[发明专利]一种轻量铝镁浇注料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝镁浇注料技术领域。具体涉及一种轻量铝镁浇注料及其制备方法。

背景技术

钢包是钢铁冶炼过程中重要的热工设备，钢包内衬材料的性能至关重要，其寿命长短不仅关系到耐火材料的消耗和炼钢成本，而且直接影响钢的产量和质量。因此，延长钢包内衬使用寿命一直是耐火材料领域关注的重点。随着炉外精炼和连铸技术的发展，钢水在钢包内停留时间延长，钢包内衬材料的使用条件日趋苛刻，对其性能要求也随之提高。

相比于其他材质的耐火材料，铝镁浇注料由于具有较好的耐侵蚀性及耐结构剥落性，已成为目前主流的钢包内衬材料。然而，从钢厂的实际应用情况来看，目前所制备的铝镁浇注料性能方面仍存在缺陷。第一，在使用过程中Al₂O₃及MgO反应生成的尖晶石能够提高耐火材料的抗渣性能，但是难以分布均匀，导致钢包内衬局部受侵蚀严重；第二，原位生成尖晶石反应过程中带来较大的永久线膨胀，导致材料的抗剥落性能下降，内衬材料在中后期开裂严重，大面积剥落；第三，钢水在钢包内部温降较快，内衬材料的隔热性能有待提高。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种具有优异的高温体积稳定性、抗剥落性能、隔热性能和抗渣性能的轻量铝镁浇注料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以60~75wt%的微孔刚玉-尖晶石颗粒为骨料，以10~30wt%的刚玉细粉、2~6wt%的氧化镁微粉、3~8wt%的α-Al₂O₃微粉和3~8wt%的铝硅凝胶粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的质量百分含量，先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀，然后外加占所述骨料与所述基质料之和3~10wt%的水，搅拌均匀，振动成型，室温条件下养护12~24小时，最后在110~200℃条件下保温12~36小时，制得轻量铝镁浇注料。

所述微孔刚玉-尖晶石颗粒的制备方法是：以55~90wt%的工业氧化铝细粉、10~45wt%的工业氢氧化铝细粉、3~6wt%的氧化镁细粉为原料，在球磨机中球磨0.5~2.5小时，再在成球机中成球，最后于1750~1900℃条件下在竖窑中保温2.5~3.5小时烧成，破碎至粒径为0.088~10mm，制得微孔刚玉-尖晶石颗粒。微孔刚玉-尖晶石颗粒的MgO含量为3~6wt%，显气孔率≤10%，闭口气孔率≥10%，平均孔径≤1μm。

所述刚玉细粉为板状刚玉细粉和白刚玉细粉中的一种或两种，粒径小于0.088mm。

所述氧化镁微粉的MgO含量＞95wt%，颗粒粒径D₅₀ 为4~6μm。

所述α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量＞99wt%，颗粒粒径D₅₀为1~3μm。

所述铝硅凝胶粉的Al₂O₃含量为60~80wt%，SiO₂含量为20~40wt%，铝硅凝胶粉的颗粒粒径D₅₀小于1μm。

所述工业氧化铝细粉的Al₂O₃含量>99wt%，粒径为0.045~0.088mm。

所述工业氢氧化铝细粉的Al(OH)₃含量>98wt%，粒径小于0.02mm。

所述氧化镁细粉的MgO含量>99wt%，粒径小于0.02mm。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

1、采用微孔刚玉-尖晶石颗粒作为骨料，由于引入预合成尖晶石，能够避免原位生成尖晶石反应过程中的体积效应，同时，微孔能够容纳材料热处理过程中产生的热膨胀，提升材料的高温体积稳定性；

2、镁铝尖晶石在与熔渣接触时，对渣中FeO及MnO等组分的固溶是提升铝镁浇注料抗渣性能的重要原因。相比于其他引入方式，本发明能使镁铝尖晶石在浇注料中分散更为均匀，在与熔渣接触时，内衬整体抗渣性能较好，不易出现局部严重侵蚀；

3、采用的骨料为微孔颗粒，在钢包内衬材料使用过程中，骨料内部大量的闭口气孔的存在不仅能够提升材料的隔热性能，而且能够容纳温度剧变带来的热应力，提高钢包内衬材料的抗热剥落性能，同时，由于骨料平均孔径小，在与熔渣反应时，反应产物能够更快地达到过饱和，覆盖在骨料表面，提升材料抗渣性能。