[发明专利]一种氧化钙材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于氧化钙材料技术领域。尤其涉及一种氧化钙材料及其制备方法。

背景技术

在冶炼超纯净金属和合金时，人们往往希望冶炼用耐火材料中含有游离的氧化钙，在和熔体接触的过程中，游离的氧化钙具有脱出硫、磷和吸附氧化物夹杂的能力。在已知的耐火氧化物中，氧化钙的高温稳定性最好，它向熔体中的增氧也很少。所以，氧化钙是最理想的冶炼包衬用耐火原料。

但是，游离的氧化钙在大气中易于水化，难以储备，因此，直接用氧化钙做耐火材料原料会面临很大困难。以炼钢工作衬为例，目前常用的做法是在制备耐火材料过程中直接引入一部分石灰石，即CaCO₃，让石灰石在烘烤与使用过程中原位分解并形成CaO和气孔。采用这种技术，能使材料在烘烤之前完全不含游离CaO，彻底避免了因游离CaO的存在所引起的水化问题。同时，还能保证中间包工作衬具有一定的气孔率以满足钢水保温及浇铸后翻包的需要，而且石灰石高温分解得到的CaO具有很高的活性，有利于脱S、脱P和吸附钢中夹杂。且采用该技术制备的包衬耐火材料在高温下形成多孔结构，从而在连铸过程中减少中间包中钢水的温降，具有明显的保温作用。但采用这种技术制备的耐火材料，氧化钙的含量一般在50%以下，氧化镁的含量超过半数，因为过高的石灰石加入量将引起材料的强度在高温下急剧下降，无法满足冶炼需要。但是，材料中氧化钙含量的不足将导致其净化钢水和合金熔液的效果受到限制。同时，原料中直接采用石灰石为原料，会导致冶炼过程中熔体的碳含量增加。

有关氧化钙材料的制备也有研究报道，是以氧化钙为主要原料，加入复合稀土、氧化钛、氧化铁、氧化铝和氧化硅等物质作为抗水化剂和烧结剂，外加结合剂，成型后在高温下进行烧结。采用这种技术制备氧化钙材料，工艺较为复杂，同时也会降低材料和金属熔体或合金液接触时的稳定性，比如：加入氧化铁和氧化硅就会导致熔体中总氧含量的增加，因为氧化铁和氧化硅在和高温熔体接触过程时会向熔体供氧。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足，目的是提供一种工艺简单的氧化钙材料的制备方法，用该方法制备的氧化钙材料不仅化学稳定性、抗水化性和热震稳定性好，且抗熔体侵蚀和渗透性能优良，还能吸附熔体中的夹杂物；适用于高纯金属或合金冶炼用耐火材料。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：以90~99.9wt%的氢氧化钙细粉和0.1~10wt%的氢氧化锆细粉为原料，外加所述原料0.1~0.7wt%的聚丙烯纤维，搅拌2~30分钟，压制成型；成型后的坯体在110℃条件下干燥8~24小时，然后在1400~1800℃条件下保温1~8小时，自然冷却，即得氧化钙材料。

所述氢氧化钙细粉的Ca(OH)₂含量≥97wt%；粒径为1~500μm。

所述氢氧化锆细粉的Zr(OH)₄含量≥95wt%；粒径为1~500μm。

所述聚丙烯纤维的长度为2~22mm，直径2~80μm。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：

本发明直接采用氢氧化钙为原料，在高温制备过程中分解转变成氧化钙，避免了因采用石灰石而造成金属熔体增碳的问题；其次，高温热处理过程中，氢氧化锆分解生成的氧化锆会促进氢氧化钙生成的氧化钙发生烧结，同时氧化锆能提高材料的韧性。再次，所制备的材料中以氧化钙组份为主，能最大程度地提高冶炼金属或合金的纯净度。

本发明制备的氧化钙材料经检测：CaO含量≥85wt%；体积密度≥2.80g/cm³；耐压强度≥20MPa。

因此，本发明的制备工艺简单，所制备的氧化钙材料不仅化学稳定性、抗水化性和热震稳定性好，且抗熔体侵蚀和渗透性能优良，还能吸附熔体中的夹杂物，适用于高纯金属或合金冶炼用的耐火材料。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，现将本具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：

所述氢氧化钙细粉的Ca(OH)₂含量≥97wt%；粒径为1~500μm。

所述氢氧化锆细粉的Zr(OH)₄含量≥95wt%；粒径为1~500μm。

所述聚丙烯纤维的长度为2~22mm，直径2~80μm。

实施例1