[发明专利]一种轻量化尖晶石-刚玉-碳耐火材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种轻量化尖晶石‑刚玉‑碳耐火材料及其制备方法。其技术方案是：将多孔尖晶石‑刚玉陶瓷置于真空装置中，加入改性溶液，静置，破碎，筛分。以筛分得到的改性多孔尖晶石‑刚玉陶瓷颗粒Ⅰ、改性多孔尖晶石‑刚玉陶瓷颗粒Ⅱ、改性多孔尖晶石‑刚玉陶瓷颗粒Ⅲ为骨料，以筛分得到的多孔尖晶石‑刚玉陶瓷细粉、单质硅粉、鳞片石墨为基质；先将骨料混匀，加入改性液态热固性酚醛树脂，混匀，加入基质，混匀；机压成型，热处理，在埋碳和1150～1250℃的条件下保温，自然冷却，制得轻量化尖晶石‑刚玉‑碳耐火材料。本发明所制制品导热系数低、强度高、热震稳定性好、抗渣性能和抗氧化优异。

技术领域

本发明属于尖晶石-刚玉-碳耐火材料技术领域。尤其涉及一种轻量化尖晶石-刚玉-碳耐火材料及其制备方法。

背景技术

尖晶石-刚玉-碳耐火材料是广泛应用于炼钢精炼环节的关键器件，如水口、滑板等，其性能对炼钢工业的安全生产、节能降耗以及钢液纯净度有重要影响。故关于尖晶石-刚玉-碳耐火材料制备技术的研究较多，主要以致密电熔刚玉和高纯电熔尖晶石等为主要原料制成。

如“一种中包用低碳刚玉尖晶石冲击砖及其制备方法”(CN103420683A)专利技术，采用矾土、白刚玉、尖晶石、氧化铝微粉、铝粉、二氧化钛粉、鳞片石墨、纳米碳和电熔镁砂为主要原料制成，该技术采用矾土和白刚玉为致密骨料，导致产品导热系数较高；由于致密骨料与基质、特别是与基质中非氧化物的界面相容性差，导致骨料/基质界面结合强度较低；同时，尖晶石在材料中分布难以均匀，限制了所得制品的强度；同时，致密骨料间难以形成颈部连接，导致制品热震稳定性较差。

又如文献技术(卫忠贤等.刚玉-尖晶石-炭不烧上水口的研制和使用.耐火材料，2000，34(4)：217-219)以电熔刚玉砂、高纯电熔尖晶石为主要原料，制得刚玉-尖晶石-炭不烧上水口，该技术也采用了电熔刚玉砂等为致密骨料，同样存在导热系数高、骨料/基质界面结合强度较低且尖晶石在材料中分布不均匀的问题，限制了所得制品的强度；且尖晶石在材料中分布不均匀，导致制品的抗渣性能和抗氧化性能较差。

再如“一种精炼钢包用低碳刚玉尖晶石砖及其制备方法”(CN101613207A)专利技术，采用电熔刚玉颗粒及细粉、电熔镁砂颗粒及细粉、电熔尖晶石细粉、α-Al₂O₃微粉、铝粉和硅粉等为原料，加入结合剂、超细石墨和钛白粉制成。该技术采用的骨料为电熔刚玉和电熔镁砂，均为致密骨料，同样存在导热系数高，骨料/基质界面结合强度较低和尖晶石在材料中分布不均匀的问题，限制了强度。

综上所述，现有刚玉-尖晶石-碳耐火材料还存在一些技术缺陷：(1)致密原料增大了导热系数，加速了钢液热量损失，不利于节能减排；(2)致密骨料与基质，特别是骨料与基质中非氧化物界面相容性差，难烧结，限制了强度和热震稳定性；(3)尖晶石相在材料内部分布不均，限制了材料的强度、抗渣性能和抗氧化性能。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种的轻量化尖晶石-刚玉-碳耐火材料的制备方法，用该方法制备的轻量化尖晶石-刚玉-碳耐火材料导热系数低、强度高、热震稳定性好、抗渣性能和抗氧化优异。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

步骤1、多孔尖晶石-刚玉陶瓷的制备

步骤1.1、将氢氧化铝细粉置于高温炉内，以0.5～2.5℃/min的速率升温至320～450℃，保温4～7h，自然冷却，得到孔隙率高的多孔氧化铝粉体。

步骤1.2、按所述孔隙率高的多孔氧化铝粉体∶轻烧菱镁矿微粉的质量比为100∶(15～25)配料，将所述孔隙率高的多孔氧化铝粉体和所述轻烧菱镁矿微粉混合均匀，得到混合料。