[發(fā)明專利]一種輕量化尖晶石-剛玉-碳耐火材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112645731B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設計）人: 鄢文;王詩話;鄢俊杰;陳俊峰;李楠;李亞偉
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/66
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發(fā)明涉及一種輕量化尖晶石?剛玉?碳耐火材料及其制備方法。其技術方案是：將多孔尖晶石?剛玉陶瓷置于真空裝置中，加入改性溶液，靜置，破碎，篩分。以篩分得到的改性多孔尖晶石?剛玉陶瓷顆粒Ⅰ、改性多孔尖晶石?剛玉陶瓷顆粒Ⅱ、改性多孔尖晶石?剛玉陶瓷顆粒Ⅲ為骨料，以篩分得到的多孔尖晶石?剛玉陶瓷細粉、單質(zhì)硅粉、鱗片石墨為基質(zhì)；先將骨料混勻，加入改性液態(tài)熱固性酚醛樹脂，混勻，加入基質(zhì)，混勻；機壓成型，熱處理，在埋碳和1150～1250℃的條件下保溫，自然冷卻，制得輕量化尖晶石?剛玉?碳耐火材料。本發(fā)明所制制品導熱系數(shù)低、強度高、熱震穩(wěn)定性好、抗渣性能和抗氧化優(yōu)異。

技術領域

本發(fā)明屬于尖晶石-剛玉-碳耐火材料技術領域。尤其涉及一種輕量化尖晶石-剛玉-碳耐火材料及其制備方法。

背景技術

尖晶石-剛玉-碳耐火材料是廣泛應用于煉鋼精煉環(huán)節(jié)的關鍵器件，如水口、滑板等，其性能對煉鋼工業(yè)的安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗以及鋼液純凈度有重要影響。故關于尖晶石-剛玉-碳耐火材料制備技術的研究較多，主要以致密電熔剛玉和高純電熔尖晶石等為主要原料制成。

如“一種中包用低碳剛玉尖晶石沖擊磚及其制備方法”(CN103420683A)專利技術，采用礬土、白剛玉、尖晶石、氧化鋁微粉、鋁粉、二氧化鈦粉、鱗片石墨、納米碳和電熔鎂砂為主要原料制成，該技術采用礬土和白剛玉為致密骨料，導致產(chǎn)品導熱系數(shù)較高；由于致密骨料與基質(zhì)、特別是與基質(zhì)中非氧化物的界面相容性差，導致骨料/基質(zhì)界面結合強度較低；同時，尖晶石在材料中分布難以均勻，限制了所得制品的強度；同時，致密骨料間難以形成頸部連接，導致制品熱震穩(wěn)定性較差。

又如文獻技術(衛(wèi)忠賢等.剛玉-尖晶石-炭不燒上水口的研制和使用.耐火材料，2000，34(4)：217-219)以電熔剛玉砂、高純電熔尖晶石為主要原料，制得剛玉-尖晶石-炭不燒上水口，該技術也采用了電熔剛玉砂等為致密骨料，同樣存在導熱系數(shù)高、骨料/基質(zhì)界面結合強度較低且尖晶石在材料中分布不均勻的問題，限制了所得制品的強度；且尖晶石在材料中分布不均勻，導致制品的抗渣性能和抗氧化性能較差。

再如“一種精煉鋼包用低碳剛玉尖晶石磚及其制備方法”(CN101613207A)專利技術，采用電熔剛玉顆粒及細粉、電熔鎂砂顆粒及細粉、電熔尖晶石細粉、α-Al₂O₃微粉、鋁粉和硅粉等為原料，加入結合劑、超細石墨和鈦白粉制成。該技術采用的骨料為電熔剛玉和電熔鎂砂，均為致密骨料，同樣存在導熱系數(shù)高，骨料/基質(zhì)界面結合強度較低和尖晶石在材料中分布不均勻的問題，限制了強度。

綜上所述，現(xiàn)有剛玉-尖晶石-碳耐火材料還存在一些技術缺陷：(1)致密原料增大了導熱系數(shù)，加速了鋼液熱量損失，不利于節(jié)能減排；(2)致密骨料與基質(zhì)，特別是骨料與基質(zhì)中非氧化物界面相容性差，難燒結，限制了強度和熱震穩(wěn)定性；(3)尖晶石相在材料內(nèi)部分布不均，限制了材料的強度、抗渣性能和抗氧化性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術缺陷，目的是提供一種的輕量化尖晶石-剛玉-碳耐火材料的制備方法，用該方法制備的輕量化尖晶石-剛玉-碳耐火材料導熱系數(shù)低、強度高、熱震穩(wěn)定性好、抗渣性能和抗氧化優(yōu)異。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

步驟1、多孔尖晶石-剛玉陶瓷的制備

步驟1.1、將氫氧化鋁細粉置于高溫爐內(nèi)，以0.5～2.5℃/min的速率升溫至320～450℃，保溫4～7h，自然冷卻，得到孔隙率高的多孔氧化鋁粉體。

步驟1.2、按所述孔隙率高的多孔氧化鋁粉體∶輕燒菱鎂礦微粉的質(zhì)量比為100∶(15～25)配料，將所述孔隙率高的多孔氧化鋁粉體和所述輕燒菱鎂礦微粉混合均勻，得到混合料。