[发明专利]一种高纯Ca2Mg2Al28O46材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种高纯Ca₂Mg₂Al₂₈O₄₆材料，所述高纯Ca₂Mg₂Al₂₈O₄₆材料化学成分为：Al₂O₃ 88.84‑90.31%，MgO 4.23‑2.75%，CaO 6.93‑6.95%，其中百分比为质量百分数，本发明中C₂M₂A₁₄三元材料兼具有CA₆与MA的性能，具有优良的力学性能；在与钢渣接触反应时，在界面处可形成基于CA₂/CA和MA的过渡耐侵蚀层，不仅阻止了熔渣向内部渗透，而且净化了钢液，同时也具有出色的高温使用性能，C₂M₂A₁₄是一种性能优异的耐火原料，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种高纯Ca₂Mg₂Al₂₈O₄₆材料及其制备方法。

背景技术

随着航空航天、航海、高速铁路、核电及发动机技术的发展，对钢铁冶炼质量的要求也越来越高。在钢包精炼的过程中，真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉及外加电磁场等多手段的应用，对钢包耐火材料提出了更高的使用要求，既要求耐火材料耐侵蚀，寿命长，还要求节能环保，净化钢液。目前钢包用浇注料主要为刚玉尖晶石浇注料，其热震稳定性差，同时由于其自身原料纯度高、耐蚀性好而导致在钢水吹氩搅拌或循环脱气过程中，浇注料中的微细刚玉粒等可能未经完全熔蚀和液相化而以微细氧化铝形式夹杂进入钢水中，对钢液的冶炼产生了不利的影响。

六铝酸钙（CaAl₁₂O₁₉，CA₆）是CaO-Al₂O₃系中Al₂O₃含量最高的铝酸钙相、其理论密度为3.79g/cm³，熔点高于1875^°C，热膨胀系数与刚玉相近，具有在还原气氛（CO）和碱性环境中化学稳定性好、对熔融金属和熔渣（钢铁和有色金属）润湿性低等重要特性。在钢包用刚玉-尖晶石浇注料的基质中，曾发现CA₆的存在，其独特的形貌穿插于尖晶石相中，不仅改善了耐火材料的力学性能，同时提升了整体浇注料的高温使用性能。该原料虽然含有部分CaO，但却没有水化性，因此具有一定净化钢液的作用。然而由于六铝酸钙独特的结晶习性，难以致密，其无法独立应用于钢包内衬材料。

尖晶石（MgAl₂O₄, MA）是MgO-Al₂O₃系中唯一稳定的化合物，熔点高达2135^°C，具有热膨胀系数低、强度高、导热性好、化学稳定性好等特点。正如专利CN104072170A“一种六铝酸钙-镁铝尖晶石复相材料及其制备方法”、 CN102030545A“一种MgAl₂O₄-CaAl₁₂O₁₉复相耐高温材料及其制备方法”等，通过六铝酸钙与尖晶石的复合，可以制备出具有优异的力学性能和高温使用性能，同时具有一定钢水净化能力的CA₆/MA复相耐火材料。