[发明专利]一种微纳米尖晶石增韧的MgO-MA骨料的制备方法

说明书

本发明公开了一种微纳米尖晶石增韧MgO‑MA骨料的制备方法，是以轻烧氧化镁粉为主要原料，添加纳米铝源以糊精为结合剂，将各种原料混练均匀后，在150MPa的压力下压制成试样，试样烘干后于1500‑1700℃保温0.5‑10小时烧成，冷却后破碎成≤5mm的颗粒，即得到微纳米尖晶石增韧MgO‑MA骨料；所述纳米铝源为纳米氧化铝粉、氧化铝凝胶粉、硫酸铝和氯化铝的一种或几种；所述的轻烧氧化镁所占质量百分比为80~95%，铝源所占质量百分比为5~20%。本发明制备的微纳米尖晶石增韧MgO‑MA骨料，不仅抗热震性优良，因其以方镁石为主要成分，还具有优良的抗侵蚀性，解决了品种钢冶炼用耐火材料难以同时兼具优良抗热震性和抗侵蚀性的问题；本发明工艺简单，易于工业化、大规模生产。

技术领域：

本发明涉及耐火材料领域，具体涉及到一种微纳米尖晶石增韧MgO-MA骨料及其制备方法。

背景技术：

随着科技的进步，各行各业对钢材性能和质量的要求日趋提高，钢铁行业发展的重点是提高钢的纯净度，因此钢水需要进行净化处理，如：钙处理，而钢水净化技术对连铸功能元件提出了更高、更苛刻的要求。滑板是炼钢连铸用关键性功能元件之一，具有钢水注入、流量调控功能，其质量可靠性关系到炼钢过程的安全性，必须做到万无一失；其在使用过程中受到强烈的热冲击、高温钢水的冲刷磨损以及环境介质的侵蚀，使用条件极为苛刻。因此，滑板必须具有优良的抗热震性，对高温强度、耐磨性和抗侵蚀性等性能也有较高要求。

目前国内外主要采用高温烧成铝碳质、铝锆碳质滑板和中低温烧成或不烧的金属复合滑板，但随着优质钢冶炼比例（钙处理钢、高锰钢等）的增加，目前使用的铝碳、铝锆碳等材质的滑板在浇铸钙处理钢等优质钢种时损毁速度成倍增加，使用寿命大幅降低，已不适宜钙处理钢和高锰钢等优质钢种的冶炼。此类滑板的损毁原因在于钢水中的Ca或CaO与滑板中的Al₂O₃、SiO₂反应生成低熔物，低熔物在高温下很容易被钢水冲刷掉，在滑动工作面形成冲沟或马蹄形损毁，致使滑板关闭不严，不仅使用寿命很低，还给炼钢安全带来很大隐患。

氧化锆和方镁石（MgO）具有优良的抗碱性渣侵蚀性能，且不与CaO、MnO反应生成低熔物，对钙处理钢、高锰钢具有较好的适应性，但氧化锆价格昂贵，自重大，浇铸高氧钢时损毁严重。而我国拥有丰富的镁砂资源，其价格低廉，但方镁石的热膨胀系数较大（13.5×10^-6℃^-1），抗热震性较差，因此镁质滑板在使用过程中易出现贯穿裂纹，致使滑动面产生剥落、掉块，且镁质滑板高温强度低，耐磨性差，扩径较大，在国内浇铸钙处理钢时使用寿命低，有时使用1次就关闭不严。因此，高抗热震性、高强度镁质滑板的开发迫在眉睫，目前国内外在此方面的研究报道较少。

研究表明在镁碳质滑板中引入适量粒度为1-0.5mm的预合成镁铝尖晶石（MA），滑板的抗热震性得以改善（卫忠贤，韩相明，黄天杰，等. 金属铝结合镁-尖晶石-碳滑板的研制. 耐火材料，2007，41(6): 457-459，464）。主要因为引入的第二相与基体之间存在热膨胀系数的差异，由于热失配产生微裂纹，减小应力集中，产生一定的柔性，从而提高断裂韧性。但方镁石骨料热膨胀系数大的性质没有得到根本改变，在实际应用中热震仍是镁质滑板损毁的主要原因，因此引入镁铝尖晶石细骨料对镁质滑板抗热震性的提高有限。这是因为占配比为65-70%的方镁石骨料的结构和性能并未改善，其强度和耐磨性有待提高，更为关键的是方镁石骨料受强烈的热冲击时产生较多裂纹、致使滑板膨胀量很大，进而使整个滑板因热震性差而损毁。因此，本发明人为：目前只改善镁质滑板的基质成分和结构以及引入适量镁铝尖晶石细骨料的方法还不能从根本上解决镁质滑板因热震稳定性差而使用寿命低的问题，应重点优化方镁石骨料的结构并提高其抗热震性。

发明内容：

为了解决镁质耐火材料抗热震性差的问题，本发明的目的是提供一种通过在方镁石晶界钉扎镁铝尖晶石微纳米晶，以提高方镁石骨料的抗热震性的微纳米尖晶石增韧MgO-MA骨料的制备方法。

本发明的技术方案是通过以下技术方案来实现：