【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于耐火材料制备，更具体地说，涉及一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料及其制备方法。
技术介绍
1、中频感应炉由于升温速度快，可间歇作业，操作方便，污染小，高效节能等特点，近年来广泛应用于冶金、铸造等行业，并且不断向大功率、快速熔化、大容量方向发展，故对中频感应炉的炉衬材料提出了更高的要求。目前，中频感应炉用干式捣打材料根据组成的不同可以分为中性、碱性、酸性干式捣打料；其中中性干式捣打料应用最为广泛。其组成包括al2o3等中性氧化物或中性复合氧化物；但是现有的刚玉质干式捣打料在使用的过程中仍然存在以下问题：
2、(1)工作层烧结强度低，使得抗冲刷性能较差。
3、(2)抗熔渣侵蚀能力差，使得使用寿命大幅度降低，影响正常的生产效率。
4、(3)非工作层散装结构较薄，不利于热应力的吸收，使得热震稳定性较差。
5、其中，抗熔渣侵蚀性能相当重要，中频感应炉使用过程中，炉衬用的耐火材料的厚度只有70～110mm，内侧与高温金属液接触，外侧紧贴水冷线圈，耐火材料内外侧温差很大，处于相对单薄的断面和许多熔炼操作的强侵蚀性环境的使用条件下。影响炉衬损毁的主要工艺条件包括：熔炼温度、脱气时间、一次脱气量、炉渣的化学成分和生产的钢(铁)种。破坏炉衬的主要影响因素有：炉渣化学侵蚀、耐火材料结构剥落与热侵蚀。因此，抗熔渣性能的好坏直接影响工业生产能否顺利进行。
6、经检索，中国专利申请号：202211375422.8，专利技术创造名称为：一种铝镁质干式捣打料及其制备方法，该申请案以电
7、中国专利申请号：202310060815.8，专利技术创造名称为：一种中频感应炉用铝镁质干式捣打料及其制备方法，该申请案的干式捣打料以电熔白刚玉为骨料，镁砂、板状刚玉、煅烧氧化铝粉和尖晶石-铝酸钙复相材料为基质，将所有原料均匀混合。该申请案利用尖晶石-铝酸钙原料优化铝镁质干式捣打料的显微结构、强化物质间结合，降低原位尖晶石化反应引起的膨胀、形成空位缺陷提高吸渣能力，使得铝镁质干式捣打料的强度和烧后线变化及抗渣渗透性得到明显改善。但该申请案干式捣打料常温强度较低，同时具有较大的线变化率。
技术实现思路
1、1.专利技术要解决的技术问题
2、基于现有中频感应炉用刚玉质干式捣打料，烧结强度较低、热震性能以及抗熔渣侵蚀性能差等问题，本专利技术提供了一种以氮化硅/金属硅/硅铁合金复合材料为添加剂的改性中频感应炉用刚玉质干式捣打料及其制备方法，本专利技术制备的中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料，在满足可大规模工业化生产的同时，具有优良的强度、优异的抗侵蚀能力以及热震稳定性和较低的线变化率，适用于中频感应炉炉衬，能够有效的提高中频感应炉生产效率。
3、2.技术方案
4、为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
5、本专利技术的一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料，干式捣打料基料包含的组分及重量百分比为：65～85wt.％的白刚玉骨料，6～10wt.％的白刚玉微粉，2～6wt.％的镁砂骨料，2～5wt.％的镁砂微粉，2～5wt.％的α-氧化铝微粉，3～9wt.％的镁铝尖晶石；添加剂以所述干式捣打料基料的总重量为计量基准，占干式捣打料基料总重量的0～5wt.％，所述添加剂为氮化硅/金属硅/硅铁合金的复配复合材料。
6、更进一步地，所述白刚玉骨料颗粒级配为：8～5mm的白刚玉骨料占5～30wt.％,5～3mm的白刚玉骨料占20～30wt.％,3～1mm的白刚玉骨料占25～35wt.％,1～0.28mm的白刚玉骨料占25～30wt.％。
7、更进一步地，所述镁砂骨料颗粒级配为：1～0.5mm的镁砂骨料占40～52wt.％,0.5～0.088mm的镁砂骨料占48～60wt.％。
8、更进一步地，所述α-氧化铝微粉选取al2o3含量≥98wt.％，且粒度分布曲线为双峰结构的α-氧化铝微粉，双峰峰值分别为1.12μm和2.13μm。
9、更进一步地，所述氮化硅/金属硅/硅铁合金的复配复合材料中氮化硅粉末、金属硅粉末和硅铁合金粉末的质量比为(0.15～0.3):0.2:1。
10、更进一步地，所述白刚玉微粉是粒径50～200目以及粒径小于325目的细粉混合物。
11、更进一步地，所述镁砂微粉为粒径小于300目的细粉。
12、更进一步地，所述镁铝尖晶石包括但不限于gb/t 26564-2011规定标号为ma-66,ma-78,ma-90的尖晶石，且粒径均小于0.032mm的细粉。
13、本专利技术的一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料的制备方法，以上述的白刚玉骨料、白刚玉微粉、镁砂骨料、镁砂微粉、α-氧化铝微粉、镁铝尖晶石和氮化硅/金属硅/硅铁合金的复配复合材料为原料在搅拌机中均匀搅拌3min并压制成型，室温养护后，于1600℃环境下保温3h制得。
14、更进一步地，所述氮化硅/金属硅/硅铁合金的复配复合材料使用高温固相法合成处理，其具体步骤如下：
15、步骤1：将不同质量比的氮化硅粉末、金属硅粉末、硅铁合金粉末加入无水乙醇中，使用行星球磨机湿法球磨48h，其中球料比为2:1，球磨转速为400r/min；
16、步骤2：将球磨后的混合材料真空干燥，置于高纯氮气中在1400℃下保温3h；
17、步骤3：将高温烧结后的复配复合材料粉碎、筛选，选取粒径≤0.074μm的粉末。
18、3.有益效果
19、采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
20、(1)本专利技术依据“两头大，中间小”的最密堆积原理结合工业实际情况确定骨料与粉料最佳颗粒级配，大骨料的加入可以起到优良的支撑作用，而粉料则起到填充骨料空隙和改善施工和易性等作用。采用不同颗粒级配的骨料及粉料能够很好的使干式捣打料在捣打成型阶段紧密堆积提高烧结性能。镁铝尖晶石微粉在高温条件下可以引导原位镁铝尖晶石的成核生长，粒度组成呈双峰状的α-氧化铝填充骨料间隙的同时因其粒径较小具有较高的活性，使试样更加容易烧结。
21、(2)本专利技术所制备出的复配复合材料呈六棱柱状或者纤维状，这两种结构相互交织构成三维空间网络结构，能够对干式捣打料起到纤维增强的效果，对强度有提高作用。同时经过热处理后，复配复合材料会在捣打料内部析出活性较高的硅离子，在氧化铝表面发生颗粒重排，硅离子的析出会在原位生成莫来石晶须，进一步强化增强效果。随着复配复合材料的增加，复配复合材料析出铁离子以及硅离子的含量不断增加，部分硅离子形成的液相促进镁铝尖晶石生成过程中物质的传输速率，进而极大地促进了镁铝尖晶石的原位生成。同时生成的大量细小的原位镁铝尖晶石低熔物相，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料，其特征在于：干式捣打料基料包含的组分及重量百分比为：65～85wt.％的白刚玉骨料，6～10wt.％的白刚玉微粉，2～6wt.％的镁砂骨料，2～5wt.％的镁砂微粉，2～5wt.％的α-氧化铝微粉，3～9wt.％的镁铝尖晶石；添加剂以所述干式捣打料基料的总重量为计量基准，占干式捣打料基料总重量的0～5wt.％，所述添加剂为氮化硅/金属硅/硅铁合金的复配复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料，其特征在于：所述白刚玉骨料颗粒级配为：8～5mm的白刚玉骨料占5～30wt.％,5～3mm的白刚玉骨料占20～30wt.％,3～1mm的白刚玉骨料占25～35wt.％,1～0.28mm的白刚玉骨料占25～30wt.％。
3.根据权利要求2所述的一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料，其特征在于：所述镁砂骨料颗粒级配为：1～0.5mm的镁砂骨料占40～52wt.％,0.5～0.088mm的镁砂骨料占48～60wt.％。
4.根据权利要求3所述的一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料
5.根据权利要求4所述的一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料，其特征在于：所述氮化硅/金属硅/硅铁合金的复配复合材料中氮化硅粉末、金属硅粉末和硅铁合金粉末的质量比为(0.15～0.3):0.2:1。
6.根据权利要求5所述的一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料，其特征在于：所述白刚玉微粉是粒径50～200目以及粒径小于325目的细粉混合物。
7.根据权利要求6所述的一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料，其特征在于：所述镁砂微粉为粒径小于300目的细粉。
8.根据权利要求7所述的一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料，其特征在于：所述镁铝尖晶石包括但不限于MA-66，MA-78，MA-90的尖晶石，且粒径均小于0.032mm的细粉。
9.一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料的制备方法，其特征在于：以权利要求1-8任一项所述的白刚玉骨料、白刚玉微粉、镁砂骨料、镁砂微粉、α-氧化铝微粉、镁铝尖晶石和氮化硅/金属硅/硅铁合金的复配复合材料为原料在搅拌机中均匀搅拌3min并压制成型，室温养护后，于1600℃环境下保温3h制得。
10.根据权利要求9所述的一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料的制备方法，其特征在于：所述氮化硅/金属硅/硅铁合金的复配复合材料使用高温固相法合成处理，其具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料，其特征在于：干式捣打料基料包含的组分及重量百分比为：65～85wt.％的白刚玉骨料，6～10wt.％的白刚玉微粉，2～6wt.％的镁砂骨料，2～5wt.％的镁砂微粉，2～5wt.％的α-氧化铝微粉，3～9wt.％的镁铝尖晶石；添加剂以所述干式捣打料基料的总重量为计量基准，占干式捣打料基料总重量的0～5wt.％，所述添加剂为氮化硅/金属硅/硅铁合金的复配复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料，其特征在于：所述白刚玉骨料颗粒级配为：8～5mm的白刚玉骨料占5～30wt.％,5～3mm的白刚玉骨料占20～30wt.％,3～1mm的白刚玉骨料占25～35wt.％,1～0.28mm的白刚玉骨料占25～30wt.％。
3.根据权利要求2所述的一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料，其特征在于：所述镁砂骨料颗粒级配为：1～0.5mm的镁砂骨料占40～52wt.％,0.5～0.088mm的镁砂骨料占48～60wt.％。
4.根据权利要求3所述的一种中频感应炉用高性能刚玉质干式捣打料，其特征在于：所述α-氧化铝微粉选取al2o3含量≥98wt.％，且粒度分布曲线为双峰结构的α-氧化铝微粉，双峰峰值分别为1.12μm和2.13μm。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明晖，齐刚，陈若愚，李佩霖，吕思维，李赛赛，丁懿，李灿华，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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