一種輕量剛玉-尖晶石澆注料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于不定形耐火材料技術領域。具體涉及一種輕量剛玉-尖晶石澆注料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著爐外精煉和連鑄技術的發展，鋼包由原來功能單一的盛裝鋼水容器逐漸轉變為功能復雜的爐外鋼水精煉設備，鋼包的冶煉條件日趨嚴酷，鋼包內襯所用耐火材料的使用條件也越來越苛刻。剛玉-尖晶石澆注料是近幾年發展起來的新品種，由于其良好的高溫性能而得到廣泛應用，先后在日本等國得到普及。隨著耐火材料的技術進步及煉鋼工藝對耐火材料要求的提高，剛玉-尖晶石澆注料已被用于鋼包中使用條件苛刻的部位，如包底沖擊區、RH管、透氣磚系統等，實際應用表明其具有良好的性能和較高的使用壽命。
[0003]在目前的鋼包內襯材料使用過程中主要存在兩個主要問題:(1)內襯材料熱傳導率較高，導致鋼水溫度下降較快，不利于連鑄生產順利進行，對鋼水質量也有較大影響，而且增加了能耗；(2)內襯材料抗熱剝落性能及抗渣性能不夠優異，特別是不同渣系、鋼種等冶煉條件下內襯材料抗渣性能的差異性較大。工作襯耐火材料輕量化是解決上述問題的一個重要研究方向。第一，隔熱耐火材料越靠近工作面，其隔熱節能效果越好，工作襯耐火材料輕量化能有效降低鋼包熱量散失；第二，由于輕量耐火材料中具有較多的氣孔，在溫度劇變時能夠有效容納熱應力，提升材料抗熱剝落性能。因此，工作襯用輕量耐火材料的研究受到耐火材料行業的廣泛關注。特別是輕量化耐火材料由于體積密度較低，氣孔較多，熔渣的擴散通道更多，其渣蝕過程更加復雜。這就要求輕量化耐火材料具有較多的微氣孔和能夠在較廣泛的渣組成條件下形成抗渣防護層的能力，而目前公開的輕量化耐火材料還難以達到要求。
【發明內容】
[0004]本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種顯氣孔率低、閉口氣孔率高、體積密度較小、平均孔徑小、熱導率較低和抗熔渣侵蝕能力強的輕量剛玉-尖晶石澆注料及其制備方法。
[0005]為實現上述任務，本發明所采用的技術方案是:以60~75wt%的等徑微孔剛玉球為骨料，以8~12wt%的電熔白剛玉細粉、2~8wt%的電熔鎂砂細粉、2~8wt%的鎂鋁尖晶石微粉、6~12wt%的α -Α1203微粉、0.5-2.5wt%的氧化鉻微粉和3~7wt%的鋁硅凝膠粉為基質料，所述骨料與所述基質料之和即為原料；以占所述原料0.02-0.08wt%的有機纖維和0.05-0.12wt%的聚羧酸減水劑為外加劑。按所述骨料、所述基質料和所述外加劑的百分含量，先將所述基質料與所述外加劑預混均勻，再加入所述骨料混勻，然后外加占所述原料3~5wt%的水，攪拌均勻，安裝模具，澆注振動成型，在110~200 °C條件下保溫12-48小時，脫模，最后在800~1200°C條件下烘烤24~72小時，制得輕量剛玉-尖晶石澆注料。
[0006]所述等徑微孔剛玉球的制備方法是:以90~99wt%的γ -Α1203微粉和l~10wt%的MgO微粉為原料，外加占所述原料5~15wt%的糖類聚合物，用行星球磨機混合0.05-0.8小時；再加入占所述原料6~20wt%的水，旋轉造粒，即得預制球；將氧化鋁溶膠和P -A1203微粉按照質量比為(0.04~0.1): 1混合成漿體，再將所述漿體均勻地噴灑在預制球的表面，噴灑在預制球表面的漿體厚度與預制球的半徑比為(0.05~0.12): 1 ;然后在110~200°C條件下干燥12~36小時，在超高溫豎窯于1900~2100°C條件下煅燒2~5小時，即得等徑微孔剛玉球。
[0007]所述等徑微孔剛玉球的顆粒級配為:粒徑為7.5-8.5mm的等徑微孔剛玉球占原料25~30wt%，粒徑為4.7~5.3mm的等徑微孔剛玉球占原料10~15wt%，粒徑為2.8~3.2mm的等徑微孔剛玉球占原料12~15wt%，粒徑為0.8-1.2mm的等徑微孔剛玉球占原料13~15wt% ；
等徑微孔剛玉球的體積密度〈3.lg/cm3，顯氣孔率〈6%，球芯孔徑Dm〈1 μ m，球表面孔徑D50〈0.6 μ mD
[0008]所述電熔白剛玉細粉的A1203含量>99wt%，球形度>0.4，粒徑小于74 μπι。
[0009]所述電熔鎂砂細粉的MgO含量>97wt%，球形度>0.4，粒徑小于74 μ m。
[0010]所述鎂鋁尖晶石微粉的A1203含量>72wt%，球形度>0.3，粒徑D 5。小于6 μ m。
[0011 ] 所述α -Α1203微粉的顆粒級配為:粒徑D 5。為2.5-3.5 μ m的a -A1 203微粉占原料4~7wt%,粒徑 D5。為 0.8-1.2 μ m 的 a -A1 203微粉占原料 2~5wt% ； α -Α1 203微粉的 Α1 203含量>99wt%，球形度 >0.3。
[0012]所述氧化絡微粉的Cr203含量>95wt%，球形度>0.3，粒徑D 5。小于10 μ m。
[0013]所述鋁硅凝膠粉中:A1203含量為60~80wt%，S1 2含量為10~20wt% ;鋁硅凝膠粉的顆粒粒徑D5。小于1 μ m。
[0014]所述γ -Α1203微粉的 Α1 203含量 >99.3wt%，粒徑 D 5。〈6 μ m。
[0015]所述MgO微粉的MgO含量>99wt%，粒徑D5。〈6 μ m。
[0016]所述糖類聚合物為糊精、淀粉、甲殼素中的一種以上。
[0017]所述氧化鋁溶膠的分散質含量>25wt%，平均粒徑為20~50nm。
[0018]所述p -A1203微粉的 A1 203含量 >99wt%，粒徑為 D 5。〈6 μ m。
[0019]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:
本發明采用4種不同粒徑的等徑微孔剛玉球和理論上最緊密堆積的氧化鋁、鎂砂等基質粉料，首先在常溫下會形成具有一定孔隙度的顆粒堆積，然后高溫下氧化鋁、鎂砂細粉原位反應形成鎂鋁尖晶石產生膨脹，能恰好填充這些較大的孔隙，將較大的孔隙轉變為小孔，從而形成緊密化基質。本發明制備的輕量剛玉-尖晶石澆注料不僅熱導率低、抗急冷急熱性、抗渣性能優良、強度高，而且澆注料流動性好，顆粒堆積易于控制，原材料消耗低。
[0020]本發明所制備的輕量剛玉-尖晶石澆注料經檢測:顯氣孔率為7~11%，體積密度為
2.6-2.8g/cm3，800°C 導熱系數為 0.3-0.5W/ (ι?.Κ)，使用壽命為 220~300 次。
[0021]因此，本發明所制備的輕量剛玉-尖晶石澆注料具有顯氣孔率低、體積密度較小、熱導率較低、抗熔渣侵蝕能力強和使用壽命長的特點。
【具體實施方式】
[0022]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的描述，并非對保護范圍的限制:
為避免重復，先將本【具體實施方式】所涉及的原料和外加劑統一描述如下，實施例中不再贅述:
所述等徑微孔剛玉球的制備方法是:以90~99wt%的γ -Α1203微粉和l~10wt%的MgO微粉為原料，外加占所述原料5~15wt%的糖類聚合物，用行星球磨機混合0.05-0.8小時；再加入占所述原料6~20wt%的水，旋轉造粒，即得預制球；將氧化鋁溶膠和P -A1203微粉按照質量比為(0.04~0.1): 1混合成漿體，再將所述漿體均勻地噴灑在預制球的表面，噴灑在預制球表面的漿體厚度與預制球的半徑比為(0.05~0.12): 1 ;然后在110~200°C條件下干燥12-36小時，在超高溫豎窯于1900~2100°C條件下煅燒2~5小時，即得等徑微孔剛玉球。
[0023]所述等徑微孔剛玉球的體積密度〈3.lg/cm3,顯氣孔率〈6%，球芯孔徑D5Q〈1 μ m，球表面孔徑D5(j〈0.6 μ??。
[0024]所述電熔白剛玉細粉的Α1203含量>99wt%，球形度>0.4，粒徑小于74 μπι。
[0025]所述電熔鎂砂細粉的MgO含量>97wt%，球形度>0.4，粒徑小于74 μ m。
[0026]所述鎂鋁尖晶石微粉的A1203含量>72wt%，球形度>0.3，粒徑D