CN101462886A - 一种Al2O3-MgO系耐火材料浇注料及其制备方法 - Google Patents

一种Al2O3-MgO系耐火材料浇注料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明具体涉及一种Al2O3－MgO系耐火材料浇注料及其制备方法。采用的技术方案是：先将65～75wt％的刚玉颗粒料、10～30wt％的氧化铝或尖晶石细粉、3～10％的氧化铝或尖晶石微粉和1～6wt％的结合剂混合，外加上述混合料0～1wt％的添加剂、0.02～0.1wt％的有机纤维和4～6wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护10～30小时，脱模。本发明所制备的浇注料，在常温下，微粉与水产生凝结作用，产生较大的粘结强度，高温下微粉相互反应形成分布均匀的尖晶石，具有自结合的特点，使得铝镁系浇注料的性能更加优良。制备的浇注料经检测：110℃×24h后，体积密度为3.0～3.32g/cm3，耐压强度为30～50MPa；且价格相对低廉。

Description

一种Al2O3-MgO系耐火材料浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料浇注料技术领域。具体涉及一种Al2O3-MgO系耐火材料浇注料及其制备方法。
专利背景
铝尖晶石浇注料用作钢包内衬材料，具有良好的耐蚀性和耐结构剥落性。但是，长期在1600℃以上的高温气氛中使用，工作面附近由于渣的渗透及过烧结等而玻璃化，仍不能获得充分的耐用性。为了改善铝尖晶石浇注料的性能，在铝镁浇注料中加入氧化镁细粉，通过高温下原位生成尖晶石增强材料的组织结构，可以有效地抑制渣渗透，提高其抗渣性，延长钢包的使用寿命。
铝镁浇注料所采用的结合剂是多种多样的，如铝酸钙水泥、硅微粉、水合氧化铝、铝凝胶粉等。不同的结合剂对浇注料的性能产生不同的影响。
由于水泥结合铝镁浇注料在高温下使用时会形成低熔点相，如钙铝黄长石，而限制了它的使用。采用硅微粉作结合剂，铝镁浇注料在高温下同样容易与熔渣反应生成低熔物。这也影响了硅微粉结合铝镁浇注料的耐用性。
以水合性氧化铝或铝凝胶粉取代铝酸钙水泥、氧化硅微粉作为铝镁系浇注料的结合剂，减少浇注料高温下与熔渣形成低熔物，有利于浇注料抗渣性能提高。但是，采用ρ-Al2O3作结合剂，是利用其在常温下自发水化，水化后形成三羟铝石(Al(OH)3)和勃姆石凝胶(AlOOH)，从而起到胶结和硬化作用。因此，存放过程中ρ-Al2O3也非常容易吸收空气中的水分而失去或部分失去结合性能，从而导致浇注料性能不稳定。铝凝胶结合，不同于传统结合剂，它的结合强度来自凝胶，凝胶不含化学结合水，干燥过程简单快速，并且，因为胶体粘性较好，在低温下凝胶结合衬里材料的透气性较好，这有利于水分的排除，使抗热震性能提高，其主要问题是价格偏高，影响其工业推广。
此外，为了充分利用镁铝尖晶石吸收渣中FeO、MnO的特性，进一步提高Al2O3-MgO系浇注料抗渣性能，有向浇注料中引入镁铝尖晶石微粉。但同样因为价格问题较难得到工业应用。
用氧化镁微粉作Al2O3-MgO系浇注料结合剂，低温下依靠MgO水化产生结合，随着温度的提高，MgO与Al2O3发生反应生成尖晶石，并且，因为氧化镁微粉细度小，分散性好，与Al2O3反应生成的尖晶石分布均匀，所以，采用价格相对低廉的氧化镁微粉作结合剂不会引入别的杂质而起到与ρ-Al2O3或铝凝胶粉自结合的效果，同时生成的尖晶石又可达到取代价格较贵的尖晶石微粉的目的。
发明内容
本发明旨在克服上述已有技术的缺陷，目的是提供一种性能优良、成本较低的Al2O3-MgO系耐火材料浇注料及其制备方法。
为完成上述任务，本发明采用的技术方案是：先将65～75wt％的刚玉颗粒料、10～30wt％的氧化铝或尖晶石细粉、3～10％的氧化铝或尖晶石微粉和1～6wt％的结合剂混合，外加上述混合料0～1wt％的添加剂、0.02～0.1wt％的有机纤维和4～6wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护10～30小时，脱模。
所述的刚玉颗粒料是：Al2O3含量为93～99wt％，体积密度为3.40～3.80g/cm3；刚玉的颗粒级配：粒度是20～10mm的为25～35wt％、粒度是8～3mm的为21～31wt％、粒度是3～0.088mm的为35～45wt％。
所述的氧化铝是：Al2O3含量为98～99wt％，真密度为3.20～3.50g/cm3；氧化铝细粉≤0.088mm，氧化铝微粉≤10μm。
所述的尖晶石是：Al2O3+MgO合量为98～99wt％，真密度为3.20～3.30g/cm3；尖晶石细粉≤0.088mm，尖晶石微粉≤20μm。
所述的添加剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、改性聚乙二醇、聚乙二醇、金属铝粉中的一种以上。
所述的结合剂或为氧化镁微粉、或为氧化镁微粉与ρ-Al2O3微粉的混合粉、或为氧化镁微粉与铝凝胶微粉的混合粉。
其中：氧化镁微粉是：MgO含量为78～99wt％，真密度为3.20～3.60g/cm3，平均粒度≤20μm；ρ-Al2O3微粉是：Al2O3含量≥98wt％，真密度≥3.60g/cm3，平均粒度≤20μm；铝凝胶微粉是：Al2O3含量≥80wt％，真密度为3.20～3.60g/cm3，平均粒度≤20μm。
由于采用上述技术方案，本发明直接采用氧化镁微粉与Al2O3-MgO系原料、氧化铝微粉等混合制成浇注料。在常温下，微粉与水产生凝结作用，产生较大的粘结强度，高温下氧化镁微粉和氧化铝微粉反应形成分布均匀的尖晶石。本发明所制备的Al2O3-MgO系耐火材料浇注料具有自结合的特点，使得铝镁系浇注料的性能更加优良。所制备的浇注料经检测：110℃×24h后，体积密度为3.0～3.32g/cm3，耐压强度为30～50MPa；且价格相对低廉。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的描述，而非对本发明保护范围的限制。
实施例1
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将65～70wt％的刚玉颗粒料、20～30wt％的氧化铝细粉、3～7％的氧化铝微粉和1～3wt％的氧化镁微粉混合，外加上述混合料0.3～1wt％的添加剂、0.03～0.06wt％的有机纤维和4～4.5wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护10～12小时，脱模。
所述的刚玉颗粒料是：Al2O3含量为93～96wt％，体积密度为3.40～3.60g/cm3；刚玉的颗粒级配：粒度是20～10mm的为25～35wt％、粒度是8～3mm的为21～31wt％、粒度是3～0.088mm的为35～45wt％。
所述的氧化铝是：Al2O3含量为98～99wt％，真密度为3.20～3.50g/cm3；氧化铝细粉≤0.088mm，氧化铝微粉≤10μm。
所述的尖晶石是：Al2O3+MgO合量为98～99wt％，真密度为3.20～3.30g/cm3；尖晶石细粉≤0.088mm，尖晶石微粉≤20μm。
所述的添加剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、改性聚乙二醇、聚乙二醇和金属铝粉。
其中：氧化镁微粉是：MgO含量为78～88wt％，真密度为3.20～3.40g/cm3，平均粒度≤20μm；ρ-Al2O3微粉是：Al2O3含量≥98wt％，真密度≥3.60g/cm3，平均粒度≤20μm；铝凝胶微粉是：Al2O3含量≥80wt％，真密度为3.20～3.60g/cm3，平均粒度≤20μm。
实施例2
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将65～70wt％的刚玉颗粒料、24～29wt％的氧化铝细粉、3～7％的尖晶石微粉、1～3wt％的氧化镁微粉和1～3wt％的铝凝胶微粉混合，外加上述混合料0.3～0.85wt％的添加剂、0.02～0.06wt％的有机纤维和4～5wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护12～16小时，脱模。
所述的添加剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、改性聚乙二醇和金属铝粉。
其它同实施例1.
实施例3
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将65～70wt％的刚玉颗粒料、24～29wt％的氧化铝细粉、3～7％的尖晶石微粉、1～3wt％的氧化镁微粉和1～3wt％的ρ-Al2O3微粉混合，外加上述混合料0.21～0.55wt％的添加剂、0.06～0.1wt％的有机纤维和4～5wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护16～20小时，脱模。
所述的添加剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、聚乙二醇和金属铝粉。
其它同实施例1.
实施例4
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将65～70wt％的刚玉颗粒料、22～27wt％的尖晶石细粉、3～7％的氧化铝微粉、3～6wt％的氧化镁微粉混合，外加上述混合料0.16～0.45wt％的添加剂、0.02～0.06wt％的有机纤维和5～5.5wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护20～24小时，脱模。
所述的添加剂为三聚磷酸钠、聚乙二醇和金属铝粉。
其它同实施例1.
实施例5
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将65～70wt％的刚玉颗粒料、22～27wt％的尖晶石细粉、3～7％的尖晶石微粉、3～4.5wt％的氧化镁微粉和1～1.5wt％铝凝胶微粉混合，外加上述混合料0.16～0.45wt％的添加剂、0.05～0.08wt％的有机纤维和5～5.5wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护24～28小时，脱模。
所述的添加剂为三聚磷酸钠、聚乙二醇和改性聚乙二醇。
其它同实施例1.
实施例6
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将70～75wt％的刚玉颗粒料、18～24wt％的氧化铝细粉、3～9％的尖晶石微粉、1～3wt％的氧化镁微粉和1～3wt％的ρ-Al2O3微粉混合，外加上述混合料0.16～0.65wt％的添加剂、0.07～0.1wt％的有机纤维和5～5.5wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护28～30小时，脱模。
所述的添加剂为六偏磷酸钠、改性聚乙二醇和金属铝粉。
其它同实施例1.
实施例7
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将70～75wt％的刚玉颗粒料、10～20wt％的氧化铝细粉、7～10％的氧化铝微粉、3～6wt％的氧化镁微粉混合，外加上述混合料0.13～0.58wt％的三聚磷酸钠和金属铝粉、0.05～0.10wt％的有机纤维和5～6wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护24～26小时，脱模。
其它同实施例1.
实施例8
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将65～70wt％的刚玉颗粒料、20～30wt％的氧化铝细粉、3～7％的氧化铝微粉和1～3wt％的氧化镁微粉混合，外加上述混合料0.03～0.06wt％的有机纤维和5.8～6wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护28～30小时，脱模。
其它同实施例1.
实施例9
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将72～75wt％的刚玉颗粒料、13～22wt％的氧化铝细粉、4～8％的尖晶石微粉和2～5wt％的氧化镁微粉混合，外加上述混合料0.15～0.6wt％的六偏磷酸钠和改性聚乙二醇、0.06～0.1wt％的有机纤维和5～6wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护22～24小时，脱模。
所述的刚玉颗粒料是：Al2O3含量为96～99wt％，体积密度为3.60～3.80g/cm3；刚玉的颗粒级配：粒度是20～10mm的为25～35wt％、粒度是8～3mm的为21～31wt％、粒度是3～0.088mm的为35～45wt％。
所述的氧化铝是：Al2O3含量为98～99wt％，真密度为3.20～3.50g/cm3；氧化铝细粉≤0.088mm，氧化铝微粉≤10μm。
所述的尖晶石是：Al2O3+MgO合量为98～99wt％，真密度为3.20～3.30g/cm3；尖晶石细粉≤0.088mm，尖晶石微粉≤20μm。
所述的结合剂或为微粉、或为氧化镁微粉与ρ-Al2O3微粉的混合粉、或为氧化镁微粉与铝凝胶微粉的混合粉。
其中：氧化镁微粉是：MgO含量为88～99wt％，真密度为3.40～3.60g/cm3，平均粒度≤20μm；ρ-Al2O3微粉是：Al2O3含量≥98wt％，真密度≥3.60g/cm3，平均粒度≤20μm；铝凝胶微粉是：Al2O3含量≥80wt％，真密度为3.20～3.60g/cm3，平均粒度≤20μm。
实施例10
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将67～72wt％的刚玉颗粒料、18～25wt％的尖晶石细粉、5～10％的氧化铝微粉和2～4wt％的氧化镁微粉混合，外加上述混合料0.14～0.58wt％的聚乙二醇和金属铝粉、0.03～0.07wt％的有机纤维和5.5～6wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护10～12小时，脱模。
其它同实施例9
实施例11
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将66～71wt％的刚玉颗粒料、16～21wt％的尖晶石细粉、4～8％的尖晶石微粉、2～4wt％的氧化镁微粉和1～2wt％的ρ-Al2O3微粉混合，外加上述混合料0.14～0.58wt％的聚乙二醇和三聚磷酸钠、0.02～0.05wt％的有机纤维和5.5～6wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护12～16小时，脱模。
其它同实施例9
实施例12
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将66～71wt％的刚玉颗粒料、16～21wt％的氧化铝细粉、4～8％的氧化铝微粉、2～4wt％的氧化镁微粉和1～2wt％的铝凝胶微粉混合，外加上述混合料0.04～0.08wt％的聚乙二醇、0.05～0.1wt％的有机纤维和5.5～6wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护18～20小时，脱模。
其它同实施例9
实施例13
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将68～72wt％的刚玉颗粒料、15～19wt％的氧化铝细粉、3～7％的尖晶石微粉、3～6wt％的氧化镁微粉混合，外加上述混合料0.1～0.5wt％的三聚磷酸钠、0.06～0.1wt％的有机纤维和5～6wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护20～24小时，脱模。
其它同实施例9
实施例14
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将71～75wt％的刚玉颗粒料、10～15wt％的尖晶石细粉、7～10％的氧化铝微粉、3～4.5wt％的氧化镁微粉和1～1.5wt％的ρ-Al2O3微粉混合，外加上述混合料0.1～0.5wt％的改性聚乙二醇、0.03～0.07wt％的有机纤维和5.5～6wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护24～26小时，脱模。
其它同实施例9
实施例15
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将67～71wt％的刚玉颗粒料、14～20wt％的尖晶石细粉、5～10％的氧化铝微粉、2～5wt％的氧化镁微粉和0.5～1wt％的铝凝胶微粉混合，外加上述混合料0.1～0.5wt％的六偏磷酸钠、0.03～0.06wt％的有机纤维和5.5～6wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护26～28小时，脱模。
其它同实施例9
实施例16
一种Al2O3-MgO系浇注料及其制备方法。先将70～75wt％的刚玉颗粒料、20～25wt％的尖晶石细粉、4～9％的氧化铝微粉、1～3wt％的氧化镁微粉混合，外加上述混合料0.04～0.08wt％的金属铝粉、0.03～0.06wt％的有机纤维和5.5～6wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护28～30小时，脱模。
其它同实施例9
本实施例1～16均直接采用氧化镁微粉与Al2O3-MgO系原料、氧化铝微粉等混合制成浇注料。在常温下，微粉与水产生凝结作用，产生较大的粘结强度，高温下氧化镁微粉和氧化铝微粉反应形成分布均匀的尖晶石。所制备的Al2O3-MgO系耐火材料浇注料具有自结合的特点，使得铝镁系浇注料的性能更加优良。本具体实施方式所制备的浇注料经检测：110℃×24h后，体积密度为3.0～3.32g/cm3，耐压强度为30～50MPa；且价格相对低廉。

Claims (10)

1、一种Al2O3-MgO系耐火材料浇注料的制备方法，其特征在于先将65～75wt％的刚玉颗粒料、10～30wt％的氧化铝或尖晶石细粉、3～10％的氧化铝或尖晶石微粉和1～6wt％的结合剂混合，外加上述混合料0～1wt％的添加剂、0.02～0.1wt％的有机纤维和4～6wt％的水，搅拌均匀后振动成型，然后在室温条件下养护10～30小时，脱模。
2、根据权利要求1所述的Al2O3-MgO系耐火材料浇注料的制备方法，其特征在于所述的刚玉颗粒料是：Al2O3含量为93～99wt％，体积密度为3.40～3.80g/cm3；刚玉的颗粒级配：粒度是20～10mm为25～35wt％、粒度是8～3mm为21～31wt％、粒度是3～0.088mm为35～45wt％。
3、根据权利要求1所述的Al2O3-MgO系耐火材料浇注料的制备方法，其特征在于所述的氧化铝是：Al2O3含量为98～99wt％，真密度为3.20～3.50g/cm3；氧化铝细粉≤0.088mm，氧化铝微粉≤10μm。
4、根据权利要求1所述的Al2O3-MgO系耐火材料浇注料的制备方法，其特征在于所述的尖晶石是：Al2O3+MgO合量为98～99wt％，真密度为3.203.30g/cm3；尖晶石细粉≤0.088mm，尖晶石微粉≤20μm。
5、根据权利要求1所述的Al2O3-MgO系耐火材料浇注料的制备方法，其特征在于所述的添加剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、改性聚乙二醇、聚乙二醇、金属铝粉中的一种以上。
6、根据权利要求1所述的Al2O3-MgO系耐火材料浇注料的制备方法，其特征在于所述的结合剂或为氧化镁微粉、或为氧化镁微粉与ρ-Al2O3微粉的混合粉、或为氧化镁微粉与铝凝胶微粉的混合粉。
7、根据权利要求6所述的Al2O3-MgO系耐火材料浇注料的制备方法，其特征在于所述的氧化镁微粉是：MgO含量为78～99wt％，真密度为3.20～3.60g/cm3，平均粒度≤20μm。
8、根据权利要求6所述的Al2O3-MgO系耐火材料浇注料的制备方法，其特征在于所述的ρ-Al2O3微粉是：Al2O3含量≥98wt％，真密度≥3.60g/cm3，平均粒度≤20μm。
9、根据权利要求6所述的Al2O3-MgO系耐火材料浇注料的制备方法，其特征在于所述的铝凝胶微粉是：Al2O3含量≥80wt％，真密度为3.20～3.60g/cm3，平均粒度≤20μm。
10、根据权利要求1～6所述的Al2O3-MgO系耐火材料浇注料的制备方法所制备的Al2O3-MgO系耐火材料浇注料。
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