一種自結合氧化鈣材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于氧化鈣材料技術領域。尤其涉及一種自結合氧化鈣材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]在冶煉超純凈鋼水和合金時，人們往往希望包襯材料中含有游離的氧化鈣，在和熔體接觸的過程中游離的氧化鈣具有脫出其中硫、磷和吸附氧化物夾雜的能力。在已知的耐火氧化物中，氧化鈣的高溫穩定性最好，它向熔體中的增氧也很少。所以，氧化鈣是最理想的冶煉包襯用耐火材料組分。
[0003]但是，游離的氧化鈣在大氣中易于水化，難以儲備，因此，制備高氧化鈣含量的冶煉材料遇到很大困難。就煉鋼工作襯而言，目前常用的做法是在制備鎂鈣材料過程中直接引入一部分石灰石，即CaCO3,讓石灰石在烘烤與使用過程中原位分解并形成CaO和氣孔。采用這種技術，使得材料在烘烤之前，材料中完全不含游離CaO，徹底避免了因游離CaO存在引起的水化問題，同時，還可以保證中間包工作襯具有一定的氣孔率以滿足鋼水保溫及澆鑄后翻包的需要，而且石灰石高溫分解得到的CaO具有很高的活性，有利于脫S、脫P和吸附鋼中夾雜。并且，采用該技術制備的包襯耐火材料在高溫下形成多孔結構，從而在連鑄過程中可以減少中間包中鋼水的溫降，具有明顯的保溫作用。但是采用這種技術制備的材料中，氧化鈣的含量一般在50%以下，氧化鎂的含量超過半數，因為過高的石灰石加入將引起材料在高溫下的強度急劇下降，無法滿足冶煉需要。而材料中氧化鈣含量的不足將導致其凈化鋼水和合金熔液的效果受到限制。
[0004]有關高純氧化鈣材料的制備也有研究報道，通常的做法是以氧化鈣原料為主要原料，加入氧化鋯、復合稀土、氧化鈦、氧化鐵、氧化鋁、氧化硅等物質作為抗水化劑和燒結劑，通常是采用復合添加的方法，成型后在高溫下進行燒結。采用這種技術得到的氧化鈣材料，降低了氧化鈣材料的高溫性能，同時也會降低材料的高溫穩定性，比如:加入氧化鐵和氧化硅就會導致剛水中總氧含量的增加。
【發明內容】
[0005]本發明旨在克服現有技術不足，目的是提供一種工藝簡單的自結合氧化鈣材料的制備方法，用該方法制備的自結合氧化鈣材料不僅純度更高、化學穩定性和抗水化性能好，且抗熔體侵蝕和滲透性能優良，還能吸附熔體中的夾雜物。
[0006]為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是:先以40~70wt%的氧化鈣顆粒、10~40wt%的氧化I丐細粉和3~20wt%的納米氧化I丐為原料，外加所述原料2~10wt%的二甲基硅油，攪拌2~30分鐘，壓制成型，成型后的坯體放入盛有硅膠的干燥容器中，在封閉環境下自然干燥24小時；再于300~1500°C條件下熱處理8~24小時，自然冷卻后放入盛有二甲基硅油的容器中真空浸漬30分鐘，瀝干，即得自結合氧化鈣材料。
[0007]所述氧化I丐顆粒的CaO含量多95wt% ;粒徑為11~0.2mm。
[0008]所述氧化鈣細粉的CaO含量彡95wt% ;粒徑為1~200 μ m。
[0009]所述納米氧化I丐的CaO含量多95wt% ;粒徑為0.l~100nm。
[0010]所述二甲基硅油為液態，PH值彡7。
[0011]所述真空浸漬的真空度為0.1Pa0
[0012]由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果:
本發明直接采用氧化鈣為原料，避免了因采用石灰石而造成熔體增碳的問題；再者，由于使用納米氧化鈣，在熱處理過程中，納米氧化鈣晶粒會長大，發生燒結并導致材料強度增加，材料內部形成一種自結合狀態；第三，由于沒有引入第二相礦物原料，材料以氧化鈣組份為主，純度更高，能最大程度地提高冶煉對象的純度或潔凈度；最后，熱處理后的氧化鈣材料于真空條件下，在二甲基硅油中浸漬30分鐘，使得二甲基硅油充分包裹在氧化鈣材料的表面，并最終在瀝干過程中于氧化鈣材料表面形成薄膜，避免了氧化鈣材料的水化。
[0013]本發明制備的自結合氧化鈣材料經檢測:體積密度彡2.80g/cm3;耐壓強度彡 40MPa。
[0014]因此，本發明制備的自結合氧化鈣材料不僅純度更高、化學穩定性好和抗水化性能好，且抗熔體侵蝕和滲透性能優良，并能吸附熔體中的夾雜物；本發明可作為超純凈鋼或合金冶煉的內襯材料。
【具體實施方式】
[0015]下面結合【具體實施方式】對本發明做進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
[0016]為避免重復，現將本【具體實施方式】所涉及的技術參數統一描述如下，實施例中不再贅述:
所述氧化1丐顆粒的CaO含量彡95wt% ;粒徑為11~0.2mm。
[0017]所述氧化鈣細粉的CaO含量彡95wt% ;粒徑為1~200 μ m。
[0018]所述納米氧化I丐的CaO含量多95wt% ;粒徑為0.l~100nm。
[0019]所述二甲基硅油為液態，PH值彡7。
[0020]所述真空浸漬的真空度為0.1Pa。
[0021]實施例1
一種自結合氧化鈣材料及其制備方法。本實施例先以40~50wt%的氧化鈣顆粒、30~40wt%的氧化I丐細粉和10~20wt%的納米氧化I丐為原料，外加所述原料2~5wt%的二甲基硅油，攪拌2~10分鐘，壓制成型，成型后的坯體放入盛有硅膠的干燥容器中，在封閉環境下自然干燥24小時；再于300~600°C條件下熱處理20~24小時，自然冷卻后放入盛有二甲基硅油的容器中真空浸漬30分鐘，瀝干，即得自結合氧化鈣材料。
[0022]本實施例制備的自結合氧化鈣材料經檢測:體積密度2.80g/cm3;耐壓強度40MPa。
[0023]實施例2
一種自結合氧化鈣材料及其制備方法。本實施例先以60~70wt%的氧化鈣顆粒、20~30wt%的氧化I丐細粉和3~10wt%的納米氧化I丐為原料，外加所述原料8~10wt%的二甲基硅油，攪拌10~18分鐘，壓制成型，成型后的坯體放入盛有硅膠的干燥容器中，在封閉環境下自然干燥24小時；再于600~1000°C條件下熱處理14~20小時，自然冷卻后放入盛有二甲基硅油的容器中真空浸漬30分鐘，瀝干，即得自結合氧化鈣材料。
[0024]本實施例制備的自結合氧化鈣材料經檢測:體積密度2.90g/cm3;耐壓強度45MPa。
[0025]實施例3
一種自結合氧化鈣材料及其制備方法。本實施例先以50~60wt%的氧化鈣顆粒、20~30wt%的氧化I丐細粉和10~20wt%的納米氧化I丐為原料，外加所述原料5~8wt%的二甲基硅油，攪拌18~30分鐘，壓制成型，成型后的坯體放入盛有硅膠的干燥容器中，在封閉環境下自然干燥24小時；再于1000~1500°C條件下熱處理8~14小時，自然冷卻后放入盛有二甲基硅油的容器中真空浸漬30分鐘，瀝干，即得自結合氧化鈣材料。
[0026]本實施例制備的自結合氧化鈣材料經檢測:體積密度3.00g/cm3;耐壓強度50MPa。
[0027]實施例4
一種自結合氧化鈣材料及其制備方法。本實施例先以60~70wt%的氧化鈣顆粒、10~20wt%的氧化I丐細粉和10~20wt%的納米氧化I丐為原料，外加所述原料2~5wt%的二甲基硅油，攪拌10~20分鐘，壓制成型，成型后的坯體放入盛有硅膠的干燥容器中，在封閉環境下自然干燥24小時；再于1000~1500°C條件下熱處理18~24小時，自然冷卻后放入盛有二甲基硅油的容器中真空浸漬30分鐘，瀝干，即得自結合氧化鈣材料。
[0028]本實施例制備的自結合氧化鈣材料經檢測:體積密度3.05g/cm3;耐壓強度55MPa0
[0029]
本【具體實施方式】與現有技術相比具有如下積極效果:
本【具體實施方式】直接采用氧化鈣為原料，避免了因采用石灰石而造成熔體增碳的問題；再者，由于使用納米氧化鈣，在熱處理過程中，納米氧化鈣晶粒會長大，發生燒結并導致材料強度增加，材料內部形成一種自結合狀態；第三，由于沒有引入第二相礦物原料，材料以氧化鈣組份為主，純度更高，能最大程度地提高冶煉對象的純度或潔凈度；最后，熱處理后的氧化鈣材料于真空條件下，在二甲基硅油中浸漬30分鐘，使得二甲基硅油充分包裹在氧化鈣材料的表面，并最終在瀝干過程中于氧化鈣材料表面形成薄膜，避免了氧化鈣材料的水化。
[0030]本【具體實施方式】制備氧化鈣材料經檢測:體積密度彡2.80g/cm3;耐壓強度彡 40MPa。
[0031]因此，本【具體實施方式】制備的自結合氧化鈣材料不僅純度高、化學穩定性好和抗水化性能好，且抗熔體侵蝕和滲透性能優良，并能吸附熔體中的夾雜物；本【具體實施方式】可作為超純凈鋼或合金冶煉的內襯材料。
【主權項】
1.一種自結合氧化I丐材料的制備方法，其特征在于先以40~70wt%的氧化|丐顆粒、10~40wt%的氧化I丐細粉和3~20wt%的納米氧化I丐為原料，外加所述原料2~10wt%的二甲基硅油，攪拌2~30分鐘，壓制成型，成型后的坯體放入盛有硅膠的干燥容器中，在封閉環境下自然干燥24小時；再于300~1500°C條件下熱處理8~24小時，自然冷卻后放入盛有二甲基硅油的容器中真空浸漬30分鐘，瀝干，即得自結合氧化鈣材料。2.根據權利要求1所述的自結合氧化鈣材料的制備方法，其特征在于所述氧化鈣顆粒的CaO含量彡95wt% ;粒徑為11~0.2_。3.根據權利要求1所述的自結合氧化鈣材料的制備方法，其特征在于所述氧化鈣細粉的CaO含量彡95wt% ;粒徑為1~200 μ m。4.根據權利要求1所述的自結合氧化鈣材料的制備方法，其特征在于所述納米氧化鈣的CaO含量彡95wt% ;粒徑為0.l~100nm。5.根據權利要求1所述的自結合氧化鈣材料的制備方法，其特征在于所述二甲基硅油為液態，PH值彡7。6.根據權利要求1所述的自結合氧化鈣材料的制備方法，其特征在于所述真空浸漬的真空度為0.1Pa07.—種自結合氧化鈣材料，其特征在于所述自結合氧化鈣材料是根據權利要求1~6項中任一項所述的自結合氧化鈣材料的制備方法所制備的自結合氧化鈣材料。
【專利摘要】本發明涉及一種自結合氧化鈣材料及其制備方法。其技術方案是：先以40~70wt%的氧化鈣顆粒、10~40wt%的氧化鈣細粉和3~20wt%的納米氧化鈣為原料，外加所述原料2~10wt%的二甲基硅油，攪拌2~30分鐘，壓制成型，成型后的坯體放入盛有硅膠的干燥容器中，在封閉環境下自然干燥24小時；再于300~1500℃條件下熱處理8~24小時，自然冷卻后放入盛有二甲基硅油的容器中真空浸漬30分鐘，瀝干，即得自結合氧化鈣材料。本發明制備工藝簡單，所制備的自結合氧化鈣材料不僅純度更高、化學穩定性和抗水化性能好，且抗熔體侵蝕和滲透性能優良，并能吸附熔體中的夾雜物。可作為超純凈鋼或合金冶煉的內襯材料。
【IPC分類】C04B35/622, C04B35/057, C04B41/84
【公開號】CN105130403
【申請號】CN201510498758
【發明人】魏耀武, 張濤, 李楠, 鄢文, 韓兵強
【申請人】武漢科技大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月14日