一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法

专利名称：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招续碳砖和iil招尖晶石碳砖。米用招续碳砖和iil招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°C，其本身具有较低的导热系数(LTWO^Kr1),较低的热膨胀系数(8. OX KTfV1)，与Al2O3的热膨胀系数(8. 6 X IO-fV1)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、8wt%的氧化铝细粉或氢氧化铝细粉作为铝源，以广6#%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3(T60wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0. 5 2小时，待湿磨料浆凝固，在11(T200°C条件下保温12 48小时，然后在175(Tl900°C条件下保温3飞小时，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〈O. Olmm ;氢氧化铝细粉的Al (OH) 3的含量>98wt%，粒径〈O. 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〈O. 045mm ;氢氧化I丐细粉的Ca (OH) 2的含量>98wt%,粒径〈O. 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 10 y m。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。
具体实施例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〈O. Olmm ;氢氧化铝细粉的Al (OH)3的含量>98wt%，粒径〈O. 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〈O. 045mm ;氢氧化钙细粉的Ca (OH) 2的含量>98wt%，粒径〈O. 045mm ;球磨机的研磨球为刚玉质球。实施例I
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、6wt%的氧化铝细粉作为铝源，以3飞wt%碳酸钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量3(T40wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0. 5^1小时，待湿磨料浆凝固，在11(T16(TC条件下保温24 48小时，然后在175(T180(TC条件下保温:T4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.Og/cm3，显气孔率为6 8%，平均孔径为7 10 ii m。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、8wt%的氧化铝细粉作为铝源，以f4wt%碳酸钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量4(T50wt%的水，混合，在球磨机上湿磨广I. 5小时，待湿磨料浆凝固，在15(T20(TC条件下保温12 24小时，然后在180(T185(TC条件下保温4飞小时，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.lg/cm3，显气孔率为5 7%，平均孔径为4 7 ii m。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、6wt%的氧化铝细 粉作为铝源，以3飞wt%氢氧化钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量5(T60wt%的水，混合，在球磨机上湿磨I. 5^2小时，待湿磨料浆凝固，在11(T160°C条件下保温24 48小时，然后在185(T190(TC条件下保温:T4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. I
3.2g/cm3,显气孔率为4 6%,平均孔径为2 4 y m。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、8wt%的氧化铝细粉作为铝源，以广4被％氢氧化钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量4(T50wt%的水，混合，在球磨机上湿磨广I. 5小时，待湿磨料浆凝固，在15(T20(TC条件下保温12 24小时，然后在180(T185(TC条件下保温4飞小时，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 2 y m。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、6wt%的氢氧化铝细粉作为铝源，以3飞被％碳酸钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量3(T40wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0. 5 1小时，待湿磨料浆凝固，在11(T16(TC条件下保温24 48小时，然后在175(T180(TC条件下保温:T4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.lg/cm3,显气孔率为4 6%,平均孔径为4 6 ii m。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、8wt%的氢氧化铝细粉作为铝源，以f4wt%碳酸钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量4(T50wt%的水，混合，在球磨机上湿磨广I. 5小时，待湿磨料浆凝固，在15(T20(TC条件下保温12 24小时，然后在180(T185(TC条件下保温4飞小时，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.Og/cm3,显气孔率为3 4%,平均孔径为8 10 ii m。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、6wt%的氢氧化铝细粉作为铝源，以3飞wt%氢氧化钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量5(T60wt%的水，混合，在球磨机上湿磨I. 5^2小时，待湿磨料浆凝固，在11(T16(TC条件下保温24 48小时，然后在185(T190(TC条件下保温:T4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 4 y m。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、8wt%的氢氧化铝细粉作为铝源，以广4wt%氢氧化钙细粉作为钙源，再外加上述原料总量4(T50wt%的水，混合，在球磨机上湿磨广I. 5小时，待湿磨料浆凝固，在15(T20(TC条件下保温12 24小时，然 后在180(Γ1850 条件下保温4飞小时，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. I 3. 2g/cm3，显气孔率为7 8%，平均孔径为5 8 μ m。
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。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O. 5 10 μ m。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。
权利要求
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、8被％的氧化铝细粉或氢氧化铝细粉作为铝源，以广6#%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3(T60wt%的水，混合，在球磨机上湿磨0. 5^2小时，待湿磨料浆凝固，在11(T200°C条件下保温12 48小时，然后在175(Tl900°C条件下保温:T5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I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〈O. Olmm ;氢氧化铝细粉的Al (OH) 3的含量>98wt%，粒径〈O. 02mm。
3.根据权利要求I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〈O. 045mm ;氢氧化钙细粉的Ca(OH)2的含量>98wt%，粒径〈O. 045mm。
4.根据权利要求I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r4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。
全文摘要
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。
文档编号C04B35/622GK102718514SQ20121021812
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者张家勤, 李正坤, 杜博, 顾华志, 黄奥 申请人:江苏晶鑫高温材料有限公司