本发明属于不定型耐火浇注料领域。具体涉及一种刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。
背景技术：
刚玉-尖晶石浇注料作为新一代高级耐火材料，因其优异的高温强度、抗渣侵蚀和渗透性，已在精炼钢包、电炉、中间包等设备上得到广泛应用，主要用作大型钢包衬、钢包透气砖等。近年来由于钢铁工业连铸及二次精练工艺的快速发展，对于刚玉尖晶石浇注料的使用条件也越来越苛刻，随着炼钢温度的提高和钢水在钢包中停留时间的延长，钢包工作面在1600℃以上的环境下受到了高温渣的侵蚀与渗透，大大降低了其使用寿命。传统工艺的刚玉尖晶石浇注料已无法满足技术进步的需求，恶劣的使用环境亟需通过提高刚玉-尖晶石浇注料各方面性能来应对。
向刚玉-尖晶石浇注料中引入一些氧化物，来改善浇注料的性能，已经有很多人进行了探索。经检索：申请号为201210229504.1的专利申请公开了一种引入氧化铬的刚玉-浇注料，虽然已经有所提高浇注料的抗渣能力，但还不能满足现有钢厂的生产要求；根据崔庆阳等人的研究表明，随着zro2的引入含量的不断增加，渗透层的厚度先变小后增大[崔庆阳，毛晓刚，吴林林，王辉.zro2加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响[j].工业炉，2012，34（2）：50~53]；根据贾全利等人的研究表明：tio2对高温抗折强度有不利影响,此外当加入量过大时会降低浇注料的常温强度[贾全利，叶方保，钟香崇.tio2加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响[j].耐火材料，2009，43（6）：417~421]。
对于mgo-nio-tio2熟料，是通过以轻烧氧化镁、氧化镍和二氧化钛为原料高温烧成制备的合成原料，在刚玉-尖晶石浇注料中适当引入mgo-nio-tio2熟料，有望提高浇注料的致密化程度、抗渣侵蚀性能和抗热震稳定性。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种显气孔率小、体积密度大、高温强度适中、抗震性良好、抗渣侵蚀能力强的刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。本发明通过向刚玉-尖晶石浇注料中引入mgo-nio-tio2熟料细粉，在高温下，熟料中的mgo、nio与al2o3可原位生成复合尖晶石，这个过程会伴随着体积的膨胀，减小了浇注料的气孔率，使其变得更加致密，复合尖晶石具有良好的抗侵蚀性，所以增强了浇注料的抗渣侵蚀性，同时，熟料中的tio2与cao反应形成catio3，使晶界处物相高熔点化，提高了浇注料高温抗折强度；同时钢渣中的cao也可以与tio2反应生成一层致密的catio3,可以有效抑制渣中sio2、fe2o3、al2o3等成分的渗透，显著的提高了抗渗透性。除此之外，tio2还可以与al2o3生成钛酸铝，可以显著改善浇注料的抗热震稳定性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：以60~70%的板状刚玉颗粒为骨料，以10~18%的板状刚玉细粉、5~9%的电熔镁铝尖晶石、8~12%的活性氧化铝微粉、0~8%的mgo-nio-tio2熟料细粉为基质，以1~3%的铝酸盐水泥为结合剂，外加0.2~0.6%的减水剂r1；将原料预混之后，加入质量分数为3~5%的水搅拌，浇注振动成型，制得刚玉-尖晶石浇注料。
所述mgo-nio-tio2熟料细粉粒径≤150μm，其化学质量组成为mgo≥85%，nio≤7%，tio2≤8%；熟料的气孔率约为1.20~1.40%，体积密度为3.36~3.43g/cm3，吸水率为0.50~0.60%。
所述减水剂为湖北斯曼wsm-r1的聚羧酸类复合减水剂。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
在高温下，引入的mgo-nio-tio2熟料细粉与刚玉-尖晶石发生反应，产生钛酸镁、钛酸铝、钛酸钙以及复合尖晶石等高熔点物相，同时也抑制了低熔点物相铝酸钙的产生，使制品更加致密，增强了高温强度，改善了抗热震性和抗渣侵蚀性。
本发明所制备的刚玉-尖晶石浇注料经浇注成型，养护20~25小时，脱模，110℃烘干20~25小时之后，经检测：显气孔率为10~16%，体积密度为3.09~3.27g/cm3；在1450℃保温1小时的条件下，其高温抗折为7.0~18.03mp；静态坩埚在1550℃保温3小时的条件下，其抗侵蚀指数为20.50~21.95，抗渗透指数为27.40~31.63。
因此，本发明制备的刚玉-尖晶石浇注料具有结构致密、高温强度高、抗热震性良好、抗渣侵蚀能力强等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式中所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：所述mgo-nio-tio2熟料细粉粒径≤150μm，其化学质量组成为mgo≥85%，nio≤7%，tio2≤8%；熟料的气孔率约为1.30%，体积密度为3.36-3.43g/cm3，吸水率为0.50%。
所述减水剂为湖北斯曼wsm-r1的聚羧酸类复合减水剂。
实施例1
一种刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。以60~70%的板状刚玉颗粒为骨料，以3~5%的100目板状刚玉细粉、7~9%的325目板状刚玉细粉、7%的电熔镁铝尖晶石、10%的活性氧化铝微粉、0~2%的mgo-nio-tio2熟料细粉为基质，以1~3%的铝酸盐水泥为结合剂，外加0.2~0.6%的减水剂r1。
本发明所制备的刚玉-尖晶石浇注料经浇注成型，养护20~25小时，脱模，110℃烘干20~25小时之后，经检测：显气孔率为14.75~16.00%，体积密度为3.09~3.13g/cm3；在1450℃保温1小时的条件下，其高温抗折为7.6~10.2mp；静态坩埚在1550℃保温3小时的条件下，其抗侵蚀指数为21.95，抗渗透指数为31.63。
实施例2
一种刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。以60~70%的板状刚玉颗粒为骨料，以3~5%的100目板状刚玉细粉、9~11%的325目板状刚玉细粉、7%的电熔镁铝尖晶石、10%的活性氧化铝微粉、2~4%的mgo-nio-tio2熟料细粉为基质，以1~3%的铝酸盐水泥为结合剂，外加0.2~0.6%的减水剂r1。
本发明所制备的刚玉-尖晶石浇注料经浇注成型，养护20~25小时，脱模，110℃烘干20~25小时之后，经检测：显气孔率为13.22~14.08%，体积密度为3.11~3.19g/cm3；在1450℃保温1小时的条件下，其高温抗折为11.5~13.4mp；静态坩埚在1550℃保温3小时的条件下，其抗侵蚀指数为20.92，抗渗透指数为30.93。
实施例3
一种刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。以60~70%的板状刚玉颗粒为骨料，以3~5%的100目板状刚玉细粉、11~13%的325目板状刚玉细粉、7%的电熔镁铝尖晶石、10%的活性氧化铝微粉、4~6%的mgo-nio-tio2熟料细粉为基质，以1~3%的铝酸盐水泥为结合剂，外加0.2~0.6%的减水剂r1。
本发明所制备的刚玉-尖晶石浇注料经浇注成型，养护20~25小时，脱模，110℃烘干20~25小时之后，经检测：显气孔率为11.73~12.46%，体积密度为3.18~3.23g/cm3；在1450℃保温1小时的条件下，其高温抗折为14.8~15.3mp；静态坩埚在1550℃保温3小时的条件下，其抗侵蚀指数为20.80，抗渗透指数为30.80。
实施例4
一种刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。以60~70%的板状刚玉颗粒为骨料，以3~5%的100目板状刚玉细粉、13~15%的325目板状刚玉细粉、7%的电熔镁铝尖晶石、10%的活性氧化铝微粉、6~8%的mgo-nio-tio2熟料细粉为基质，以1~3%的铝酸盐水泥为结合剂，外加0.2~0.6%的减水剂r1。
本发明所制备的刚玉-尖晶石浇注料经浇注成型，养护20~25小时，脱模，110℃烘干20~25小时之后，经检测：显气孔率为10.08~10.93%，体积密度为3.22~3.27g/cm3；在1450℃保温1小时的条件下，其高温抗折为17.84~18.03mp；静态坩埚在1550℃保温3小时的条件下，其抗侵蚀指数为20.50，抗渗透指数为27.40。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
本发明通过向刚玉-尖晶石浇注料中引入mgo-nio-tio2熟料细粉，在高温下，熟料中的mgo、nio与al2o3可原位生成复合尖晶石，这个过程会伴随着体积的膨胀，减小了浇注料的气孔率，使其变得更加致密，复合尖晶石具有良好的抗侵蚀性，所以增强了浇注料的抗渣侵蚀性，同时，熟料中的tio2与cao反应形成catio3，使晶界处物相高熔点化，提高了浇注料高温抗折强度；同时钢渣中的cao也可以与tio2反应生成一层致密的catio3,可以有效抑制渣中sio2、fe2o3、al2o3等成分的渗透，显著的提高了抗渗透性。除此之外，tio2还可以与al2o3生成钛酸铝，可以显著改善浇注料的抗热震稳定性。
本发明所制备的刚玉-尖晶石浇注料经浇注成型，养护20~25小时，脱模，110℃烘干20~25小时之后，经检测：经检测：显气孔率为10~16%，体积密度为3.09~3.27g/cm3；在1450℃保温1小时的条件下，其高温抗折为7.0~18.03mp；静态坩埚在1550℃保温3小时的条件下，其抗侵蚀指数为20.50~21.95，抗渗透指数为27.40~31.63。
因此，本发明制备的刚玉-尖晶石浇注料具有显气孔率小、体积密度大、高温强度高、抗渣侵蚀能力强等优点。