石墨粒度对低碳镁碳砖性能的影响.pdf

石墨粒度对低碳镁碳砖性能的影响欧阳军华李林贺志勇于力孟宪平钢铁研究总院特种陶瓷与耐火材料事业部北京1 0 0 0 8 1摘要以大结晶电蟓镁砂、不同粒度石墨为主要原料，研究了石墨粒度对低碳镁碳砖性能的影响结果表明：添加4 ％石墨时，用细石墨取代较大粒径石墨制成的镬碳砖物理性能、抗氧化性和热震稳定性都有了明显的提高，且都以加入粒度为2 0 0 目石墨的效果最好关捷词石墨粒度，低碳镬碳砖，抗氧化性，热震稳定性镁碳砖由于其优良的耐侵蚀和热震稳定性，广泛地应用作炼钢炉和盛钢桶炉衬随着对钢水洁净度要求的提高，镁碳砖中碳含量应尽可能的低才能满足要求石墨含量的降低，就不可避免地削弱了镁碳砖良好的热震稳定性目前，关于提高低碳镁碳砖抗热震性能的研究很多u 1 5 1 本文主要研究石墨粒度对低碳镁碳砖抗氧化性和抗热震性的影响1 试验1 ．1 原料本实验主要用原料为大结晶的电熔镁砂( M g O 含量为9 8 ．5 ％) ，不同粒度的石墨( 纯度为9 8 ％) 和复合抗氧化剂所用石墨粒度分另q 为1 0 0 目、2 0 0 目、3 2 5 耳和1 01 ．L 四种，使用酚醛树脂作结合刺表1实验配方 ＼尊号ABCD原料、＼电熔镁砂9 69 69 69 6含量4444 石墨 粒度1 0 0 目2 0 0 目3 2 5 目1 0 u复合抗氧化剂3333酚醛树脂44441 ．2 试样制备按照粗、中、细颗粒三级配料，I 临界粒度为3 m m ，配方如表1 。

混合均匀后用冷等静压机压制成型，然后制成试验所需尺寸的试样，试样尺寸为由5 0 ×5 0 m ，4 0 ×4 0 X 4 0 嘞和2 5 ×2 5 ×1 2 5 m ．- - - 种1 ．3 性能检测试样的显气孔率、体积密度测定按照G B ／T 2 9 9 7 ．2 0 0 0 标准进行；常温耐压强度、抗折强度测定按照·l33G B ／T 5 0 7 2 —1 9 8 5 和G B ／T 3 0 0 1 —2 0 0 0 进行；高温抗折强度测定按照G B ／T 1 3 2 4 3 ，1 9 9 1 进行；抗氧化试验按照G B ／T 1 3 2 4 4 —1 9 9 1 进行，设定实验温度为1 4 0 0 C ，在该温度下保温1 2 0 m i n ；热震试验按照Y B ／T 4 0 1 8 —9 1 进行，在电炉内将试样以规定的速率加热到1 0 0 0 C ，保温3 0 m i n ，然后从电炉中迅速取出试样，空气中冷却后，测其残余强度，以试样热震前后抗折强度的保持率来评价其热震稳定性好坏2 结果与分析2 ．1 石墨粒度对试样物理性能的影响图1 给出了石墨粒度对2 0 0 C 热处理后试样的显气孔率和体积密度的影响。

从图中可以看出，随着石墨粒度逐渐减小，试样的显气孔率呈先下降后上升；体积密度呈先上升后下降的变化趋势，而且都是在石墨粒度为2 0 0 目的时候达到极值原因是随着石墨粒度变小，试样最紧密堆积效果越来越好，如果颗粒粒度太小，颗粒之间的紧密堆积效果反而变差，导致试样体积密度有所降低，显气孔率增加酵，褂 赢矿 略图12 0 0 ℃热处理后石墨粒度对试样显气孔率殛体积密度的影响图22 0 0 ℃热处理后石墨粒度对试样抗折强度及耐压强度的影响图2 给出了石墨粒度对2 0 0 C 热处理后试样的抗折强度和耐压强度的影响从图中可以看出，随着石墨粒度的减小，试样的抗折强度和耐压强度都呈先升高后降低的趋势，也是在粒度为2 0 0 目时强度最大图3 为不同石墨粒度对试样在1 4 0 0 C ，保温3 0 m i n 后的高温抗折强度的影响由图可知，其变化规律和2 0 0 C 热处理后试样的变化规律是一致的也是随着石墨粒度的减小，试样的抗折强度和耐压强度都先升高而后降低这主要有两个原因：一是加人2 0 0E t 的石墨的试样的体积密度最大，结构最致密；另外，石墨在镁碳砖中还起到片状增强作用，石墨粒度太小，反而减弱了这种作用；故N A2 0 0 目石墨试样的抗折强度最大。

2 ．2 石墨粒度对试样物理性能的影响图4 为含4 ％石墨的镁碳砖试样抗氧化试验后制成的剖面照片，从图中可以看出加入粗石墨试样的抗氧化性最差，丽加入其它三种细石墨试样的抗氧他睦都比加入粗石墨试样的抗氧化性好，三种细石墨的抗氧化性很接近，从照片上看基本上没什么差别通过试样的失重率、氧化深度和氧化试验后的残余面积比较，发现加入2 0 0 m e s h 石墨的抗氧化性最好，如图5 、6 所示1342 11 81 S1 0 0 m e s h2 0 0 m e s h 3 2 5 m e s h1 0 u石墨粒度tr a i nA1 ∞m e s h ，B2 0 0 m e s h ，c3 2 5 “璐h ，D1 0u圈3 石墨粒度对试样在1 4 0 0 ℃，保温圈4 试样抗氧化试验后的剖面照片3 0 m i n 后的高温抗折强度的影响石墨粒度m m图5 抗氧化试验后石墨粒度与氧化深度和试样失重率之间的关系枣氍 恒 《 _ 6 l l1 0 0 m e s h2 0 0 m e s h 3 2 5 m e s h1 0 p石墨粒度，m m图6 抗氧化试验后，石墨粒度与试样残余面积之间的关系从抗氧化试验后试样的显微图片上也可以很清楚的说明加入细石墨试样抗氧化性好。

从显微照片上可以看到，几种试样从氧化层到未氧化层都有一层过渡带，试样A 的过渡带宽而且结构疏松，其它几种试样的过渡带窄且致密，如图7 ( 试样A ) 和图8 ( 试样B ) 所示，试样C 和D 的过度带显微照片基本与试样B 一致试样A 在氧化过程中，由于它的粒度较大( 1 0 0 m e s h ) ，试样表面氧化后残留下的气孔和通道较大，使试样迸一步氧化变得容易，因此，其抗氧化性较差图7 加入粒度为1 0 0 目石墨试样抗氧化试验后的过渡带显微照片图8 加入粒度为2 0 0 目石墨试样抗氯化试验后的过渡带显微照片l35盘z．髓嚼辖辖2 ．3 石墨粒度对试样抗热震性的影响镁碳砖的热震稳定性随着石墨含量的减少而降低，此外镁碳砖中抗氧化剂的添加也损害了它的热震稳定性本文研究了不同粒度石墨加入到镁碳砖的影响，发现细石墨的加入不同程度地改善了试样的热震稳定性图9 是加入四种不同粒度的石墨的镁碳试样经过1 0 0 0 ％，保温3 0 m i n ，在空气中冷却试样抗折强度的损失率从图中可以看出加入粒度为2 0 0 目石墨试样的热震稳定性最好这是因为在石墨含量为4 ％时，细石墨比粗石墨容易形成网络状，因此改善了材料基质结构，提高了材料的热震稳定性能；另外石墨颗粒太小，试样的导热系数变小，导致试样的热震稳定性降低。

6 3t零6 0^ 瓣 水 辑 越暖5 75 45 11 0 0 m e s h2 0 0 m e s h3 2 5 m e s h1 1石墨粒度，m m图9 石墨粒度与试样热震稳定性的关系3 结论本文研究了不同粒度的石墨对低碳镁碳砖性能的影响，结果表明：添加4 ％石墨时，用细石墨取代较大粒径石墨制成的镁碳砖物理性能、抗氧化性和抗剥落性都有了明显的提高，且都以加入粒度为2 0 0 目石墨的效果最好参考文献1 李存弼译．高度耐剥落性低碳M g O —C 砖．国外耐火材料．1 9 9 7 ，2 2 ( 9 ) ：7 - 1 12A t s t z s ] f iT o r i g o e , K a z u h 妇o ] r , o u e ，Y a s u 幽r oH o s h i y a m a ．I m p r o v e m e n to fs p a [ J i n gr e s i s t a n c eo fl o wc a r b o nM g O - Cb r i c k s ．T a [ k a b u t s u ．2 0 0 2 ，5 4 ( 3 ) ：1 3 53S a t o s h J ' r s u b o i ，S a t o s h iH a y a s l f i ，K a Z L l ON o n o b ee t a [ ．S p a [ 1 i n gr c s i s t a n c eo fl o w ，c a r b o nM g O - Cb r i c k ．T a i k a b u t s u ．1 9 9 7 ．4 9 ( 1 1 ) ：6 5 04S a t o s h iT s u b o i ．I c h i r o uy a m a s h i t a ，K a z L I oN o t t o b ee t a [ S p a [ 1 i n gR e ．s i s t a a c eo fL o w ·C a r b o nM g O ·Cb r i c k ．T a i k a b u t s u ．1 9 9 95 1 0 2 ) ：6 3 8 —6 4 35 坂口雅幸，石井宏昌，新谷宏隆等．M g O - C 托尢力‘o 撩特性汇扫上瞎亨黑鲐粒度。

影譬，耐火物．1 9 9 2 ，4 4 ( 1 ) ：1 7 - 2 0】36。