[發(fā)明專利]一種莫來石纖維增強剛玉-尖晶石質(zhì)預(yù)制件的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211098606.4
• 申請日: 2022-09-09
• 公開（公告）號: CN115636680A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮海霞;王剛;柳軍;李世鵬;潘元帥
• 申請（專利權(quán)）人: 中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/101;C04B35/622
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41118
• 代理人: 李娟

本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高溫冶煉用莫來石纖維增強剛玉?尖晶石質(zhì)預(yù)制件的制備方法。一種莫來石纖維增強剛玉?尖晶石質(zhì)預(yù)制件的制備方法，預(yù)制件的原料包括剛玉、尖晶石、鎂砂細粉和氧化鋁微粉；預(yù)制件還外加有分散劑、水和莫來石纖維；其中莫來石纖維的加入量為原料總質(zhì)量的0.05?0.5%；將所有細粉、微粉、結(jié)合劑、分散劑、纖維進行預(yù)混，之后和顆粒料干混，之后一次性加水濕混澆注成型、養(yǎng)護；最后烘烤制得預(yù)制件。本發(fā)明通過在剛玉?尖晶石體系中添加具有莫來石纖維，高溫下可形成的“位置固定”的液相結(jié)構(gòu)，不僅可改善緩沖高溫下形成熱應(yīng)力的破壞作用，改善材料的抗熱震性能；且有助于促進尖晶石化膨脹效應(yīng)的一致性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫冶煉用莫來石纖維增強剛玉-尖晶石質(zhì)預(yù)制件的制備方法。

背景技術(shù)

用于真空感應(yīng)熔爐的預(yù)制坩堝材質(zhì)包括剛玉質(zhì)、剛玉莫來石、鎂質(zhì)等；其中剛玉-尖晶石預(yù)制坩堝是應(yīng)用最為廣泛的一種；這是因為剛玉-尖晶石質(zhì)耐火材料具有優(yōu)異的高溫性能如高耐火度、高強度、抗渣侵蝕性能等綜合性能；真空冶煉環(huán)境較為苛刻，其最高溫度可超過1700℃，單次冶煉周期可超過6h，循環(huán)周期溫度超過1000℃，使用過程中要同時經(jīng)受溫度變化、渣金的侵蝕和氣氛影響等協(xié)同效應(yīng)所帶來的沖擊。

為提升剛玉-尖晶石預(yù)制坩堝的壽命，需要提高材料的抗熱震性、抗侵蝕性能等使用性能，可通過調(diào)整顆粒級配、改變顆粒形狀、相變增韌(如引入氧化鋯、氧化鉻)以及引入第三添加相如鋼纖維造成熱膨脹性失配等多種辦法；近年來，通過引入微孔剛玉原料替代傳統(tǒng)剛玉來提高材料的抗熱震性能也取得了一定成效；還能降低材料重量實現(xiàn)材料輕量化；為緩沖高溫條件下溫度變化所帶來的熱應(yīng)力，通過加入適量硅微粉高溫下局部形成微量液相亦能提高材料的抗熱震性；但此種方法存在一些問題：一是硅微粉自身很容易形成局部團聚，液相量的多少和分布均勻性不易控制，也會因局部液相量過大造成破壞甚至惡化材料性能；二是只有高溫形成液相后才有可能改善材料的性能。

根據(jù)上述情況介紹，為更好適應(yīng)真空冶煉環(huán)境，提高材料的使用性能，需進一步優(yōu)化改善材料的組織結(jié)構(gòu)，獲得液相微量且均勻分布、顯微結(jié)構(gòu)致密，且中低溫性能也優(yōu)異的剛玉-尖晶石質(zhì)材料。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種莫來石纖維增強剛玉-尖晶石質(zhì)預(yù)制件的制備方法。

本發(fā)明為完成上述目的采用如下技術(shù)方案：

一種莫來石纖維增強剛玉-尖晶石質(zhì)預(yù)制件的制備方法，所述預(yù)制件的原料包括剛玉、尖晶石、鎂砂細粉和氧化鋁微粉，上述原料總重為100%；所述的剛玉包括剛玉顆粒與剛玉細粉；所述的尖晶石包括尖晶石顆粒與尖晶石細粉；所述的預(yù)制件還外加有分散劑、水和莫來石纖維；其中莫來石纖維的加入量為原料總質(zhì)量的0.05-0.5%；將所有細粉、微粉、結(jié)合劑、分散劑、纖維進行預(yù)混，混料時長為2-6h；之后和顆粒料干混2-5min，之后一次性加水濕混攪拌3-8min澆注成型、養(yǎng)護；最后在110-250℃烘烤18-36h，即可制得預(yù)制件；莫來石纖維中的Al₂O₃、SiO₂以及從周圍遷移堿性氧化物成分一起形成低熔點玻璃相，使得纖維由邊緣向內(nèi)呈逐漸玻璃化的趨勢，因此材料中的液相被固定在纖維的周圍；形成了高度分散的、零星液相。

莫來石纖維增強剛玉-尖晶石質(zhì)預(yù)制件的原料組成及具體質(zhì)量配比為：

剛玉顆粒 5-0mm 45-60%，

剛玉細粉 ≤0.088mm 10-20%，

尖晶石顆粒 1-0mm 5-15%，

尖晶石細粉 ≤0.044mm 5-15%，

鎂砂細粉 ≤0.088mm 0.5-3%，

氧化鋁微粉 6-10%，

結(jié)合劑 3-6%。