[发明专利]一种轻量化刚玉-镁铝尖晶石浇注料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种轻量化刚玉‑镁铝尖晶石浇注料及其制备方法。其技术方案是：以粒径依次为3～5mm、1～2.5mm和0.1～0.5mm的纳米孔径的多孔刚玉‑镁铝尖晶石陶瓷颗粒为骨料，以粒径小于0.074mm的纳米孔径的多孔刚玉‑镁铝尖晶石陶瓷细粉、镁铝尖晶石细粉、刚玉细粉、镁砂细粉、α‑Al₂O₃微粉为基质，以铝酸盐水泥为结合剂。先将基质、结合剂和六偏磷酸钠混合，再加入所述骨料，混匀，然后加入水，搅拌均匀，浇注成型，养护，脱模，干燥，在1450～1600℃条件下保温2～6h，即得轻量化刚玉‑镁铝尖晶石浇注料。本发明工艺简单，所制制品平均孔径为纳米级，导热系数低、抗介质侵蚀渗透性能好和热震稳定性高，适用于钢包的包底和包壁等部位。

技术领域

本发明属于刚玉-镁铝尖晶石浇注料技术领域。尤其涉及一种轻量化刚玉-镁铝尖晶石浇注料及其制备方法。

背景技术

刚玉-镁铝尖晶石浇注料具有施工方便、高温力学性能强和抗渣性能好等优点，广泛应用于钢包包底和包壁等部位。但目前刚玉-镁铝尖晶石浇注料存在一些问题：(1)导热系数较高，由于现有刚玉-尖晶石浇注料采用致密刚玉骨料制备，导热系数较大，通过包壁散热较多，致使钢水温度下降较快，消耗大量能源；(2)热震稳定性较差，在钢包工作过程中，温度剧变致使刚玉-尖晶石浇注料承受巨大的热应力，破坏材料结构，产生剥落损毁；(3)成分分布不均，在刚玉-镁铝尖晶石浇注料中，尖晶石一般分布在基质中，造成尖晶石在材料中分布不均，容易因刚玉与尖晶石不同的热膨胀系数造成内应力。

采用多孔的刚玉-镁铝尖晶石骨料代替现有刚玉-镁铝尖晶石浇注料中致密刚玉骨料，是解决上述问题的关键。如“一种铝－镁系轻质浇注料及其制备方法”(CN200610125542.7)专利技术，采用铝-镁系多孔陶瓷颗粒为骨料制得铝-镁系轻质浇注料，但制品气孔孔径较大和强度较低。又如“一种轻量铝镁浇注料及其制备方法”(CN201410467630.X)专利技术，以微孔刚玉-尖晶石颗粒为骨料制得轻量铝镁浇注料，但该骨料烧成温度高达1750～1900℃，能源消耗大。“一种轻量刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法”(CN201510550636.8)专利技术，尽管以等径微孔刚玉球为骨料也制得了轻量化刚玉-尖晶石浇注料，但存在如下缺点：骨料中只有刚玉相，导致镁铝尖晶石在浇注料中分布不均，高温下容易在材料内部产生裂纹；球形骨料会造成材料中骨料与基质结合界面比现有材料小，降低了骨料与基质的结合强度；骨料烧成温度高达1900～2100℃，耗能高。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和平均孔径为纳米级的轻量化刚玉-镁铝尖晶石浇注料的制备方法，用该方法制备的轻量化刚玉-镁铝尖晶石浇注料导热系数低、抗介质侵蚀渗透性能好和热震稳定性高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

所述轻量化刚玉-镁铝尖晶石浇注料的原料由骨料、基质和结合剂组成：以21～35wt％的粒径为3～5mm的纳米孔径的多孔刚玉-镁铝尖晶石陶瓷颗粒、10～18wt％的粒径为1～2.5mm的纳米孔径的多孔刚玉-镁铝尖晶石陶瓷颗粒和12～22wt％的粒径为0.1～0.5mm的纳米孔径的多孔刚玉-镁铝尖晶石陶瓷颗粒为骨料，以5～8wt％的粒径小于0.074mm的纳米孔径的多孔刚玉-镁铝尖晶石陶瓷细粉、10～15wt％的镁铝尖晶石细粉、10～15wt％的刚玉细粉、2～5wt％的镁砂细粉、5～8wt％的α-Al₂O₃微粉为基质，以2～5wt％的铝酸盐水泥为结合剂。

按上述成分及其含量：先将所述基质、所述结合剂和所述原料0.2～0.4wt％的六偏磷酸钠混合，再加入所述骨料，混合均匀，然后加入所述原料5～12wt％的水，搅拌均匀，浇注振动成型；最后在室温条件下养护12～24h，脱模，在110～210℃条件下干燥12～36h，在1450～1600℃条件下保温2～6h，即得轻量化刚玉-镁铝尖晶石浇注料。

所述纳米孔径的多孔刚玉-镁铝尖晶石陶瓷的制备步骤是：