一種輕量耐蝕鋁-鎂澆注料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁-鎂澆注料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種輕量耐蝕鋁-鎂澆注料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鋼鐵等高耗能工業(yè)的節(jié)能降耗要求的提高，輕量化成為耐火材料重要的研宄方向之一，隨之產(chǎn)生的突出問題是抗渣性能能否得到保證?；|(zhì)是決定耐火材料，尤其是輕質(zhì)耐火材料抗渣侵蝕性能的關(guān)鍵。鋼包在服役過程中，爐渣及鋼液首先通過基質(zhì)中的裂紋或氣孔滲透到材料內(nèi)部，并與基質(zhì)反應(yīng)形成低熔點(diǎn)物相，改變材料的組織，進(jìn)而產(chǎn)生較大裂紋直至形成剝落。因此，提高基質(zhì)的抗?jié)B透性，改善基質(zhì)的顯微組織是提高輕質(zhì)耐火材料抗渣侵蝕性能的重要途徑。
[0003]針對基質(zhì)抗渣侵蝕能力不足的問題，現(xiàn)有的方法大多采用添加燒結(jié)助劑的方法，改善基質(zhì)的燒結(jié)性能，提高燒結(jié)后基質(zhì)致密程度。比如添加微米或者納米級的ZrO2或者T12，通過納米粉體的表面效應(yīng)及高活性來促進(jìn)粉體的燒結(jié)。但這些方法大多作用有限，且ZrO2或者1102價格昂貴，難以大量添加。針對這個問題，申請人發(fā)明了“一種鋁鎂輕質(zhì)澆注料及其制備方法”(CN20101059586.3)的專利技術(shù)，通過添加氧化鎂微粉，利用減水劑基團(tuán)的疏水性控制氫氧化鎂晶體的形成和生長，使得在澆注料內(nèi)部生成均勻交叉的棒狀氫氧化鎂晶體并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，取代氧化硅水化產(chǎn)生的結(jié)合作用，在提高澆注料強(qiáng)度的同時，亦提高了其抗渣性。然而，該MgO微粉的粉磨工藝較為復(fù)雜，且難于分散，目前尚不適宜大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種平均孔徑小、顯氣孔率低、高溫強(qiáng)度較大、體積穩(wěn)定性好、熱導(dǎo)率較低和抗渣滲透能力強(qiáng)的輕量耐蝕鋁-鎂澆注料及其制備方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:所述輕量耐蝕鋁-鎂澆注料的成分及其含量是:64~81wt%的微孔剛玉顆粒，5~13wt%的剛玉細(xì)粉，5~8wt%的α -氧化鋁微粉，5~8wt%的鎂砂細(xì)粉，3~7wt%的結(jié)合劑。
[0006]按所述輕量耐蝕鋁-鎂澆注料的成分及其含量，先將剛玉細(xì)粉、α -氧化鋁微粉、鎂砂細(xì)粉和結(jié)合劑混合，再外加所述輕量耐蝕鋁-鎂澆注料0.05-0.15wt%的聚羧酸系減水劑，混合均勻，制得預(yù)混料；然后將微孔剛玉顆粒加入預(yù)混料中，攪拌均勻，制得輕量耐蝕鋁-鎂澆注料。
[0007]所述微孔剛玉顆粒的體積密度為2.8-3.3g/cm3，顯氣孔率為1~4%，平均孔徑為0.1-0.5 μπι ;所述微孔剛玉顆粒的顆粒級配和球形度是:
粒徑為8~5mm的占16~24wt%，球形度為0.7~1 ；
粒徑為5~3mm的占15~20wt%，球形度為0.38-1 ；
粒徑為3~lmm的占25~30wt%，球形度為0.45-1 ； 粒徑為1~0.088mm的占35~40wt%，球形度為0.54-1。
[0008]所述剛玉細(xì)粉為板狀剛玉細(xì)粉和白剛玉細(xì)粉中的一種或兩種；剛玉細(xì)粉的粒徑小于 0.088mm，球形度 >0.55。
[0009]所述鎂砂細(xì)粉的MgO含量>90wt%，粒徑為D5Q〈23.5 μ m，球形度>0.55。
[0010]所述α -氧化鋁微粉的Al2O3含量>99wt%，粒徑為D 5(|〈1.94 μ m，球形度>0.55。
[0011]所述結(jié)合劑為水泥和硅微粉中的一種或兩種，水泥和硅微粉的質(zhì)量比>15 ;所述結(jié)合劑粒徑D5Q〈9.3 μ m，球形度>0.55。
[0012]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本發(fā)明通過建立連續(xù)粒徑分布的顆粒堆積密度數(shù)學(xué)模型，綜合澆注料骨料以及基質(zhì)粉料的幾何形狀、粒徑配比以及堆積時小顆粒的“契體效應(yīng)”和大顆粒的“墻體效應(yīng)”等因素，并考慮高溫?zé)Y(jié)對澆注料基質(zhì)的影響；采用計算機(jī)模擬預(yù)測堆積密度，突破了傳統(tǒng)耐火澆注料的骨料:基質(zhì)為7: 3以及不同粒徑原料粗、中、細(xì)的百分含量“兩頭大、中間小”經(jīng)驗(yàn)的限制。從而在保留了輕量鋁鎂質(zhì)澆注料所含微孔剛玉骨料降低整體材料體密和熱導(dǎo)率的同時，有效利用了基質(zhì)細(xì)粉間的顆粒堆積行為，在不添加其他外加劑的情況下提高了基質(zhì)燒結(jié)性能，改善了基質(zhì)的顯微結(jié)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明制備的輕量耐蝕鋁-鎂澆注料抗渣蝕性能，尤其是抗渣滲透性能較目前其他輕質(zhì)材料明顯增強(qiáng)；且由于沒有添加其他燒結(jié)助劑導(dǎo)致的雜質(zhì)引入，材料的高溫性能也有較明顯提高。本發(fā)明制備的輕量耐蝕鋁-鎂澆注料經(jīng)檢測:體積密度為2.6-2.85g/cm3;顯氣孔率為12~15% ;1500°C X 3h燒后抗折強(qiáng)度為16~25Mpa ;耐壓強(qiáng)度為150~165MPa。
[0014]因此，本發(fā)明所制備的輕量耐蝕鋁-鎂澆注料具有平均孔徑小、顯氣孔率低、高溫強(qiáng)度較大、體積穩(wěn)定性好、熱導(dǎo)率較低和抗渣滲透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，用于精煉鋼包工作襯能有效降低單位耐火材料消耗，使用壽命長。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對保護(hù)范圍的限制:
為避免重復(fù)，現(xiàn)將本【具體實(shí)施方式】所涉及到原料的理化參數(shù)統(tǒng)一描述如下，具體實(shí)施例中不再贅述。
[0016]所述微孔剛玉顆粒的體積密度為2.8-3.3g/cm3，顯氣孔率為1~4%，平均孔徑為0.1-0.5 μπι ;所述微孔剛玉顆粒的顆粒級配和球形度是:
粒徑為8~5mm的占16~24wt%，球形度為0.7~1 ；
粒徑為5~3mm的占15~20wt%，球形度為0.38-1 ；
粒徑為3~lmm的占25~30wt%，球形度為0.45-1 ；
粒徑為1~0.088mm的占35~40wt%，球形度為0.54-1。
[0017]所述板狀剛玉細(xì)粉和白剛玉細(xì)粉的粒徑均小于0.088mm，球形度均>0.55。
[0018]所述鎂砂細(xì)粉的MgO含量>90wt%，粒徑為D5Q〈23.5 μ m，球形度>0.55。
[0019]所述α -氧化鋁微粉的Al2O3含量>99wt%，粒徑為D 5(|〈1.94 μ m，球形度>0.55。
[0020]所述水泥和硅微粉的質(zhì)量比>15 ;所述水泥和硅微粉的粒徑D5(i〈9.3 μπι，球形度>0.55。
[0021]實(shí)施例1 一種輕量耐蝕鋁-鎂澆注料及其制備方法。所述輕量耐蝕鋁-鎂澆注料的成分及其含量是:64~71wt%的微孔剛玉顆粒，9~13wt%的剛玉細(xì)粉，7~8wt%的α -氧化鋁微粉，7~8wt%的鎂砂細(xì)粉，5~7wt%的結(jié)合劑。
[0022]按所述輕量耐蝕鋁-鎂澆注料的成分及其含量，先將剛玉細(xì)粉、α -氧化鋁微粉、鎂砂細(xì)粉和結(jié)合劑混合，再外加所述輕量耐蝕鋁-鎂澆注料0.05-0.15wt%的聚羧酸系減水劑，混合均勻，制得預(yù)混料；然后將微孔剛玉顆粒加入預(yù)混料中，攪拌均勻，制得輕量耐蝕鋁-鎂澆注料。
[0023]本實(shí)施例中:所述剛玉細(xì)粉為板狀剛玉細(xì)粉5 ;所述結(jié)合劑為水泥。
[0024]本實(shí)施例所制備的輕量耐蝕鋁-鎂澆注料經(jīng)檢測:體積密度2.6-2.7g/cm3;顯氣孔率12~14% ； 1500 0C X3h燒后抗折強(qiáng)度16~20Mpa ;耐壓強(qiáng)度150~155MPa。
[0025]實(shí)施例2
一種輕量耐蝕鋁-鎂澆注料及其制備方法。除下述技術(shù)參數(shù)外，其余同實(shí)施例1。
[0026]本實(shí)施例中:所述剛玉細(xì)粉為白剛玉細(xì)粉；所述結(jié)合劑為硅微粉。
[0027]本實(shí)施例所制備的輕量耐蝕鋁-鎂澆注料經(jīng)檢測:體積密度2.65-2.75g/cm3;顯氣孔率13~15% ； 1500 0C X3h燒后抗折強(qiáng)度18~23Mpa ;耐壓強(qiáng)度150~160MPa。
[0028]實(shí)施例3
一種輕量耐蝕鋁-鎂澆注料及其制備方法。除下述技術(shù)參數(shù)外，其余同實(shí)施例1。
[0029]本實(shí)施例中:所述剛玉細(xì)粉為板狀剛玉細(xì)粉和白剛玉細(xì)粉的混合物；所述結(jié)合劑為水泥和硅微粉的混合物。
[0030]本實(shí)施例所制備的輕量耐蝕鋁-鎂澆注料經(jīng)檢測:體積密度2.7-2.85g/cm3;顯氣孔率13~15% ； 1500 0C X3h燒后抗折強(qiáng)度22~25Mpa ;耐壓強(qiáng)度160~165MPa。
[0031]實(shí)施例4
一種輕量耐蝕鋁-鎂澆注料及其制備方法。所述輕量耐蝕鋁-鎂澆注料的成分及其含量是:69~75wt%的微孔剛玉顆粒，8~llwt%的剛玉