[发明专利]一种微闭孔轻量刚玉耐火骨料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于刚玉质耐火骨料技术领域。具体涉及一种微闭孔轻量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。在目前的钢包内衬材料使用过程中主要存在两个主要问题：（1）内衬材料热传导率较高，导致钢水温度下降较快，不利于连铸生产顺利进行，对钢水质量也有较大影响，而且增加了能耗；（2）内衬材料抗热剥落性能及抗渣性能不够优异，特别是不同渣系、钢种等冶炼条件下内衬材料抗渣性能的差异性较大。

工作衬耐火材料轻量化是解决上述问题的一个重要研究方向。第一，隔热耐火材料越靠近工作面，其隔热节能效果越好，工作衬耐火材料轻量化能有效降低钢包热量散失；第二，由于轻量耐火材料中具有较多的气孔，在温度剧变时能够有效容纳热应力，提升材料抗热剥落性能；第三，当轻量骨料显气孔率较低、闭口气孔率高、平均孔径小时，轻量耐火材料抗渣性能不明显降低，甚至有可能提升材料抗渣性能。因此，工作衬用轻量耐火材料的研究受到耐火材料行业的广泛关注。

    耐火骨料轻量化是实现工作衬耐火材料轻量化的主要途径。目前报道的轻量骨料制备方法主要有：有机物分解法、原位发泡成孔技术及氢氧化物等无机物分解法。O. Lyckfeldt等人采用淀粉作为结合剂及发泡剂，制备了多孔氧化铝（O. Lyckfeldt, J. M. F. Ferreira, Processing of porous ceramics by starch consolidation, J. Eur. Ceram. Soc. 18 (2) (1998) 131–140.），所制备骨料体积密度明显降低，然而显气孔率及孔径较大；S. J. Li等人采用高岭石作为发泡剂，制备了多孔刚玉-莫来石骨料（S. J. Li, N. Li, Effects of composition and temperature on porosity and pore size distribution of porous ceramics prepared from Al(OH)₃ and kaolinite gangue, Ceram. Int. 33 (4) (2007) 551-556.），所制备骨料平均孔径较小，然而显气孔率高达40%；R. Salom?oa 等人利用水滑石的原位分解，制备了多孔刚玉-尖晶石骨料（R. Salom?oa, M.V. B?asa, V.C. Pandolfellia, Porous alumina-spinel ceramics for high temperature applications, Ceram. Int. 37 (4) (2011) 1393-1399.），所制备骨料在显气孔率及孔径方面也无法达到生产要求。

    综上所述，目前所制备的轻量耐火骨料均存在显气孔率高、平均孔径大的缺陷，难以达到实际工业生产的要求。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，任务是提供一种显气孔率低、闭口气孔率高、体积密度较小、平均孔径小、热导率较低和抗熔渣侵蚀能力强的微闭孔轻量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45~65wt%的γ-Al₂O₃细粉、30~50wt%的α-Al₂O₃微粉和1~10wt%的纳米氧化铝微粉为原料，外加所述原料40~80wt%的水，用行星球磨机湿磨0.5~3小时；再将湿磨后的料浆置于模具中，于室温条件下放置12~24小时，脱模；然后在110~200℃条件下干燥12~36小时，在1750~1900℃条件下保温1~8小时，即得微闭孔轻量刚玉耐火骨料。

所述γ-Al₂O₃细粉的Al₂O₃含量>99wt%，粒径为0.045~0.088mm。

所述α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量>99wt%，粒径D₅₀为1~5μm。

所述纳米氧化铝微粉的Al₂O₃含量>99wt%，平均粒径为20~50nm。

所述行星球磨机的研磨球为刚玉质球。