[发明专利]一种氧化铝材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域。尤其涉及一种氧化铝材料及其制备方法。

背景技术

以Al₂O₃-C耐火材料为代表的含碳制品在连铸工艺中作为钢包和控流耐火材料被广泛采用，已成为连铸上应用最广泛的耐火材料，大量用作钢包和中间包滑动水口系列产品和连铸三大件(长水口、浸入式水口和塞棒)等。连铸三大件在炼钢生产中处于十分重要的位置，其质量的好坏对于连铸生产的连续性和稳定性具有重要的意义。目前全世界80％的钢坯采用连铸技术生产。其中，钢包滑板、长水口、浸入式水口、塞棒以及中间包滑板是实现高可靠性连铸的关键耐火材料，它们性能的优劣直接影响着连铸效率和钢坯质量。

氧化铝(各种刚玉原料的主要化学组成)是Al₂O₃-C耐火材料的主要组份，对提高耐火材料的使用寿命和降低对钢水质量的影响显得尤为重要。研究发现，Al₂O₃-C耐火材料的主要成分Al₂O₃和C之间在炼钢条件下发生的碳热还原反应对钢水质量和铝碳材料性能有不利影响。

氧化铝的碳热还原反应式为：

Al₂O_3(S)+3C_(S)＝2Al_(l)+3CO_(g) (1)

在一个大气压下，反应式(1)发生所需要的最低温度为2200℃，远高于钢水连铸的温度。单纯从氧化铝和碳之间的固相反应来分析，在炼钢温度下，反应式(1)是不会发生的，但在金属溶液存在的情况下，氧化铝的碳热还原反应在炼钢温度下则是可以发生的。进一步的研究表明，氧化铝的碳热还原反应在有铁液出现的情况下于1550℃就可以发生，Al₂O₃-C/Fe系统中发生的化学反应导致铁液中的铝含量和碳含量增加，在Al₂O₃-C材料和Fe液接触界面有铁铝相生成。

以上研究结果表明，氧化铝和碳在和铁液(钢液)或其它金属溶液共存的情况下会导致氧化铝碳热还原反应的发生。其中Al₂O₃在铁液/钢液中的溶解是其中一个重要的环节，当氧化铝碳热还原反应的气相产物从反应区域挥发以后，在原位留下气孔将成为铁液渗入耐火材料的通道，提高了侵蚀反应动力学速率并导致材料损毁，同时，对钢中的碳含量、铝含量和氧化物夹杂数量产生影响，降低了钢水的纯净度。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足，目的是提供一种氧化铝材料的制备方法，用该方法制备的氧化铝材料高温性能稳定、高温强度大、热膨胀系数小和热震稳定性高，是制备高温工业用耐火材料的新型原料。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：按氧化铝细粉和混合溶液的质量比为1∶2配料，置于混合机中共混0.5～8小时，得混合浆料；再将混合浆料滤干，在110℃条件下干燥24小时，得到混合料块；将混合料块于1000～1300℃条件下保温1～6小时，冷却，球磨至1～200μm，即得氧化铝材料。

所述混合溶液为氢氧化铍和草酸溶液的混合溶液，其中：氢氧化铍为5～30wt％，草酸溶液为70～95wt％。

所述氧化铝细粉中Al₂O₃含量≥92wt％；粒径为1～500μm。

所述氢氧化铍中Be(OH)₂含量≥97wt％；粒径为1～500μm。

所述草酸溶液的摩尔浓度为0.2～1mol/L。

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：