本发明专利技术涉及一种纳米复合氧化物陶瓷结合铝－尖晶石耐火浇注料及其制造方法。其配料组成是采用各种不同粒级的特级矾土熟料、棕刚玉、亚白刚玉、白刚玉、铝－镁尖晶石为骨料；以板状刚玉粉、煅烧α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］粉、活性Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］粉、铝－镁尖晶石粉、纯铝酸钙水泥和纳米Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－ＭｇＯ复合陶瓷结合剂氢氧化物胶体悬浮液结合剂，以及各种外加剂组成的基质料。将上述配料经混合搅拌制成本发明专利技术的纳米Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－ＭｇＯ复合陶瓷结合铝－尖晶石耐火浇注料。本发明专利技术的耐火浇注料具有优异的显微结构和力学性能，又具有特殊的抗渣侵蚀性能、高温结构稳定性能以及耐高温性能等，它在整体浇注ＬＦ精炼炉中使用，其使用寿命显著提高，并满足了二次精炼设备高效运行的发展需求，为钢铁行业提供最佳服务。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种炼钢二次精炼整体钢包用耐火浇注料，具体涉及采用纳米复合氧化物陶 瓷作结合剂，并能形成纳米结构基质的纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料。技术背景现代炼钢生产的发展趋势是连铸比例增多，广泛采用炉外精炼工艺技术，以减少钢中夹 杂，增加钢的特殊品种，提高品种钢的质量。因此，钢包的功能发生显著变化，由盛装钢水 容器变为新的冶炼工艺设备。由于精炼温度升高，钢水停留时间加长，添加合金元素和造渣 精炼，并从钢包底部吹氩进行强烈搅拌，致使精炼钢包使用条件更加恶化，钢包内衬损毁加 剧。因此，对精炼钢包内衬使用材质、质量和经济性提出了新的更高要求，以保证炉外精炼 的顺利进行，生产出高质量的品种钢。LF炉外精炼法是目前国内外采用较多的一种精炼方法，其内衬采用镁碳砖或铝镁碳砖砌 筑，是目前精炼钢包使用较为普遍的一种形式。采用含有磷片状石墨的镁碳砖是一种性能优良的耐火材料，既能抵抗侵蚀，又有抗热震， 因此在钢包中得到广泛应用。但是，最近几年日本炼钢过程中使用镁碳砖出现了一些问题， 一是，鳞片状石墨高的导热率引起的隔热效果下降，从而造成热损失率增加，导致包体炉壳 变形和使用寿命降低；二是镁碳砖中碳会进入钢水中造成钢水增碳，尤其是在钢水二次精炼 后，严重影响钢水质量。为了解决这些问题，钢铁行业强烈要求降低镁碳砖中的碳含量，因 此研究人员正在重点开发碳含量少于5%的新型镁碳砖。通过使用纳米级碳颗粒及混合碳黑， 能够将传统结构基质变成纳米结构基质，成功地开发出了具有高抗热震性、高抗侵蚀性及较 好的隔热性能的Mg0包裹的镁碳砖。近年来，镁碳砖及铝碳砖的研究成就了铝镁碳砖的发展与应用。由于原位尖晶石的形成 表现出良好的抗渣及抗钢水侵蚀性能，铝镁碳砖还具有良好的热性能和力学性能。并且由于 尖晶石的形成使铝镁碳砖产生膨胀，从而砖缝衔接紧密，阻碍了钢水的渗入。目前在国内铝 镁碳砖在精炼钢包中得到了广泛应用。但是，铝镁碳砖在二次精炼炉中使用，其使用寿命普 遍不高，存在使用寿命低的问题，国内某钢厂195t精炼钢包包壁、包底用铝镁碳砖砌筑，一 次性平均使用寿命为75炉次左右，这个使用寿命水平，在LF炉外精炼钢包中使用是很有代 表性的水平。此外，用铝镁碳砖砌筑钢包，还存在施工时间长、劳动强度大、容易造成钢水 污染(砌缝火泥)等问题。所以与二次精炼技术发展不相适应，不能满足二次精炼技术发展 要求。在国外，特别是在日本，普遍采用耐火浇注料整体浇注钢包技术，以达到机械化快速筑炉和提高钢水质量目的。在整体内衬使用材质方面，目前H本钢包广泛使用铝-镁浇注料与铝 -尖晶石浇注料。然而这两种浇注料在结构稳定性、抗侵蚀性与抗渣渗透性方面有所不同。因 此在设计浇注料内衬时，必须考虑使用条件、使用部位和损毁机理。铝-镁浇注料的抗侵蚀性 与抗渣渗透性优于铝-尖晶石浇注料，因此适合于钢包侧墙和冲击区使用铝-尖晶石浇注料 的膨胀性和结构稳定性极好，适合于钢包包底使用。侧墙的损毁主要是由于渣的渗透引起的 化学侵蚀和结构剥落，因此侧墙内衬要求既有好的抗侵蚀性又有好的抗渣渗透性的浇注料， 所以在大多数情况下使用铝-镁浇注料。钢包底部的损毁主要是热震引起的剥落，因此底部内 衬浇注料需要优异的体积稳定性和抗渣渗透性，从这方面考虑铝-尖晶石浇注料更适合钢包底 部位使用。从浇注料材质方面考虑，日本钢包用浇注料，基本上适应了二次精炼整体钢包使 用要求。但是，随着精炼钢种的增加，二次精炼钢的应用也越 来越普遍，目前广泛使用的这种类型的浇注料自身在性能上还存在一些缺陷，比如包身用铝-镁浇注料因渣渗透性差引起的化学侵蚀和结构剥落损毁；炉底用铝-尖晶石浇注料因抗热震性 不适应要求引起的裂纹和剥落损毁，都是严重影响精炼钢包使用寿命主要原因，所以从材质 方面仍显示出钢包使用寿命与精炼技术发展要求不相适应的情况。因此，寻找一种经济价廉、 组织结构合理、全面提升浇注料性能、不污染钢水、并能充分满足LF精炼炉苛刻使用条件要 求的新型耐火浇注料是当前急需解决的关键技术问题。
技术实现思路
本专利技术目的是釆用纳米技术和纳米材料，在传统的耐火材料中进行应用，开创纳米耐火 材料新领域，解决以往耐火材料在技术性能方面存在的问题，生产出能形成纳米结构基质的 铝-尖晶石耐火浇注料。使其纳米技术、纳米材料所具有的功能和特性在耐火浇注料中都能够 充分显示出來，全面提升和改善耐火浇注料的组织结构，特别是显微结构及各项性能指标， 以适应二次精炼技术发展需求，确保二次精炼设备的高效运转。为钢铁工业提供最佳服务。 为此，提供一种纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料，解决目前已有技术存在的问 题。本专利技术的纳米复合氧化物陶瓷结合铝一尖晶石耐火浇注料是采用以下配料工艺制成的。 配料(质量百分比)山骨料和基质粉料组成，其中，骨料的加入量为67—73%,基质粉料的 加入量为27—33%;骨料配料组成特级矾土熟料33-50%，其中10-25mm大颗粒料为25-35%, 5-10mm颗粒料为8-15%; 亚白刚玉或棕刚玉3-5mm颗粒料》6-12%;电熔白刚玉或板状刚玉6-16%,其中l-3mm颗粒料为0-8%, 0. 1-lmm颗粒料为6-10%; 铝镁尖晶石6-14%,其中l-3,颗粒料为0-8%, 0. 1-lmm颗粒料6-10%; 基质粉料组成白刚玉或板状刚玉，《4化tn为6-16%; 铝镁尖晶石粉《44pm为0-10%; 烧结氧化镁或电熔氧化镁《44pm为0-10%; 煅烧a-ALA超细粉《化m为0-5%; 活性氧化铝超微粉《2-4p为1-5%; 纯铝酸钙水泥2-5%; 硅灰0.5-2%;纳米氢氧化物胶体悬浮液，以干料量计:2-5%;六偏磷酸钠，外加0-0.35%;三聚磷酸钠，外加0-0.35%乙二醇，外加0-0.2%;丁醇，外加0-0.2%;水，外加0-1%.配料中的纳米氢氧化物胶体悬浮液结合剂的制备是以水合氧化铝和烧结氧化镁超细粉体 为起始原料，采用溶胶一凝胶工艺方法，将定量的水和溶胶剂加入到高速旋转搅拌机 (1500-2000转/分钟)中，搅拌12-36小时，进行分散和溶胶化处理，以制成钠米氢氧化物 胶体悬浮液，并加入酸或碱调节该溶胶体系的PH值达到2.5-3,其具体配料是水合氧化铝 烧结氧化镁:水=2-4:1-3:5-6.5的质量比进行配制，制成本专利技术的浓度为46-49%高浓度纳米 复合氢氧化物胶体悬浮液结合剂。这种复合氢氧化物悬浮液结合剂的制备还可以采用按水合氧化铝:水=2-5:3-6的质量比 进行配制，制成单相纳米氢氧化铝胶体悬浮液结合剂，此时，超细烧结氧化镁粉体是以干粉 形式加入到混合料中，氧化镁是在搅拌机中与加入混合料的水进行水化反应，生成氢氧化镁 溶胶液，再与悬浮液中氢氧化铝溶胶液互相混合，同样可制成本专利技术的复合氢氧化物溶胶悬 浮液结合剂。整体钢包的浇注是在钢厂现场进行的，主要包括模型的制作与安装、浇注料的混合与 搅拌、浇注施工、震动成型、烘烤等工序。按照本专利技术的配料要求将干式混合浇注料加入到强制式搅拌机中干混1-2分钟，然后将 制成的浓度为46-49%的纳米氢氧化物胶体悬浮液直接加入到干混合料中再湿混5分钟，在混 合过程中，根据混合料实际需水情况补加0-1%的水，湿混合后的浇注料本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米复合氧化物陶瓷结合铝－尖晶石耐火浇注料及其制备方法，其特征在于耐火浇注料配料组成的质量百分比是由６７－７３％的骨料和２７－３３％的基质粉料组成，其中骨料配料为：特级矾土熟料：３３－５０％，其中１０－２５ｍｍ大颗粒料为２５－３５％，５－１０ｍｍ颗粒料为８－１５％；亚白刚玉或棕刚玉：３－５ｍｍ颗粒料为６－１２％；白刚玉或板状刚玉：６－１６％，其中１－３ｍｍ颗粒料为０－８％，０．１－１ｍｍ颗粒料为６－１０％；铝镁尖晶石：６－１４％，其中１－３ｍｍ颗粒料为０－８％，０．１－１ｍｍ颗粒料６－１０％；基质粉料组成：白刚玉或板状刚玉：≤４４μｍ为６－１６％；铝镁尖晶石粉：≤４４μｍ为０－１０％；烧结ＭｇＯ：≤４４μｍ为０－１０％；电熔ＭｇＯ：≤４４μｍ为０－１０％；煅烧α－ＡＬ↓［２］Ｏ↓［３］超细粉：≤４μｍ为０－４％；活性氧化铝超微粉：２－４μｍ为１－５％；纯铝酸钙水泥：２－５％；硅灰：０．５－２％；纳米氢氧化物胶体悬浮液，以干料量计：２－５％；六偏磷酸钠，外加：０－０．３５％；三聚磷酸钠，外加：０－０．３５％，乙二醇，外加：０－０．２％；丁醇，外加：０－０．２％；水，外加：０－１％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高树森，
申请(专利权)人：高树森，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]
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