CN102659426A

CN102659426A - 一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法

Info

Publication number: CN102659426A
Application number: CN2012101171732A
Authority: CN
Inventors: 顾华志; 杜博; 黄奥; 张美杰; 罗志安
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明涉及一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。其技术方案是：以55~100wt%的工业氧化铝细粉和0~45wt%的工业氢氧化铝细粉为原料、或以55~100wt%的工业氧化铝细粉和0~45wt%的α-Al₂O₃微粉为原料，再外加所述原料40~80wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0.5~3小时，待湿磨料浆凝固，在110~200℃条件下保温12~48小时，然后在1700~1900℃条件下保温1~8小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。该法所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料具有显气孔率与普通板状刚玉相似、体积密度相对较小、热导率较低和抗冲刷能力强的特点。适用于钢包包壁与钢水直接接触的部位、出铁沟、滑板和透气砖，能明显降低能源消耗。

Description

一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法

技术领域

本发明属于刚玉质耐火材料技术领域。具体涉及一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。

背景技术

随着炉外精炼和连铸技术的发展，钢包由原来功能单一的盛装钢水容器逐渐转变为功能复杂的炉外钢水精炼设备。为了满足实际生产要求，目前钢包内衬材料普遍采用铝镁/尖晶石碳砖、镁铝/尖晶石碳砖和镁碳砖。采用这些耐火材料作为内衬材料，一方面对钢水增碳作用明显，不利于超低碳钢和低碳钢的生产，另一方面，其热传导率较高，钢水温度下降较快，不利于连铸生产顺利进行，而且增加了能耗，加大了对环境的污染。致密的铝镁/尖晶石、镁铝/尖晶石材料同样存在能耗大、钢水温度下降快等问题。

传统隔热耐火材料的绝热效果优良，但抗侵蚀能力、强度与耐磨性都较差，通常不能直接用作工作面，而是作为保温层或永久层。而实际上，隔热耐火材料越靠近工作面，它的隔热节能效果越好。随着对节能减排要求的提高，对于能在工作面直接使用的高强度、耐高温、抗侵蚀的隔热耐火材料的开发研究越来越受到人们的重视。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，任务是提供一种具有显气孔率与普通板状刚玉相似、体积密度相对较小、热导率较低和抗冲刷能力强的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：以55~100wt%的工业氧化铝细粉和0~45wt%的工业氢氧化铝细粉为原料、或以55~100wt%的工业氧化铝细粉和0~45wt%的α-Al₂O₃微粉为原料，再外加所述原料40~80wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0.5~3小时，待湿磨料浆凝固，在110~200℃条件下保温12~48小时，然后在1700~1900℃条件下保温1~8小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。

在上述技术方案中：工业氧化铝细粉的Al₂O₃含量>99wt%，粒径为0.045~0.088mm；工业氢氧化铝细粉的Al(OH)₃的含量>98wt%，粒径<0.02mm；α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量>99wt%，粒径<0.01mm；球磨机的研磨球为刚玉质球。

由于采用上述技术方案，本发明以工业氧化铝细粉为骨架，通过湿法研磨工艺，破坏工业氧化铝微晶团聚体的大孔隙，并将工业氢氧化铝细粉或α-Al₂O₃微粉填充在工业氧化铝细粉中间。工业氧化铝以γ-氧化铝为主要晶相，晶体缺陷多，故γ-氧化铝活性高，晶界扩散速度快；本发明采用发育相对完好的α-氧化铝微粉粒度较细，活性较高，晶界扩散速度也较快；工业氢氧化铝受热分解后，生成结晶缺陷更多的氧化铝，活性更高，晶界扩散速度更快。高温烧结过程中，以γ-氧化铝为主的工业氧化铝晶体得到发育，不断长大，而微晶团聚体中的微孔不能充分排出而被封闭在其中，添加的工业氢氧化铝成为工业氧化铝前期烧结的促进剂，促进γ-氧化铝晶界的扩散，为形成微小气孔创造条件。添加的α-氧化铝作为γ-氧化铝转变成α-氧化铝的晶种和中后期烧结促进剂，进一步提高工业氧化铝的烧结速度，阻止了小气孔聚集变成大气孔，从而形成更多的微小封闭气孔。这样，利用不同氧化铝的结晶、结构特性及其烧结性能差异的协同效应，获得显气孔率变化不大而体积密度明显降低的微孔高强耐蚀骨料。

本发明所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料：体积密度为2.8~3.5g/cm³，显气孔率为2~6%，平均孔径为0.5~2μm。

因此，该法所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料具有显气孔率与普通板状刚玉相似、体积密度相对较小、热导率较低和抗冲刷能力强的的特点，不仅适用于钢包包壁与钢水直接接触的部位、出铁沟、滑板和透气砖，还适用于石化、陶瓷等其它工业窑炉中，能明显降低能源消耗。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制：

为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料和工艺参数统一描述如下，实施例中不再重复：工业氧化铝细粉的Al₂O₃含量>99wt%，粒径为0.045~0.088mm；工业氢氧化铝细粉的Al(OH)₃的含量>98wt%，粒径<0.02mm；α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量>99wt%，粒径<0.01mm；球磨机的研磨球为刚玉质球。

实施例1

一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。以工业氧化铝细粉为原料，外加所述原料40~50wt%的水，混合，在球磨机上湿磨2~3小时，待湿磨料浆凝固，在110~1600℃条件下保温24~48小时，然后在1700~1820℃条件下保温5~8小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。

本实施例所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料：体积密度为3.1~3.3g/cm³，显气孔率为3~4%，平均孔径为0.5~1μm。

实施例2

一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。以99~99.9wt%的工业氧化铝细粉和0.01~1wt%的工业氢氧化铝细粉为原料，再外加所述原料50~60wt%的水，混合，在球磨机上湿磨1.5~2小时，待湿磨料浆凝固，在150~200℃条件下保温12~24小时，然后在1790~1990℃条件下保温3~5小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。

本实施例所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料：体积密度为2.8~3.1g/cm³，显气孔率为2~4%，平均孔径为1~2μm。

实施例3

一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。以90~99wt%的工业氧化铝细粉和1~10wt%的工业氢氧化铝细粉为原料，再外加所述原料60~70wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0.5~2小时，待湿磨料浆凝固，在110~160℃条件下保温24~48小时，然后在1750~1850℃条件下保温2~4小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。

本实施例所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料：体积密度为3.2~3.4g/cm³，显气孔率为3~5%，平均孔径为0.5~1μm。

实施例4

一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。以75~90wt%的工业氧化铝细粉和10~25wt%的工业氢氧化铝细粉为原料，再外加所述原料70~80wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0.5~1小时，待湿磨料浆凝固，在150~200℃条件下保温12~24小时，然后在1780~1870℃条件下保温1~3小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。

本实施例所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料：体积密度为3.3~3.5g/cm³，显气孔率为5~6%，平均孔径为1~2μm。

实施例5

一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。以65~75wt%的工业氧化铝细粉和25~35wt%的工业氢氧化铝细粉为原料，再外加所述原料50~60wt%的水，混合，在球磨机上湿磨1~2小时，待湿磨料浆凝固，在110~160℃条件下保温24~48小时，然后在1700~1820℃条件下保温5~8小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。

本实施例所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料：体积密度为2.9~3.2g/cm³，显气孔率为3~5%，平均孔径为1~1.5μm。

实施例6

一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。以55~65wt%的工业氧化铝细粉和35~45wt%的工业氢氧化铝细粉为原料，再外加所述原料60~70wt%的水，混合，在球磨机上湿磨2~3小时，待湿磨料浆凝固，在150~200℃条件下保温12~24小时，然后在1790~1900℃条件下保温3~5小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。

本实施例所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料：体积密度为3.0~3.4g/cm³，显气孔率为2~4%，平均孔径为0.5~1μm。

实施例7

一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。以99~99.9wt%的工业氧化铝细粉和0.01~1wt%的α-Al₂O₃微粉为原料，再外加所述原料50~60wt%的水，混合，在球磨机上湿磨1.5~2小时，待湿磨料浆凝固，在150~200℃条件下保温12~24小时，然后在1790~1990℃条件下保温3~5小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。

本实施例所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料：体积密度为2.8~3.1g/cm³，显气孔率为3~4%，平均孔径为1~1.5μm。

实施例8

一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。以90~99wt%的工业氧化铝细粉和1~10wt%的α-Al₂O₃微粉为原料，再外加所述原料60~70wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0.5~2小时，待湿磨料浆凝固，在110~160℃条件下保温24~48小时，然后在1750~1850℃条件下保温2~4小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。

本实施例所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料：体积密度为2.9~3.3g/cm³，显气孔率为2~4%，平均孔径为0.5~1μm。

实施例9

一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。以75~90wt%的工业氧化铝细粉和10~25wt%的α-Al₂O₃微粉为原料，再外加所述原料70~80wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0.5~1小时，待湿磨料浆凝固，在150~200℃条件下保温12~24小时，然后在1780~1870℃条件下保温1~3小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。

本实施例所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料：体积密度为3.0~3.2g/cm³，显气孔率为1~3%，平均孔径为1~2μm。

实施例10

一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。以65~75wt%的工业氧化铝细粉和25~35wt%的α-Al₂O₃微粉为原料，再外加所述原料50~60wt%的水，混合，在球磨机上湿磨1~2小时，待湿磨料浆凝固，在110~160℃条件下保温24~48小时，然后在1700~1820℃条件下保温5~8小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。

本实施例所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料：体积密度为3.1~3.4g/cm³，显气孔率为2~5%，平均孔径为0.5~1μm。

实施例11

一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料及其制备方法。以55~65wt%的工业氧化铝细粉和35~45wt%的α-Al₂O₃微粉为原料，再外加所述原料60~70wt%的水，混合，在球磨机上湿磨2~3小时，待湿磨料浆凝固，在150~200℃条件下保温12~24小时，然后在1790~1900℃条件下保温3~5小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。

本实施例所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料：体积密度为3.2~3.5g/cm³，显气孔率为4~6%，平均孔径为1~2μm。

本具体实施方式以工业氧化铝细粉为骨架，通过湿法研磨工艺，破坏工业氧化铝微晶团聚体的大孔隙，并将工业氢氧化铝细粉或α-Al₂O₃微粉填充在工业氧化铝细粉中间。工业氧化铝以γ-氧化铝为主要晶相，晶体缺陷多，故γ-氧化铝活性高，晶界扩散速度快；本发明采用发育相对完好的α-氧化铝微粉粒度较细，活性较高，晶界扩散速度也较快；工业氢氧化铝受热分解后，生成结晶缺陷更多的氧化铝，活性更高，晶界扩散速度更快。高温烧结过程中，以γ-氧化铝为主的工业氧化铝晶体得到发育，不断长大，而微晶团聚体中的微孔不能充分排出而被封闭在其中，添加的工业氢氧化铝成为工业氧化铝前期烧结的促进剂，促进γ-氧化铝晶界的扩散，为形成微小气孔创造条件。添加的α-氧化铝作为γ-氧化铝转变成α-氧化铝的晶种和中后期烧结促进剂，进一步提高工业氧化铝的烧结速度，阻止了小气孔聚集变成大气孔，从而形成更多的微小封闭气孔。这样，利用不同氧化铝的结晶、结构特性及其烧结性能差异的协同效应，获得显气孔率变化不大而体积密度明显降低的微孔高强耐蚀骨料。

本具体实施方式所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料：体积密度为2.8~3.5g/cm³，显气孔率为2~6%，平均孔径为0.5~2μm。

本具体实施方式所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料具有显气孔率与普通板状刚玉相似、体积密度相对较小、热导率较低和抗冲刷能力强的特点，不仅适用于钢包包壁与钢水直接接触的部位、出铁沟、滑板和透气砖，还适用于石化、陶瓷等其它工业窑炉中，能明显降低能源消耗。

Claims

1.一种微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料的制备方法，其特征在于以55~100wt%的工业氧化铝细粉和0~45wt%的工业氢氧化铝细粉为原料、或以55~100wt%的工业氧化铝细粉和0~45wt%的α-Al₂O₃微粉为原料，再外加所述原料40~80wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0.5~3小时，待湿磨料浆凝固，在110~200℃条件下保温12~48小时，然后在1700~1900℃条件下保温1~8小时，即得微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。

2.根据权利要求1所述的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料的制备方法，其特征在于所述工业氧化铝细粉的Al₂O₃含量>99wt%，粒径为0.045~0.088mm。

3.根据权利要求1所述的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料的制备方法，其特征在于所述工业氢氧化铝细粉的Al(OH)₃的含量>98wt%，粒径<0.02mm。

4.根据权利要求1所述的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料的制备方法，其特征在于所述α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量>99wt%，粒径<0.01mm。

5.根据权利要求1所述的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料的制备方法，其特征在于所述球磨机的研磨球为刚玉质球。

6.根据权利要求书1~5项中任一项所述的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料的制备方法所制备的微孔高强耐蚀刚玉耐火骨料。