一种轻量刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种轻量刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。其技术方案是：以60~75wt%的等径微孔刚玉球为骨料，以8~12wt%的电熔白刚玉细粉、2~8wt%的电熔镁砂细粉、2~8wt%的镁铝尖晶石微粉、6~12wt%的α-Al2O3微粉、0.5~2.5wt%的氧化铬微粉和3~7wt%的铝硅凝胶粉为基质料，骨料和基质料之和为原料；以所述原料0.02~0.08wt%的有机纤维和0.05~0.12wt%的聚羧酸减水剂为外加剂。先将基质料与外加剂预混，加入骨料混匀，外加所述原料3~5wt%的水，搅拌，浇注成型，110~200℃保温12~48小时，800~1200℃烘烤24~72小时，制得轻量刚玉-尖晶石浇注料。本发明专利技术所制制品具有显气孔率低、体积密度较小、热导率较低、抗熔渣侵蚀能力强和使用寿命长的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种轻量刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法
本专利技术属于不定形耐火材料
具体涉及一种轻量刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。
技术介绍
随着炉外精炼和连铸技术的发展，钢包由原来功能单一的盛装钢水容器逐渐转变为功能复杂的炉外钢水精炼设备，钢包的冶炼条件日趋严酷，钢包内衬所用耐火材料的使用条件也越来越苛刻。刚玉-尖晶石浇注料是近几年发展起来的新品种，由于其良好的高温性能而得到广泛应用，先后在日本等国得到普及。随着耐火材料的技术进步及炼钢工艺对耐火材料要求的提高，刚玉-尖晶石浇注料已被用于钢包中使用条件苛刻的部位，如包底冲击区、RH管、透气砖系统等，实际应用表明其具有良好的性能和较高的使用寿命。在目前的钢包内衬材料使用过程中主要存在两个主要问题：（1）内衬材料热传导率较高，导致钢水温度下降较快，不利于连铸生产顺利进行，对钢水质量也有较大影响，而且增加了能耗；（2）内衬材料抗热剥落性能及抗渣性能不够优异，特别是不同渣系、钢种等冶炼条件下内衬材料抗渣性能的差异性较大。工作衬耐火材料轻量化是解决上述问题的一个重要研究方向。第一，隔热耐火材料越靠近工作面，其隔热节能效果越好，工作衬耐火材料轻量化能有效降低钢包热量散失；第二，由于轻量耐火材料中具有较多的气孔，在温度剧变时能够有效容纳热应力，提升材料抗热剥落性能。因此，工作衬用轻量耐火材料的研究受到耐火材料行业的广泛关注。特别是轻量化耐火材料由于体积密度较低，气孔较多，熔渣的扩散通道更多，其渣蚀过程更加复杂。这就要求轻量化耐火材料具有较多的微气孔和能够在较广泛的渣组成条件下形成抗渣防护层的能力，而目前公开的轻量化耐火材料还难以达到要求。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种显气孔率低、闭口气孔率高、体积密度较小、平均孔径小、热导率较低和抗熔渣侵蚀能力强的轻量刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。为实现上述任务，本专利技术所采用的技术方案是：以60~75wt%的等径微孔刚玉球为骨料，以8~12wt%的电熔白刚玉细粉、2~8wt%的电熔镁砂细粉、2~8wt%的镁铝尖晶石微粉、6~12wt%的α-Al2O3微粉、0.5~2.5wt%的氧化铬微粉和3~7wt%的铝硅凝胶粉为基质料，所述骨料与所述基质料之和即为原料；以占所述原料0.02~0.08wt%的有机纤维和0.05~0.12wt%的聚羧酸减水剂为外加剂。按所述骨料、所述基质料和所述外加剂的百分含量，先将所述基质料与所述外加剂预混均匀，再加入所述骨料混匀，然后外加占所述原料3~5wt%的水，搅拌均匀，安装模具，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模，最后在800~1200℃条件下烘烤24~72小时，制得轻量刚玉-尖晶石浇注料。所述等径微孔刚玉球的制备方法是：以90~99wt%的γ-Al2O3微粉和1~10wt%的MgO微粉为原料，外加占所述原料5~15wt%的糖类聚合物，用行星球磨机混合0.05~0.8小时；再加入占所述原料6~20wt%的水，旋转造粒，即得预制球；将氧化铝溶胶和ρ-Al2O3微粉按照质量比为(0.04~0.1)︰1混合成浆体，再将所述浆体均匀地喷洒在预制球的表面，喷洒在预制球表面的浆体厚度与预制球的半径比为(0.05~0.12)︰1；然后在110~200℃条件下干燥12~36小时，在超高温竖窑于1900~2100℃条件下煅烧2~5小时，即得等径微孔刚玉球。所述等径微孔刚玉球的颗粒级配为：粒径为7.5~8.5mm的等径微孔刚玉球占原料25~30wt%，粒径为4.7~5.3mm的等径微孔刚玉球占原料10~15wt%，粒径为2.8~3.2mm的等径微孔刚玉球占原料12~15wt%，粒径为0.8~1.2mm的等径微孔刚玉球占原料13~15wt%；等径微孔刚玉球的体积密度<3.1g/cm3，显气孔率<6%，球芯孔径D50<1μm，球表面孔径D50<0.6μm。所述电熔白刚玉细粉的Al2O3含量>99wt%，球形度>0.4，粒径小于74μm。所述电熔镁砂细粉的MgO含量>97wt%，球形度>0.4，粒径小于74μm。所述镁铝尖晶石微粉的Al2O3含量>72wt%，球形度>0.3，粒径D50小于6μm。所述α-Al2O3微粉的颗粒级配为：粒径D50为2.5~3.5μm的α-Al2O3微粉占原料4~7wt%，粒径D50为0.8~1.2μm的α-Al2O3微粉占原料2~5wt%；α-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%，球形度>0.3。所述氧化铬微粉的Cr2O3含量>95wt%，球形度>0.3，粒径D50小于10μm。所述铝硅凝胶粉中：Al2O3含量为60~80wt%，SiO2含量为10~20wt%；铝硅凝胶粉的颗粒粒径D50小于1μm。所述γ-Al2O3微粉的Al2O3含量>99.3wt%，粒径D50<6μm。所述MgO微粉的MgO含量>99wt%，粒径D50<6μm。所述糖类聚合物为糊精、淀粉、甲壳素中的一种以上。所述氧化铝溶胶的分散质含量>25wt%，平均粒径为20~50nm。所述ρ-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%，粒径为D50<6μm。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果：本专利技术采用4种不同粒径的等径微孔刚玉球和理论上最紧密堆积的氧化铝、镁砂等基质粉料，首先在常温下会形成具有一定孔隙度的颗粒堆积，然后高温下氧化铝、镁砂细粉原位反应形成镁铝尖晶石产生膨胀，能恰好填充这些较大的孔隙，将较大的孔隙转变为小孔，从而形成紧密化基质。本专利技术制备的轻量刚玉-尖晶石浇注料不仅热导率低、抗急冷急热性、抗渣性能优良、强度高，而且浇注料流动性好，颗粒堆积易于控制，原材料消耗低。本专利技术所制备的轻量刚玉-尖晶石浇注料经检测：显气孔率为7~11%，体积密度为2.6~2.8g/cm3，800℃导热系数为0.3~0.5W/(m•K)，使用寿命为220~300次。因此，本专利技术所制备的轻量刚玉-尖晶石浇注料具有显气孔率低、体积密度较小、热导率较低、抗熔渣侵蚀能力强和使用寿命长的特点。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的描述，并非对保护范围的限制：为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料和外加剂统一描述如下，实施例中不再赘述：所述等径微孔刚玉球的制备方法是：以90~99wt%的γ-Al2O3微粉和1~10wt%的MgO微粉为原料，外加占所述原料5~15wt%的糖类聚合物，用行星球磨机混合0.05~0.8小时；再加入占所述原料6~20wt%的水，旋转造粒，即得预制球；将氧化铝溶胶和ρ-Al2O3微粉按照质量比为(0.04~0.1)︰1混合成浆体，再将所述浆体均匀地喷洒在预制球的表面，喷洒在预制球表面的浆体厚度与预制球的半径比为(0.05~0.12)︰1；然后在110~200℃条件下干燥12~36小时，在超高温竖窑于1900~2100℃条件下煅烧2~5小时，即得等径微孔刚玉球。所述等径微孔刚玉球的体积密度<3.1g/cm3，显气孔率<6%，球芯孔径D50<1μm，球表面孔径D50<0.6μm。所述电熔白刚玉细粉的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻量刚玉‑尖晶石浇注料的制备方法，其特征在于以60~75wt%的等径微孔刚玉球为骨料，以8~12wt%的电熔白刚玉细粉、2~8wt%的电熔镁砂细粉、2~8wt%的镁铝尖晶石微粉、6~12wt%的α‑Al2O3微粉、0.5~2.5wt%的氧化铬微粉和3~7wt%的铝硅凝胶粉为基质料，所述骨料与所述基质料之和即为原料；以占所述原料0.02~0.08wt%的有机纤维和0.05~0.12wt%的聚羧酸减水剂为外加剂；按所述骨料、所述基质料和所述外加剂的百分含量，先将所述基质料与所述外加剂预混均匀，再加入所述骨料混匀，然后外加占所述原料3~5wt%的水，搅拌均匀，安装模具，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模，最后在800~1200℃条件下烘烤24~72小时，制得轻量刚玉‑尖晶石浇注料；所述等径微孔刚玉球的制备方法是：以90~99wt%的γ‑Al2O3微粉和1~10wt%的MgO微粉为原料，外加占所述原料5~15wt%的糖类聚合物，用行星球磨机混合0.05~0.8小时；再加入占所述原料6~20wt%的水，旋转造粒，即得预制球；将氧化铝溶胶和ρ‑Al2O3微粉按照质量比为(0.04~0.1)︰1混合成浆体，再将所述浆体均匀地喷洒在预制球的表面，喷洒在预制球表面的浆体厚度与预制球的半径比为(0.05~0.12)︰1；然后在110~200℃条件下干燥12~36小时，在超高温竖窑于1900~2100℃条件下煅烧2~5小时，即得等径微孔刚玉球。...

【技术特征摘要】
1.一种轻量刚玉-尖晶石浇注料的制备方法，其特征在于以60～75wt％的等径微孔刚玉球为骨料，以8～12wt％的电熔白刚玉细粉、2～8wt％的电熔镁砂细粉、2～8wt％的镁铝尖晶石微粉、6～12wt％的α-Al2O3微粉、0.5～2.5wt％的氧化铬微粉和3～7wt％的铝硅凝胶粉为基质料，所述骨料与所述基质料之和即为原料；以占所述原料0.02～0.08wt％的有机纤维和0.05～0.12wt％的聚羧酸减水剂为外加剂；按所述骨料、所述基质料和所述外加剂的百分含量，先将所述基质料与所述外加剂预混均匀，再加入所述骨料混匀，然后外加占所述原料3～5wt％的水，搅拌均匀，安装模具，浇注振动成型，在110～200℃条件下保温12～48小时，脱模，最后在800～1200℃条件下烘烤24～72小时，制得轻量刚玉-尖晶石浇注料；所述等径微孔刚玉球的制备方法是：以90～99wt％的γ-Al2O3微粉和1～10wt％的MgO微粉为原料，外加占所述原料5～15wt％的糖类聚合物，用行星球磨机混合0.05～0.8小时；再加入占所述原料6～20wt％的水，旋转造粒，即得预制球；将氧化铝溶胶和ρ-Al2O3微粉按照质量比为(0.04～0.1)︰1混合成浆体，再将所述浆体均匀地喷洒在预制球的表面，喷洒在预制球表面的浆体厚度与预制球的半径比为(0.05～0.12)︰1；然后在110～200℃条件下干燥12～36小时，在超高温竖窑于1900～2100℃条件下煅烧2～5小时，即得等径微孔刚玉球；所述等径微孔刚玉球的颗粒级配为：粒径为7.5～8.5mm的等径微孔刚玉球占原料25～30wt％，粒径为4.7～5.3mm的等径微孔刚玉球占原料10～15wt％，粒径为2.8～3.2mm的等径微孔刚玉球占原料12～15wt％，粒径为0.8～1.2mm的等径微孔刚玉球占原料13～15wt％；等径微孔刚玉球的体积密度<3.1g/cm3，显气孔率<6％，球芯孔径D50<1μm，球表面孔径D50<0.6μm。2.根据权利要求1所述的轻量刚玉-尖晶石浇注料的制备方法，其特征在于所述电熔白刚玉细粉的Al2O3含量>99wt％，球形度>0.4，粒径小于74μm。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄奥，顾华志，付绿平，张美杰，李楠，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42