一种增韧氧化钙耐火材料及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种增韧氧化钙耐火材料及其制备方法
本专利技术属于耐火材料
尤其涉及一种增韧氧化钙耐火材料及其制备方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。所述氧化钙颗粒：CaO含量≥95wt％，体积密度≥2.8g/cm3。所述氧化钙细粉的CaO含量≥95wt％，氧化钙细粉的粒径为2～200μm。所述钢纤维的直径为5μm～100μm，钢纤维的长度为1mm～25mm。所述酚醛树脂为液体或固体，酚醛树脂的残碳率≥30％。所述氢氧化钙粉体的Ca(OH)2含量≥90wt％，氢氧化钙粉体的粒径为2～200μm。所述添加剂为氢氧化锆粉末或为氧化锆粉末。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：本专利技术在制备过程中引入一定量的钢纤维，氧化钙耐火材料的韧性得以提高，从而在使用过程中提高了所制备的氧化钙材料的热震稳定性能；引入的钢纤维材料在所制制品使用时不会和氧化钙原料发生反应，制备的增韧氧化钙耐火材料的高温化学性能稳定。本专利技术采用了造粒法制备氧化钙颗粒，简化了生产工艺，提高了产品的生产效率；本专利技术将氧化钙颗粒、氧化钙细粉、钢纤维和酚醛树脂搅拌，压制成型后仅需烘烤即可投入使用，使得增韧氧化钙耐火材料在制备过程中和使用前被水化的几率降低。所制备的产品中由于有大量游离氧化钙的存在，可以起到洁净高温熔体的作用。本专利技术所制备的增韧氧化钙耐火材料经检测：耐压强度≥30MPa：热震3次后的弹性模量保持率≥70％。因此，本专利技术工艺简单和生产效率高，所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。具体实施例下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。为避免重复，现将本具体实施方式所涉及到的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：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。所述氧化钙颗粒：CaO含量≥95wt％，体积密度≥2.8g/cm3。所述氧化钙细粉的CaO含量≥95wt％，氧化钙细粉的粒径为2～200μm。所述钢纤维的直径为5μm～100μm，钢纤维的长度为1mm～25mm。所述氢氧化钙粉体的Ca(OH)2含量≥90wt％，氢氧化钙粉体的粒径为2～200μm。所述酚醛树脂为液体或固体，酚醛树脂的残碳率≥30％。实施例1一种增韧氧化钙耐火材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：先以65～70wt％的氧化钙颗粒和30～35wt％的氧化钙细粉为原料，再外加所述原料0.05～1wt％的钢纤维和2～3wt％的酚醛树脂，搅拌3～10分钟，压制成型；然后置于真空设备中，在真空度为1～1.5kPa和温度为200～250℃条件下烘烤12～18小时，冷却，即得增韧氧化钙耐火材料。所述添加剂为氢氧化锆粉末。本实施例所制备的增韧氧化钙耐火材料经检测：耐压强度30～34MPa；热震3次后的弹性模量保持率70～77％。实施例2一种增韧氧化钙耐火材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：先以70～75wt％的氧化钙颗粒和25～30wt％的氧化钙细粉为原料，再外加所述原料1～2wt％的钢纤维和3～4wt％的酚醛树脂，搅拌10～20分钟，压制成型；然后置于真空设备中，在真空度为1.5～2kPa和温度为250～300℃条件下烘烤12～18小时，冷却，即得增韧氧化钙耐火材料。所述添加剂为氧化锆粉末。本实施例所制备的增韧氧化钙耐火材料经检测：耐压强度32～37MPa；热震3次后的弹性模量保持率74～81％。实施例3一种增韧氧化钙耐火材料及其制备方法。本实施例所述制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增韧氧化钙耐火材料的制备方法，其特征在于先以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；所述氧化钙颗粒：CaO含量≥95wt％，体积密度≥2.8g/cm3。

【技术特征摘要】
1.一种增韧氧化钙耐火材料的制备方法，其特征在于先以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；所述氧化钙颗粒：CaO含量≥95wt％，体积密度≥2...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏耀武，李炳蓉，张涛，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