一种轻量耐蚀铝-镁浇注料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铝-镁浇注料技术领域。具体涉及一种轻量耐蚀铝-镁浇注料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着钢铁等高耗能工业的节能降耗要求的提高，轻量化成为耐火材料重要的研宄方向之一，随之产生的突出问题是抗渣性能能否得到保证。基质是决定耐火材料，尤其是轻质耐火材料抗渣侵蚀性能的关键。钢包在服役过程中，炉渣及钢液首先通过基质中的裂纹或气孔渗透到材料内部，并与基质反应形成低熔点物相，改变材料的组织，进而产生较大裂纹直至形成剥落。因此，提高基质的抗渗透性，改善基质的显微组织是提高轻质耐火材料抗渣侵蚀性能的重要途径。
[0003]针对基质抗渣侵蚀能力不足的问题，现有的方法大多采用添加烧结助剂的方法，改善基质的烧结性能，提高烧结后基质致密程度。比如添加微米或者纳米级的ZrO2或者T12，通过纳米粉体的表面效应及高活性来促进粉体的烧结。但这些方法大多作用有限，且ZrO2或者1102价格昂贵，难以大量添加。针对这个问题，申请人发明了“一种铝镁轻质浇注料及其制备方法”(CN20101059586.3)的专利技术，通过添加氧化镁微粉，利用减水剂基团的疏水性控制氢氧化镁晶体的形成和生长，使得在浇注料内部生成均匀交叉的棒状氢氧化镁晶体并形成网状结构，取代氧化硅水化产生的结合作用，在提高浇注料强度的同时，亦提高了其抗渣性。然而，该MgO微粉的粉磨工艺较为复杂，且难于分散，目前尚不适宜大规模工业生产。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种平均孔径小、显气孔率低、高温强度较大、体积稳定性好、热导率较低和抗渣渗透能力强的轻量耐蚀铝-镁浇注料及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:所述轻量耐蚀铝-镁浇注料的成分及其含量是:64~81wt%的微孔刚玉颗粒，5~13wt%的刚玉细粉，5~8wt%的α -氧化铝微粉，5~8wt%的镁砂细粉，3~7wt%的结合剂。
[0006]按所述轻量耐蚀铝-镁浇注料的成分及其含量，先将刚玉细粉、α -氧化铝微粉、镁砂细粉和结合剂混合，再外加所述轻量耐蚀铝-镁浇注料0.05-0.15wt%的聚羧酸系减水剂，混合均匀，制得预混料；然后将微孔刚玉颗粒加入预混料中，搅拌均匀，制得轻量耐蚀铝-镁浇注料。
[0007]所述微孔刚玉颗粒的体积密度为2.8-3.3g/cm3，显气孔率为1~4%，平均孔径为0.1-0.5 μπι ;所述微孔刚玉颗粒的颗粒级配和球形度是:
粒径为8~5mm的占16~24wt%，球形度为0.7~1 ；
粒径为5~3mm的占15~20wt%，球形度为0.38-1 ；
粒径为3~lmm的占25~30wt%，球形度为0.45-1 ； 粒径为1~0.088mm的占35~40wt%，球形度为0.54-1。
[0008]所述刚玉细粉为板状刚玉细粉和白刚玉细粉中的一种或两种；刚玉细粉的粒径小于 0.088mm，球形度 >0.55。
[0009]所述镁砂细粉的MgO含量>90wt%，粒径为D5Q〈23.5 μ m，球形度>0.55。
[0010]所述α -氧化铝微粉的Al2O3含量>99wt%，粒径为D 5(|〈1.94 μ m，球形度>0.55。
[0011]所述结合剂为水泥和硅微粉中的一种或两种，水泥和硅微粉的质量比>15 ;所述结合剂粒径D5Q〈9.3 μ m，球形度>0.55。
[0012]由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果:
本发明通过建立连续粒径分布的颗粒堆积密度数学模型，综合浇注料骨料以及基质粉料的几何形状、粒径配比以及堆积时小颗粒的“契体效应”和大颗粒的“墙体效应”等因素，并考虑高温烧结对浇注料基质的影响；采用计算机模拟预测堆积密度，突破了传统耐火浇注料的骨料:基质为7: 3以及不同粒径原料粗、中、细的百分含量“两头大、中间小”经验的限制。从而在保留了轻量铝镁质浇注料所含微孔刚玉骨料降低整体材料体密和热导率的同时，有效利用了基质细粉间的颗粒堆积行为，在不添加其他外加剂的情况下提高了基质烧结性能，改善了基质的显微结构。
[0013]本发明制备的轻量耐蚀铝-镁浇注料抗渣蚀性能，尤其是抗渣渗透性能较目前其他轻质材料明显增强；且由于没有添加其他烧结助剂导致的杂质引入，材料的高温性能也有较明显提高。本发明制备的轻量耐蚀铝-镁浇注料经检测:体积密度为2.6-2.85g/cm3;显气孔率为12~15% ;1500°C X 3h烧后抗折强度为16~25Mpa ;耐压强度为150~165MPa。
[0014]因此，本发明所制备的轻量耐蚀铝-镁浇注料具有平均孔径小、显气孔率低、高温强度较大、体积稳定性好、热导率较低和抗渣渗透能力强的特点，用于精炼钢包工作衬能有效降低单位耐火材料消耗，使用寿命长。
【具体实施方式】
[0015]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，现将本【具体实施方式】所涉及到原料的理化参数统一描述如下，具体实施例中不再赘述。
[0016]所述微孔刚玉颗粒的体积密度为2.8-3.3g/cm3，显气孔率为1~4%，平均孔径为0.1-0.5 μπι ;所述微孔刚玉颗粒的颗粒级配和球形度是:
粒径为8~5mm的占16~24wt%，球形度为0.7~1 ；
粒径为5~3mm的占15~20wt%，球形度为0.38-1 ；
粒径为3~lmm的占25~30wt%，球形度为0.45-1 ；
粒径为1~0.088mm的占35~40wt%，球形度为0.54-1。
[0017]所述板状刚玉细粉和白刚玉细粉的粒径均小于0.088mm，球形度均>0.55。
[0018]所述镁砂细粉的MgO含量>90wt%，粒径为D5Q〈23.5 μ m，球形度>0.55。
[0019]所述α -氧化铝微粉的Al2O3含量>99wt%，粒径为D 5(|〈1.94 μ m，球形度>0.55。
[0020]所述水泥和硅微粉的质量比>15 ;所述水泥和硅微粉的粒径D5(i〈9.3 μπι，球形度>0.55。
[0021]实施例1 一种轻量耐蚀铝-镁浇注料及其制备方法。所述轻量耐蚀铝-镁浇注料的成分及其含量是:64~71wt%的微孔刚玉颗粒，9~13wt%的刚玉细粉，7~8wt%的α -氧化铝微粉，7~8wt%的镁砂细粉，5~7wt%的结合剂。
[0022]按所述轻量耐蚀铝-镁浇注料的成分及其含量，先将刚玉细粉、α -氧化铝微粉、镁砂细粉和结合剂混合，再外加所述轻量耐蚀铝-镁浇注料0.05-0.15wt%的聚羧酸系减水剂，混合均匀，制得预混料；然后将微孔刚玉颗粒加入预混料中，搅拌均匀，制得轻量耐蚀铝-镁浇注料。
[0023]本实施例中:所述刚玉细粉为板状刚玉细粉5 ;所述结合剂为水泥。
[0024]本实施例所制备的轻量耐蚀铝-镁浇注料经检测:体积密度2.6-2.7g/cm3;显气孔率12~14% ； 1500 0C X3h烧后抗折强度16~20Mpa ;耐压强度150~155MPa。
[0025]实施例2
一种轻量耐蚀铝-镁浇注料及其制备方法。除下述技术参数外，其余同实施例1。
[0026]本实施例中:所述刚玉细粉为白刚玉细粉；所述结合剂为硅微粉。
[0027]本实施例所制备的轻量耐蚀铝-镁浇注料经检测:体积密度2.65-2.75g/cm3;显气孔率13~15% ； 1500 0C X3h烧后抗折强度18~23Mpa ;耐压强度150~160MPa。
[0028]实施例3
一种轻量耐蚀铝-镁浇注料及其制备方法。除下述技术参数外，其余同实施例1。
[0029]本实施例中:所述刚玉细粉为板状刚玉细粉和白刚玉细粉的混合物；所述结合剂为水泥和硅微粉的混合物。
[0030]本实施例所制备的轻量耐蚀铝-镁浇注料经检测:体积密度2.7-2.85g/cm3;显气孔率13~15% ； 1500 0C X3h烧后抗折强度22~25Mpa ;耐压强度160~165MPa。
[0031]实施例4
一种轻量耐蚀铝-镁浇注料及其制备方法。所述轻量耐蚀铝-镁浇注料的成分及其含量是:69~75wt%的微孔刚玉颗粒，8~llwt%的刚玉