專利名稱：一種微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于剛玉-六鋁酸鈣質(zhì)耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著爐外精煉和連鑄技術(shù)的發(fā)展，鋼包由原來功能單一的盛裝鋼水容器逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ軓?fù)雜的爐外鋼水精煉設(shè)備。為了滿足實際生產(chǎn)要求，國內(nèi)鋼包內(nèi)襯材料現(xiàn)普遍采用招續(xù)碳磚和iil招尖晶石碳磚。米用招續(xù)碳磚和iil招尖晶石碳磚作為內(nèi)襯材料，一方面對鋼水增碳作用明顯，不利于潔凈鋼和低碳鋼的生產(chǎn)；另一方面，其熱傳導(dǎo)率較高，鋼水溫度下降較快，不利于連鑄生產(chǎn)順利進(jìn)行，而且增加了加熱成本。
傳統(tǒng)隔熱耐火材料的抗侵蝕能力、強度與耐磨性都較差，常不直接用作工作面，而是放在工作面后面作為保溫層，但是隔熱耐火材料越靠近工作面，它的隔熱節(jié)能效果越好。隨著對節(jié)能減排要求的提高，對于能在工作面直接使用的高強度、耐高溫、抗侵蝕的隔熱耐火材料的開發(fā)研究應(yīng)受到人們的重視。接觸鋼包內(nèi)襯的耐火材料不僅要承受很高的溫度，而且需要抵抗鋼液鋼渣對其的沖刷和侵蝕，所以對耐火材料的性能提出更高的要求。現(xiàn)在國內(nèi)外生產(chǎn)的輕質(zhì)材料節(jié)能效果較好，但是大都孔隙率高，空隙較大，不能起到抵抗侵蝕沖刷的作用，很難用在使用條件苛刻的鋼包內(nèi)襯材料中。六鋁酸鈣屬于六方晶系，垂直于C軸方向具有優(yōu)先形成片狀或板狀晶體的特征，是一種具有較強抗水化和抗高溫熔渣侵蝕的鋁鈣系耐高溫化合物，其熔點為1875°C，其本身具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)(LTWO^Kr1),較低的熱膨脹系數(shù)(8. OX KTfV1)，與Al2O3的熱膨脹系數(shù)(8. 6 X IO-fV1)相近，兩材料膨脹失配可能性低，能任意混合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)旨在克服已有技術(shù)缺陷，提供一種顯氣孔率和板狀剛玉相似，強度相對板狀剛玉不減，但是質(zhì)輕、熱導(dǎo)率較低、耐沖刷、抗侵蝕且具有優(yōu)良抗熱震性能的微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料及其制備方法。為實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是以94、8wt%的氧化鋁細(xì)粉或氫氧化鋁細(xì)粉作為鋁源，以廣6#%碳酸鈣細(xì)粉或氫氧化鈣細(xì)粉作為鈣源，再外加上述原料總量3(T60wt%的水，混合，在球磨機上濕磨0. 5 2小時，待濕磨料漿凝固，在11(T200°C條件下保溫12 48小時，然后在175(Tl900°C條件下保溫3飛小時，燒后產(chǎn)物破碎后即得到微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料。在上述技術(shù)方案中鋁源為氧化鋁細(xì)粉或氫氧化鋁細(xì)粉中的一種或一種以上；氧化鋁細(xì)粉的Al2O3含量>99wt%，粒徑〈O. Olmm ;氫氧化鋁細(xì)粉的Al (OH) 3的含量>98wt%，粒徑〈O. 02mm ;鈣源為碳酸鈣細(xì)粉或氫氧化鈣細(xì)粉中的一種或一種以上；碳酸鈣細(xì)粉的CaCO3含量>98wt%,粒徑〈O. 045mm ;氫氧化I丐細(xì)粉的Ca (OH) 2的含量>98wt%,粒徑〈O. 045mm ;球磨機的研磨球為剛玉質(zhì)球。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明采用濕法研磨工藝，將鈣源、鋁源充分混合，使鋁源和鈣源通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的六鋁酸鈣，均勻分散在剛玉中，利用六鋁酸鈣微孔片狀結(jié)構(gòu)特性及其與剛玉熱膨脹系數(shù)的匹配性，獲得微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料。本發(fā)明所制備的微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料其體積密度為2. 9
3.3g/cm3，顯氣孔率為3 8%，平均孔徑為0. 5 10 y m。因此，該法所制備的微孔剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料具有顯氣孔率低、體積密度小、孔徑小、強度高、耐沖刷、抗侵蝕、熱導(dǎo)率低和抗熱震性能優(yōu)異的特點。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對保護(hù)范圍的限制
為避免重復(fù)，先將本具體實施方式
所涉及的原料和工藝參數(shù)統(tǒng)一描述如下，實施例中
不再重復(fù)鋁源為氧化鋁細(xì)粉或氫氧化鋁細(xì)粉中的一種或一種以上；氧化鋁細(xì)粉的Al2O3含量>99wt%，粒徑〈O. Olmm ;氫氧化鋁細(xì)粉的Al (OH)3的含量>98wt%，粒徑〈O. 02mm ;鈣源為碳酸鈣細(xì)粉或氫氧化鈣細(xì)粉中的一種或一種以上；碳酸鈣細(xì)粉的CaCO3含量>98wt%，粒徑〈O. 045mm ;氫氧化鈣細(xì)粉的Ca (OH) 2的含量>98wt%，粒徑〈O. 045mm ;球磨機的研磨球為剛玉質(zhì)球。實施例I
一種微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料及其制備方法。以94、6wt%的氧化鋁細(xì)粉作為鋁源，以3飛wt%碳酸鈣細(xì)粉作為鈣源，再外加上述原料總量3(T40wt%的水，混合，在球磨機上濕磨0. 5^1小時，待濕磨料漿凝固，在11(T16(TC條件下保溫24 48小時，然后在175(T180(TC條件下保溫:T4小時，燒后產(chǎn)物破碎后即得到微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料。本實施例所制得的微孔剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料其體積密度為2. 9
3.Og/cm3，顯氣孔率為6 8%，平均孔徑為7 10 ii m。實施例2
一種微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料及其制備方法。以96、8wt%的氧化鋁細(xì)粉作為鋁源，以f4wt%碳酸鈣細(xì)粉作為鈣源，再外加上述原料總量4(T50wt%的水，混合，在球磨機上濕磨廣I. 5小時，待濕磨料漿凝固，在15(T20(TC條件下保溫12 24小時，然后在180(T185(TC條件下保溫4飛小時，燒后產(chǎn)物破碎后即得到微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料。本實施例所制得的微孔剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料其體積密度為3. 0
3.lg/cm3，顯氣孔率為5 7%，平均孔徑為4 7 ii m。實施例3
一種微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料及其制備方法。以94、6wt%的氧化鋁細(xì) 粉作為鋁源，以3飛wt%氫氧化鈣細(xì)粉作為鈣源，再外加上述原料總量5(T60wt%的水，混合，在球磨機上濕磨I. 5^2小時，待濕磨料漿凝固，在11(T160°C條件下保溫24 48小時，然后在185(T190(TC條件下保溫:T4小時，燒后產(chǎn)物破碎后即得到微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料。本實施例所制得的微孔剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料其體積密度為3. I
3.2g/cm3,顯氣孔率為4 6%,平均孔徑為2 4 y m。實 施例4
一種微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料及其制備方法。以96、8wt%的氧化鋁細(xì)粉作為鋁源，以廣4被％氫氧化鈣細(xì)粉作為鈣源，再外加上述原料總量4(T50wt%的水，混合，在球磨機上濕磨廣I. 5小時，待濕磨料漿凝固，在15(T20(TC條件下保溫12 24小時，然后在180(T185(TC條件下保溫4飛小時，燒后產(chǎn)物破碎后即得到微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料。本實施例所制得的微孔剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料其體積密度為3. 2
3.3g/cm3，顯氣孔率為3 5%，平均孔徑為0. 5 2 y m。實施例5
一種微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料及其制備方法。以94、6wt%的氫氧化鋁細(xì)粉作為鋁源，以3飛被％碳酸鈣細(xì)粉作為鈣源，再外加上述原料總量3(T40wt%的水，混合，在球磨機上濕磨0. 5 1小時，待濕磨料漿凝固，在11(T16(TC條件下保溫24 48小時，然后在175(T180(TC條件下保溫:T4小時，燒后產(chǎn)物破碎后即得到微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料。本實施例所制得的微孔剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料其體積密度為3. 0
3.lg/cm3,顯氣孔率為4 6%,平均孔徑為4 6 ii m。實施例6
一種微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料及其制備方法。以96、8wt%的氫氧化鋁細(xì)粉作為鋁源，以f4wt%碳酸鈣細(xì)粉作為鈣源，再外加上述原料總量4(T50wt%的水，混合，在球磨機上濕磨廣I. 5小時，待濕磨料漿凝固，在15(T20(TC條件下保溫12 24小時，然后在180(T185(TC條件下保溫4飛小時，燒后產(chǎn)物破碎后即得到微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料。本實施例所制得的微孔剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料其體積密度為2. 9
3.Og/cm3,顯氣孔率為3 4%,平均孔徑為8 10 ii m。實施例7
一種微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料及其制備方法。以94、6wt%的氫氧化鋁細(xì)粉作為鋁源，以3飛wt%氫氧化鈣細(xì)粉作為鈣源，再外加上述原料總量5(T60wt%的水，混合，在球磨機上濕磨I. 5^2小時，待濕磨料漿凝固，在11(T16(TC條件下保溫24 48小時，然后在185(T190(TC條件下保溫:T4小時，燒后產(chǎn)物破碎后即得到微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料。本實施例所制得的微孔剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料其體積密度為3. 2
3.3g/cm3，顯氣孔率為6 7%，平均孔徑為0. 5 4 y m。實施例8
一種微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料及其制備方法。以96、8wt%的氫氧化鋁細(xì)粉作為鋁源，以廣4wt%氫氧化鈣細(xì)粉作為鈣源，再外加上述原料總量4(T50wt%的水，混合，在球磨機上濕磨廣I. 5小時，待濕磨料漿凝固，在15(T20(TC條件下保溫12 24小時，然 后在180(Γ1850 條件下保溫4飛小時，燒后產(chǎn)物破碎后即得到微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù) 合耐火原料。本實施例所制得的微孔剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料其體積密度為3. I 3. 2g/cm3，顯氣孔率為7 8%，平均孔徑為5 8 μ m。
本具體實施方式
主要采用濕法研磨工藝，將鈣源、鋁源充分混合，使鋁源和鈣源通過化 學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的六鋁酸鈣，均勻分散在剛玉中，利用六鋁酸鈣微孔片狀結(jié)構(gòu)特性及其與剛玉 熱膨脹系數(shù)的匹配性，獲得微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料。本發(fā)明所制備的微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料其體積密度為2. 9 3. 3g/cm3，顯氣孔率為3 8%，平均孔徑為O. 5 10 μ m。因此，該法所制備的微孔剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料具有顯氣孔率低、體積密 度小、孔徑小、強度高、耐沖刷、抗侵蝕、熱導(dǎo)率低和抗熱震性能優(yōu)異的特點。
權(quán)利要求
1.一種微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料的制備方法，其特征在于以94、8被％的氧化鋁細(xì)粉或氫氧化鋁細(xì)粉作為鋁源，以廣6#%碳酸鈣細(xì)粉或氫氧化鈣細(xì)粉作為鈣源，再外加上述原料總量3(T60wt%的水，混合，在球磨機上濕磨0. 5^2小時，待濕磨料漿凝固，在11(T200°C條件下保溫12 48小時，然后在175(Tl900°C條件下保溫:T5小時，燒后產(chǎn)物破碎后即得到微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料的制備方法，其特征在于所述的鋁源為氧化鋁細(xì)粉或氫氧化鋁細(xì)粉中的一種或一種以上；氧化鋁細(xì)粉的Al2O3含量>99wt%，粒徑〈O. Olmm ;氫氧化鋁細(xì)粉的Al (OH) 3的含量>98wt%，粒徑〈O. 02mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料的制備方法，其特征在于所述的鈣源為碳酸鈣細(xì)粉或氫氧化鈣細(xì)粉中的一種或一種以上；碳酸鈣細(xì)粉的CaCO3含量>98wt%，粒徑〈O. 045mm ;氫氧化鈣細(xì)粉的Ca(OH)2的含量>98wt%，粒徑〈O. 045mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料的制備方法，其特征在于所述的球磨機的研磨球為剛玉質(zhì)球。
5.根據(jù)權(quán)利要求書r4所述的微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料的制備方法所制備的微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料及其制備方法。其技術(shù)方案是以94~98wt%的氧化鋁細(xì)粉或氫氧化鋁細(xì)粉作為鋁源，以1~6wt%碳酸鈣細(xì)粉或氫氧化鈣細(xì)粉作為鈣源，再外加上述原料總量30~60wt%的水，混合，在球磨機上濕磨0.5~2小時，待濕磨料漿凝固，在110~200℃條件下保溫12~48小時，然后在1750~1900℃條件下保溫3~5小時，燒后產(chǎn)物破碎后即得到微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料。該法所制備的微孔高強剛玉-六鋁酸鈣復(fù)合耐火原料具有抗渣性強、抗熱震性及隔熱性能優(yōu)異等特點，能用于鋼包等接觸鋼水的部位，亦可用于其它采用剛玉為原料的耐火材料中取代剛玉，提高材料使用壽命，并降低能耗。
文檔編號C04B35/622GK102718514SQ20121021812
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者張家勤, 李正坤, 杜博, 顧華志, 黃奧 申請人:江蘇晶鑫高溫材料有限公司