[发明专利]一种刚玉尖晶石浇注料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于耐火材料技术领域，主要涉及一种刚玉尖晶石浇注料及其制备方法。

技术背景

刚玉尖晶石浇注料具有优异的高温强度、抗渣侵蚀性和耐剥落性，广泛应用于钢包中使用条件苛刻的部位（如钢包衬、透气砖系统和包底冲击区等）。随着冶炼工艺的提高，特别是炉外精炼技术的快速发展，刚玉尖晶石浇注料的使用环境日益苛刻，主要表现在热应力集中，如在盛接钢水前后，钢包透气砖反复承受剧烈温度变化，且气道和远离气道区域的巨大温差导致材料中产生热应力。此外，由于使用温度较高，材料的高温强度一般较常温强度有所下降，其使用性能降低。因此，进一步提高刚玉尖晶石浇注料的热震稳定性和高温强度对保证炉外精炼工艺的可靠性和安全性起着至关重要的作用。

 现有提高浇注料热震稳定性的方法较多，但制备的浇注料常温强度和高温强度有所下降，如：“含纳米碳酸镁的刚玉-尖晶石浇注料”（ZL200910064482.6）专利技术，制得的浇注料流动性和施工性能好，但碳酸镁的分解一方面降低了材料的致密性，另一方面降低了材料的强度，特别是高温强度；“抗热震刚玉-尖晶石浇注料”（ZL200910180707.4）专利技术主要将单斜ZrO₂引入浇注料中，利用其在高温下相变后的微裂纹增韧，但其相变后裂纹的尺寸难以控制，且与基质的结合界面较差，当温度急剧变化时，微裂纹在缺少有效阻挡的情况下快速扩展，破坏了材料的显微结构，恶化了其力学性能，根据贾全利等人的研究表明ZrO₂的引入会降低材料的烧结性，降低其使用性能，且1600℃高温抗折强度下降[贾全利, 叶方保, 钟香崇. ZrO₂加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2009, 43(1): 27~30]。

此外，部分浇注料中引入能促进烧结的物质，虽然增大了材料的致密度，但又不能提高浇注料的热震稳定性，如：“一种高热震刚玉-尖晶石耐火材料及其制备方法”（ZL200610053302.0）专利技术，将TiO₂引入浇注料中，虽然促进了镁铝尖晶石浇注料烧结过程中的致密化效果，对热震稳定性有一定作用，但根据贾全利等人的研究表明，TiO₂的加入对浇注料的热震稳定性的影响不大，且对高温抗折强度有不利影响，此外当TiO₂加入量过大时会降低较低浇注料的常温强度[贾全利, 叶方保, 钟香崇. TiO₂加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2009, 43(6):417~421]。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种抗热震性好，高温强度大，能延长使用寿命的刚玉尖晶石浇注料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先将1~10wt%的镁铝尖晶石细粉、5~10wt%的电熔白刚玉细粉、5~10wt%的α-Al₂O₃微粉、2~8wt%的纯铝酸钙水泥、0.06~0.2wt%的聚羧酸类减水剂和0.01~0.1wt%的有机纤维共混，预制成混合粉料；然后将6~18wt%的部分稳定氧化锆颗粒和锆酸钙颗粒中的一种与45~70wt%的板状刚玉颗粒和1~10wt%的镁铝尖晶石颗粒为骨料干混4~6分钟，再加入所述混合粉料混碾15~30分钟；最后加入所述混合粉料和骨料3~6wt%的水，混碾3~5分钟，振动浇注成型，养护20~26h，脱模，经100~120℃烘烤20~26h，升温至1450~1750℃，保温2~4h。

所述板状刚玉颗粒中的Al₂O₃含量≥99wt%；以d表示粒度，板状刚玉颗粒的级配：5mm>d≥3mm为10~20wt%，3mm>d≥1mm为15~20wt%，1mm>d≥0.5mm为10~15wt%，0.5mm>d≥0.1mm为10~15wt%。

所述部分稳定氧化锆颗粒中ZrO₂含量≥94wt%，部分稳定氧化锆颗粒为氧化钙部分稳定氧化锆颗粒或氧化镁部分稳定氧化锆颗粒；部分稳定氧化锆颗粒的级配：3mm>d≥1mm为2~6wt%，1mm>d≥0.5mm为2~6wt%，0.5mm>d≥0.1mm为2~6wt%。