[發明專利]一種增韌氧化鈣耐火材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810432078.9
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108585894A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 魏耀武;李炳蓉;張濤;李楠
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/057
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種增韌氧化鈣耐火材料及其制備方法。其技術方案是：以65～80wt％的氧化鈣顆粒和20～35wt％的氧化鈣細粉為原料，外加所述原料0.05～3wt％的鋼纖維和2～6wt％的酚醛樹脂，攪拌3～30分鐘，壓制成型；然后置于真空設備中，在真空度為1～2kPa和溫度為200～300℃條件下烘烤8～24小時，冷卻，即得增韌氧化鈣耐火材料。所述氧化鈣顆粒是按氫氧化鈣粉體∶添加劑的質量比為1∶(0.002～0.02)配料，濕磨，過濾，烘干，粉磨，再置于造粒設備中造粒，即得氫氧化鈣顆粒，烘干；然后將烘干后的氫氧化鈣顆粒于1400～1800℃條件下保溫，制得氧化鈣顆粒。本發明工藝簡單和生產效率高，所制備的制品熱震穩定性好、高溫強度大和凈化高溫熔體的能力強。

技術領域

本發明屬于耐火材料技術領域。尤其涉及一種增韌氧化鈣耐火材料及其制備方法。

背景技術

在冶煉超純凈金屬和合金時，人們往往希望冶煉用耐火材料中含有游離的氧化鈣，在和熔體接觸的過程中，游離的氧化鈣具有脫出硫、磷和吸附氧化物夾雜的能力。在已知的耐火氧化物中，氧化鈣的高溫穩定性最好，它向熔體中的增氧也很少。所以，氧化鈣基耐火材料是最理想的冶煉包襯。

但是，游離的氧化鈣在大氣中易于水化，難以儲備，因此，直接用氧化鈣做耐火材料原料會面臨很大困難。以煉鋼工作襯為例，目前常用的做法是在制備耐火材料過程中直接引入一部分石灰石，即CaCO₃，讓石灰石在烘烤與使用過程中原位分解并形成CaO和氣孔。采用這種技術，能使材料在烘烤之前完全不含游離CaO，徹底避免了因游離CaO的存在所引起的水化問題。同時，還能保證中間包工作襯具有一定的氣孔率以滿足鋼水保溫及澆鑄后翻包的需要，而且石灰石高溫分解得到的CaO具有很高的活性，有利于脫S、脫P和吸附鋼中夾雜。且采用該技術制備的包襯耐火材料在高溫下形成多孔結構，從而在連鑄過程中減少中間包中鋼水的溫降，具有明顯的保溫作用。但采用這種技術制備的耐火材料，氧化鈣的含量一般在50％以下，氧化鎂的含量超過半數，因為過高的石灰石加入量將引起材料的強度在高溫下急劇下降，無法滿足冶煉需要。但是，材料中氧化鈣含量的不足將導致其凈化鋼水和合金熔液的效果受到限制。同時，原料中直接采用石灰石為原料，會導致冶煉過程中熔體的碳含量增加。

有關氧化鈣材料的制備也有研究報道，是以氧化鈣為主要原料，加入復合稀土、氧化鈦、氧化鐵、氧化鋁和氧化硅等物質作為抗水化劑和燒結劑，外加結合劑，成型后在高溫下進行燒結。采用這種技術制備氧化鈣材料，工藝較為復雜，同時也會降低材料和金屬熔體或合金液接觸時的穩定性，比如：加入氧化鐵和氧化硅就會導致熔體中總氧含量的增加，因為氧化鐵和氧化硅在和高溫熔體接觸過程時會向熔體供氧。同時，氧化鈣的熱膨脹系數較大，導致氧化鈣耐火材料存在另外一個問題，即其熱震穩定性比較差，使用壽命較低。

發明內容

本發明旨在克服現有技術不足，目的是提供一種工藝簡單和生產效率高的增韌氧化鈣耐火材料的制備方法，用該方法制備的增韌氧化鈣耐火材料熱震穩定性好、高溫強度大和凈化高溫熔體的能力強。所制備的增韌氧化鈣耐火材料可用作冶金爐及容器的內襯，尤其可滿足超純凈高溫合金和潔凈鋼冶煉的需要。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：先以65～80wt％的氧化鈣顆粒和20～35wt％的氧化鈣細粉為原料，再外加所述原料0.05～3wt％的鋼纖維和2～6wt％的酚醛樹脂，攪拌3～30分鐘，壓制成型；然后置于真空設備中，在真空度為1～2kPa和溫度為200～300℃條件下烘烤8～24小時，冷卻，即得增韌氧化鈣耐火材料。

所述氧化鈣顆粒的制備方法是：按氫氧化鈣粉體∶添加劑的質量比為1∶(0.002～0.02)，將所述氫氧化鈣粉體和所述添加劑濕磨1～5小時，過濾，烘干，粉磨，即得混合粉體；再將所述混合粉體置于造粒設備的料桶中，在每分鐘200～2000轉的條件下進行造粒，制得粒徑為0.2～9mm的氫氧化鈣顆粒，烘干；然后將烘干后的氫氧化鈣顆粒置于加熱爐中，于1400～1800℃條件下保溫1～5小時，冷卻，即得粒徑為0.1～7mm的氧化鈣顆粒。