨著炭化溫度的升高,SiC晶須逐漸伸直變粗,當(dāng)處理溫度升高到1400℃時,炭

5、化產(chǎn)物中的晶相幾乎全為SiC。低碳鎂碳材料中同時加入鎳改性瀝青和鎳改性樹脂作為結(jié)合劑,試樣在1200℃下埋炭處理后,基質(zhì)中有碳納米管/碳納米纖維生成。
　　 為了研究抗氧化劑Al和TiO2的復(fù)合引入對低碳鎂碳材料基質(zhì)物相組成及抗氧化性能的影響,將鎂砂細(xì)粉、超細(xì)鱗片石墨、Al粉和TiO2按照一定比例混合,混合物在1000℃及1300℃下埋炭熱處理后,樣品中有TiN、MgAl2O4新相生成,處理溫度升高至1500℃時,新生成的TiN