[發明專利]一種無碳耐火材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810380919.6
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108503342A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 王榕林;劉一帆;劉會;姬瑩瑩;卜景龍
• 申請（專利權）人: 華北理工大學
• 主分類號: C04B35/047
• 分類號: C04B35/047;C04B35/66;C04B35/634;B22D41/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明屬于耐火材料技術領域，特別涉及一種無碳耐火材料及其制備方法和應用。本發明提供的無碳耐火材料，由包括以下質量份的原料依次經成型、養護、干燥和燒結制備而成：47～81份鎂砂、0.5～38份鋯酸鈣、9～15份鎂鋁尖晶石、0.5～9份氧化鋯、0.01～1份聚羧酸鹽類分散劑和7.0～7.5份水。本申請以鎂砂和鎂鋁尖晶石為鎂源，以鋯酸鈣為鈣源，有效抑制了水化現象，避免制備過程中因原料水化降低耐火材料的強度性能和抗熱震性能。實施例對所述無碳耐火材料的抗熱震性能進行測試：1100℃～室溫水冷循環1次、3次和5次熱震后強度保持率均達到28.24％以上；說明本發明提供的無碳耐火材料具有優異的抗熱震性能。

技術領域

本發明屬于耐火材料技術領域，特別涉及一種無碳耐火材料及其制備方法和應用。

背景技術

鋼材是應用較為廣泛的金屬材料之一，不同行業對鋼材的性能質量要求不同，但總體來說各行業對鋼材的性能要求越來越高。雜質是影響鋼材性能的影響因素之一，減少鋼材中的雜質、提高鋼材的潔凈度是當代煉鋼行業的發展方向。鋼材冶煉過程中，連鑄系統中的鋼包是運輸、儲存和處理鋼液的主要容器，與鋼液直接接觸，若鋼包內襯材料含有雜質，則會將雜質帶入到鋼液中，進而影響鋼材的性能。

傳統鋼包內襯材料多采用抗熱震性和抗鋼渣侵蝕性較好的MgO-C質耐火材料，但在高溫條件下，MgO-C質耐火材料中的C易溶解到鋼液中，造成鋼液二次增碳，進而影響鋼材的性能。因此，作為鋼包內襯的MgO-C質耐火材料逐漸被無碳的MgO-CaO-ZrO₂系耐火材料所取代，如MgO-ZrO₂復合材料、MgO-CaZrO₃復合材料以及MgO-CaZrO₃-ZrO₂復合材料等。上述材料制備時，均以MgO、CaO和ZrO₂為原料，雖然能夠制備得到無碳的耐火材料，但材料的抗熱震性能不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無碳耐火材料及其制備方法和應用，本發明提供的無碳耐火材料具有優異的抗熱震性能。

為實現以上目的，本發明提供了如下技術方案：

本發明提供了一種無碳耐火材料，由包括以下質量份的原料依次經成型、養護、干燥和燒結制備而成：47～81份鎂砂、0.5～38份鋯酸鈣、9～15份鎂鋁尖晶石、0.5～9份氧化鋯、0.01～1份聚羧酸鹽類分散劑和7.0～7.5份水。

優選的，所述鎂砂包括粗鎂砂、中鎂砂、細鎂砂和超細鎂砂，所述粗鎂砂的平均粒徑為5～3mm，所述中鎂砂的平均粒徑為(3mm,1mm]，所述細鎂砂的平均粒徑為(1mm,0.074mm]，所述超細鎂砂的平均粒徑＜0.074mm；所述粗鎂砂、中鎂砂、細鎂砂和超細鎂砂的質量比為(10～15)；(11～19)：(17～30)：(8～18)。

優選的，所述鋯酸鈣包括粗鋯酸鈣、中鋯酸鈣和細鋯酸鈣中的一種或幾種，所述粗鋯酸鈣的平均粒徑為3～1mm，所述中鋯酸鈣的平均粒徑為(1mm，0.074mm]，所述細鋯酸鈣的平均粒徑為＜0.074mm；所述粗鋯酸鈣、中鋯酸鈣和細鋯酸鈣的質量比為(0～12)：(0～16)：(0～10)，所述粗鋯酸鈣、中鋯酸鈣和細鋯酸鈣的質量不同時為零。

優選的，所述鎂鋁尖晶石的平均粒徑≤5μm。

優選的，所述氧化鋯的平均粒徑≤50nm。

優選的，所述聚羧酸鹽類分散劑為PC-8010聚羧酸鹽。

本發明還提供了上述技術方案所述無碳耐火材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將所述原料與水混合，得到漿料；

(2)將所述步驟(1)得到的漿料依次進行成型、養護和干燥，得到干坯；

(3)將所述步驟(2)得到的干坯進行燒結，冷卻后得到無碳耐火材料。