CN102718514A

CN102718514A - 一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法

Info

Publication number: CN102718514A
Application number: CN2012102181214A
Authority: CN
Inventors: 李正坤; 顾华志; 张家勤; 黄奥; 杜博
Original assignee: JIANGSU JINGXIN HIGH-TEMPERATURE MATERIALS CO LTD
Current assignee: JIANGSU JINGXIN NEW MATERIAL CO., LTD.
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: CN102718514B

Abstract

本发明涉及一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法。其技术方案是：以94~98wt%的氧化铝细粉或氢氧化铝细粉作为铝源，以1~6wt%碳酸钙细粉或氢氧化钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量30~60wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0.5~2小时，待湿磨料浆凝固，在110~200℃条件下保温12~48小时，然后在1750~1900℃条件下保温3~5小时，烧后产物破碎后即得到微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。该法所制备的微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料具有抗渣性强、抗热震性及隔热性能优异等特点，能用于钢包等接触钢水的部位，亦可用于其它采用刚玉为原料的耐火材料中取代刚玉，提高材料使用寿命，并降低能耗。

Description

一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法

技术领域

本发明属于刚玉-六铝酸钙质耐火材料技术领域。具体涉及一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法。

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，国内钢包内衬材料现普遍采用铝镁碳砖和富铝尖晶石碳砖。采用铝镁碳砖和富铝尖晶石碳砖作为内衬材料，一方面对钢水增碳作用明显，不利于洁净钢和低碳钢的生产；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，而且增加了加热成本。

传统隔热耐火材料的抗侵蚀能力、强度与耐磨性都较差，常不直接用作工作面，而是放在工作面后面作为保温层，但是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应受到人们的重视。

接触钢包内衬的耐火材料不仅要承受很高的温度，而且需要抵抗钢液钢渣对其的冲刷和侵蚀，所以对耐火材料的性能提出更高的要求。现在国内外生产的轻质材料节能效果较好，但是大都孔隙率高，空隙较大，不能起到抵抗侵蚀冲刷的作用，很难用在使用条件苛刻的钢包内衬材料中。

六铝酸钙属于六方晶系，垂直于C轴方向具有优先形成片状或板状晶体的特征，是一种具有较强抗水化和抗高温熔渣侵蚀的铝钙系耐高温化合物，其熔点为1875℃，其本身具有较低的导热系数(1.7W(m.K)^-1)，较低的热膨胀系数(8.0×10^-6k^-1)，与Al₂O₃的热膨胀系数(8.6×10^-6k^-1)相近，两材料膨胀失配可能性低，能任意混合。

发明内容

本发明的任务旨在克服已有技术缺陷，提供一种显气孔率和板状刚玉相似，强度相对板状刚玉不减，但是质轻、热导率较低、耐冲刷、抗侵蚀且具有优良抗热震性能的微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：以94~98wt%的氧化铝细粉或氢氧化铝细粉作为铝源，以1~6wt%碳酸钙细粉或氢氧化钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量30~60wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0.5~2小时，待湿磨料浆凝固，在110~200℃条件下保温12~48小时，然后在1750~1900℃条件下保温3~5小时，烧后产物破碎后即得到微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。

在上述技术方案中：铝源为氧化铝细粉或氢氧化铝细粉中的一种或一种以上；氧化铝细粉的Al₂O₃含量>99wt%，粒径<0.01mm；氢氧化铝细粉的Al(OH)₃的含量>98wt%，粒径<0.02mm；钙源为碳酸钙细粉或氢氧化钙细粉中的一种或一种以上；碳酸钙细粉的CaCO₃含量>98wt%，粒径<0.045mm；氢氧化钙细粉的Ca(OH)₂的含量>98wt%，粒径<0.045mm；球磨机的研磨球为刚玉质球。

由于采用上述技术方案，本发明采用湿法研磨工艺，将钙源、铝源充分混合，使铝源和钙源通过化学反应产生的六铝酸钙，均匀分散在刚玉中，利用六铝酸钙微孔片状结构特性及其与刚玉热膨胀系数的匹配性，获得微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。

本发明所制备的微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料其体积密度为2.9～3.3g/cm³，显气孔率为3～8%，平均孔径为0.5～10μm。

因此，该法所制备的微孔刚玉-六铝酸钙复合耐火原料具有显气孔率低、体积密度小、孔径小、强度高、耐冲刷、抗侵蚀、热导率低和抗热震性能优异的特点。

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：铝源为氧化铝细粉或氢氧化铝细粉中的一种或一种以上；氧化铝细粉的Al₂O₃含量>99wt%，粒径<0.01mm；氢氧化铝细粉的Al(OH)₃的含量>98wt%，粒径<0.02mm；钙源为碳酸钙细粉或氢氧化钙细粉中的一种或一种以上；碳酸钙细粉的CaCO₃含量>98wt%，粒径<0.045mm；氢氧化钙细粉的Ca(OH)₂的含量>98wt%，粒径<0.045mm；球磨机的研磨球为刚玉质球。

实施例1

一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法。以94~96wt%的氧化铝细粉作为铝源，以3~6wt%碳酸钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量30~40wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0.5~1小时，待湿磨料浆凝固，在110~160℃条件下保温24~48小时，然后在1750~1800℃条件下保温3~4小时，烧后产物破碎后即得到微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。

本实施例所制得的微孔刚玉-六铝酸钙复合耐火原料其体积密度为2.9～3.0g/cm³，显气孔率为6～8%，平均孔径为7～10μm。

实施例2

一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法。以96~98wt%的氧化铝细粉作为铝源，以1~4wt%碳酸钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量40~50wt%的水，混合，在球磨机上湿磨1~1.5小时，待湿磨料浆凝固，在150~200℃条件下保温12~24小时，然后在1800~1850℃条件下保温4~5小时，烧后产物破碎后即得到微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。

本实施例所制得的微孔刚玉-六铝酸钙复合耐火原料其体积密度为3.0～3.1g/cm³，显气孔率为5～7%，平均孔径为4～7μm。

实施例3

一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法。以94~96wt%的氧化铝细粉作为铝源，以3~6wt%氢氧化钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量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110~160℃条件下保温24~48小时，然后在1850~1900℃条件下保温3~4小时，烧后产物破碎后即得到微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。

本实施例所制得的微孔刚玉-六铝酸钙复合耐火原料其体积密度为3.1～3.2g/cm³，显气孔率为4～6%，平均孔径为2～4μm。

实施例4

一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法。以96~98wt%的氧化铝细粉作为铝源，以1~4wt%氢氧化钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量40~50wt%的水，混合，在球磨机上湿磨1~1.5小时，待湿磨料浆凝固，在150~200℃条件下保温12~24小时，然后在1800~1850℃条件下保温4~5小时，烧后产物破碎后即得到微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。

本实施例所制得的微孔刚玉-六铝酸钙复合耐火原料其体积密度为3.2～3.3g/cm³，显气孔率为3～5%，平均孔径为0.5～2μm。

实施例5

一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法。以94~96wt%的氢氧化铝细粉作为铝源，以3~6wt%碳酸钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量30~40wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0.5~1小时，待湿磨料浆凝固，在110~160℃条件下保温24~48小时，然后在1750~1800℃条件下保温3~4小时，烧后产物破碎后即得到微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。

本实施例所制得的微孔刚玉-六铝酸钙复合耐火原料其体积密度为3.0～3.1g/cm³，显气孔率为4～6%，平均孔径为4～6μm。

实施例6

一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法。以96~98wt%的氢氧化铝细粉作为铝源，以1~4wt%碳酸钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量40~50wt%的水，混合，在球磨机上湿磨1~1.5小时，待湿磨料浆凝固，在150~200℃条件下保温12~24小时，然后在1800~1850℃条件下保温4~5小时，烧后产物破碎后即得到微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。

本实施例所制得的微孔刚玉-六铝酸钙复合耐火原料其体积密度为2.9～3.0g/cm³，显气孔率为3～4%，平均孔径为8～10μm。

实施例7

一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法。以94~96wt%的氢氧化铝细粉作为铝源，以3~6wt%氢氧化钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量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110~160℃条件下保温24~48小时，然后在1850~1900℃条件下保温3~4小时，烧后产物破碎后即得到微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。

本实施例所制得的微孔刚玉-六铝酸钙复合耐火原料其体积密度为3.2～3.3g/cm³，显气孔率为6～7%，平均孔径为0.5～4μm。

实施例8

一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法。以96~98wt%的氢氧化铝细粉作为铝源，以1~4wt%氢氧化钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量40~50wt%的水，混合，在球磨机上湿磨1~1.5小时，待湿磨料浆凝固，在150~200℃条件下保温12~24小时，然后在1800~1850℃条件下保温4~5小时，烧后产物破碎后即得到微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。

本实施例所制得的微孔刚玉-六铝酸钙复合耐火原料其体积密度为3.1～3.2g/cm³，显气孔率为7～8%，平均孔径为5～8μm。

本具体实施方式主要采用湿法研磨工艺，将钙源、铝源充分混合，使铝源和钙源通过化学反应产生的六铝酸钙，均匀分散在刚玉中，利用六铝酸钙微孔片状结构特性及其与刚玉热膨胀系数的匹配性，获得微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。

Claims

1.一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料的制备方法，其特征在于以94~98wt%的氧化铝细粉或氢氧化铝细粉作为铝源，以1~6wt%碳酸钙细粉或氢氧化钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量30~60wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0.5~2小时，待湿磨料浆凝固，在110~200℃条件下保温12~48小时，然后在1750~1900℃条件下保温3~5小时，烧后产物破碎后即得到微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。

2.根据权利要求1所述的微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料的制备方法，其特征在于所述的铝源为氧化铝细粉或氢氧化铝细粉中的一种或一种以上；氧化铝细粉的Al₂O₃含量>99wt%，粒径<0.01mm；氢氧化铝细粉的Al(OH)₃的含量>98wt%，粒径<0.02mm。

3.根据权利要求1所述的微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料的制备方法，其特征在于所述的钙源为碳酸钙细粉或氢氧化钙细粉中的一种或一种以上；碳酸钙细粉的CaCO₃含量>98wt%，粒径<0.045mm；氢氧化钙细粉的Ca(OH)₂的含量>98wt%，粒径<0.045mm。

4.根据权利要求1所述的微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料的制备方法，其特征在于所述的球磨机的研磨球为刚玉质球。

5.根据权利要求书1~4所述的微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料的制备方法所制备的微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料。