[发明专利]一种增韧氧化钙耐火材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种增韧氧化钙耐火材料及其制备方法。其技术方案是：以65～80wt％的氧化钙颗粒和20～35wt％的氧化钙细粉为原料，外加所述原料0.05～3wt％的钢纤维和2～6wt％的酚醛树脂，搅拌3～30分钟，压制成型；然后置于真空设备中，在真空度为1～2kPa和温度为200～300℃条件下烘烤8～24小时，冷却，即得增韧氧化钙耐火材料。所述氧化钙颗粒是按氢氧化钙粉体∶添加剂的质量比为1∶(0.002～0.02)配料，湿磨，过滤，烘干，粉磨，再置于造粒设备中造粒，即得氢氧化钙颗粒，烘干；然后将烘干后的氢氧化钙颗粒于1400～1800℃条件下保温，制得氧化钙颗粒。本发明工艺简单和生产效率高，所制备的制品热震稳定性好、高温强度大和净化高温熔体的能力强。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域。尤其涉及一种增韧氧化钙耐火材料及其制备方法。

背景技术

在冶炼超纯净金属和合金时，人们往往希望冶炼用耐火材料中含有游离的氧化钙，在和熔体接触的过程中，游离的氧化钙具有脱出硫、磷和吸附氧化物夹杂的能力。在已知的耐火氧化物中，氧化钙的高温稳定性最好，它向熔体中的增氧也很少。所以，氧化钙基耐火材料是最理想的冶炼包衬。

但是，游离的氧化钙在大气中易于水化，难以储备，因此，直接用氧化钙做耐火材料原料会面临很大困难。以炼钢工作衬为例，目前常用的做法是在制备耐火材料过程中直接引入一部分石灰石，即CaCO₃，让石灰石在烘烤与使用过程中原位分解并形成CaO和气孔。采用这种技术，能使材料在烘烤之前完全不含游离CaO，彻底避免了因游离CaO的存在所引起的水化问题。同时，还能保证中间包工作衬具有一定的气孔率以满足钢水保温及浇铸后翻包的需要，而且石灰石高温分解得到的CaO具有很高的活性，有利于脱S、脱P和吸附钢中夹杂。且采用该技术制备的包衬耐火材料在高温下形成多孔结构，从而在连铸过程中减少中间包中钢水的温降，具有明显的保温作用。但采用这种技术制备的耐火材料，氧化钙的含量一般在50％以下，氧化镁的含量超过半数，因为过高的石灰石加入量将引起材料的强度在高温下急剧下降，无法满足冶炼需要。但是，材料中氧化钙含量的不足将导致其净化钢水和合金熔液的效果受到限制。同时，原料中直接采用石灰石为原料，会导致冶炼过程中熔体的碳含量增加。

有关氧化钙材料的制备也有研究报道，是以氧化钙为主要原料，加入复合稀土、氧化钛、氧化铁、氧化铝和氧化硅等物质作为抗水化剂和烧结剂，外加结合剂，成型后在高温下进行烧结。采用这种技术制备氧化钙材料，工艺较为复杂，同时也会降低材料和金属熔体或合金液接触时的稳定性，比如：加入氧化铁和氧化硅就会导致熔体中总氧含量的增加，因为氧化铁和氧化硅在和高温熔体接触过程时会向熔体供氧。同时，氧化钙的热膨胀系数较大，导致氧化钙耐火材料存在另外一个问题，即其热震稳定性比较差，使用寿命较低。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足，目的是提供一种工艺简单和生产效率高的增韧氧化钙耐火材料的制备方法，用该方法制备的增韧氧化钙耐火材料热震稳定性好、高温强度大和净化高温熔体的能力强。所制备的增韧氧化钙耐火材料可用作冶金炉及容器的内衬，尤其可满足超纯净高温合金和洁净钢冶炼的需要。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先以65～80wt％的氧化钙颗粒和20～35wt％的氧化钙细粉为原料，再外加所述原料0.05～3wt％的钢纤维和2～6wt％的酚醛树脂，搅拌3～30分钟，压制成型；然后置于真空设备中，在真空度为1～2kPa和温度为200～300℃条件下烘烤8～24小时，冷却，即得增韧氧化钙耐火材料。

所述氧化钙颗粒的制备方法是：按氢氧化钙粉体∶添加剂的质量比为1∶(0.002～0.02)，将所述氢氧化钙粉体和所述添加剂湿磨1～5小时，过滤，烘干，粉磨，即得混合粉体；再将所述混合粉体置于造粒设备的料桶中，在每分钟200～2000转的条件下进行造粒，制得粒径为0.2～9mm的氢氧化钙颗粒，烘干；然后将烘干后的氢氧化钙颗粒置于加热炉中，于1400～1800℃条件下保温1～5小时，冷却，即得粒径为0.1～7mm的氧化钙颗粒。