[发明专利]一种无碳耐火材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种无碳耐火材料及其制备方法和应用。本发明提供的无碳耐火材料，由包括以下质量份的原料依次经成型、养护、干燥和烧结制备而成：47～81份镁砂、0.5～38份锆酸钙、9～15份镁铝尖晶石、0.5～9份氧化锆、0.01～1份聚羧酸盐类分散剂和7.0～7.5份水。本申请以镁砂和镁铝尖晶石为镁源，以锆酸钙为钙源，有效抑制了水化现象，避免制备过程中因原料水化降低耐火材料的强度性能和抗热震性能。实施例对所述无碳耐火材料的抗热震性能进行测试：1100℃～室温水冷循环1次、3次和5次热震后强度保持率均达到28.24％以上；说明本发明提供的无碳耐火材料具有优异的抗热震性能。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种无碳耐火材料及其制备方法和应用。

背景技术

钢材是应用较为广泛的金属材料之一，不同行业对钢材的性能质量要求不同，但总体来说各行业对钢材的性能要求越来越高。杂质是影响钢材性能的影响因素之一，减少钢材中的杂质、提高钢材的洁净度是当代炼钢行业的发展方向。钢材冶炼过程中，连铸系统中的钢包是运输、储存和处理钢液的主要容器，与钢液直接接触，若钢包内衬材料含有杂质，则会将杂质带入到钢液中，进而影响钢材的性能。

传统钢包内衬材料多采用抗热震性和抗钢渣侵蚀性较好的MgO-C质耐火材料，但在高温条件下，MgO-C质耐火材料中的C易溶解到钢液中，造成钢液二次增碳，进而影响钢材的性能。因此，作为钢包内衬的MgO-C质耐火材料逐渐被无碳的MgO-CaO-ZrO₂系耐火材料所取代，如MgO-ZrO₂复合材料、MgO-CaZrO₃复合材料以及MgO-CaZrO₃-ZrO₂复合材料等。上述材料制备时，均以MgO、CaO和ZrO₂为原料，虽然能够制备得到无碳的耐火材料，但材料的抗热震性能不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无碳耐火材料及其制备方法和应用，本发明提供的无碳耐火材料具有优异的抗热震性能。

为实现以上目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种无碳耐火材料，由包括以下质量份的原料依次经成型、养护、干燥和烧结制备而成：47～81份镁砂、0.5～38份锆酸钙、9～15份镁铝尖晶石、0.5～9份氧化锆、0.01～1份聚羧酸盐类分散剂和7.0～7.5份水。

优选的，所述镁砂包括粗镁砂、中镁砂、细镁砂和超细镁砂，所述粗镁砂的平均粒径为5～3mm，所述中镁砂的平均粒径为(3mm,1mm]，所述细镁砂的平均粒径为(1mm,0.074mm]，所述超细镁砂的平均粒径＜0.074mm；所述粗镁砂、中镁砂、细镁砂和超细镁砂的质量比为(10～15)；(11～19)：(17～30)：(8～18)。

优选的，所述锆酸钙包括粗锆酸钙、中锆酸钙和细锆酸钙中的一种或几种，所述粗锆酸钙的平均粒径为3～1mm，所述中锆酸钙的平均粒径为(1mm，0.074mm]，所述细锆酸钙的平均粒径为＜0.074mm；所述粗锆酸钙、中锆酸钙和细锆酸钙的质量比为(0～12)：(0～16)：(0～10)，所述粗锆酸钙、中锆酸钙和细锆酸钙的质量不同时为零。

优选的，所述镁铝尖晶石的平均粒径≤5μm。

优选的，所述氧化锆的平均粒径≤50nm。

优选的，所述聚羧酸盐类分散剂为PC-8010聚羧酸盐。

本发明还提供了上述技术方案所述无碳耐火材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将所述原料与水混合，得到浆料；

(2)将所述步骤(1)得到的浆料依次进行成型、养护和干燥，得到干坯；

(3)将所述步骤(2)得到的干坯进行烧结，冷却后得到无碳耐火材料。