一种氧化铝材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种氧化铝材料及其制备方法。其技术方案是：按氧化铝细粉和混合溶液的质量比为1∶2配料，置于混合机中共混0.5~8小时，得混合浆料；再将混合浆料滤干，在110℃条件下干燥24小时，得到混合料块；将混合料块于1000~1300℃条件下保温1~6小时，冷却，球磨至1~200μm，即得氧化铝材料。所述混合溶液为氢氧化铍和草酸溶液的混合溶液，其中：氢氧化铍为5~30wt%，草酸溶液为70~95wt%。本发明制备的氧化铝材料具有高温性能稳定、高温强度大、热膨胀系数小和热震稳定性高的特点；是制备高温工业用耐火材料的新型原料。
【专利说明】
一种氧化铝材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于耐火材料技术领域。尤其涉及一种氧化铝材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]以Al2O3-C耐火材料为代表的含碳制品在连铸工艺中作为钢包和控流耐火材料被广泛采用，已成为连铸上应用最广泛的耐火材料，大量用作钢包和中间包滑动水口系列产品和连铸三大件(长水口、浸入式水口和塞棒)等。连铸三大件在炼钢生产中处于十分重要的位置，其质量的好坏对于连铸生产的连续性和稳定性具有重要的意义。目前全世界80%的钢坯采用连铸技术生产。其中，钢包滑板、长水口、浸入式水口、塞棒以及中间包滑板是实现高可靠性连铸的关键耐火材料，它们性能的优劣直接影响着连铸效率和钢坯质量。
[0003]氧化铝(各种刚玉原料的主要化学组成)是Al2O3-C耐火材料的主要组份，对提高耐火材料的使用寿命和降低对钢水质量的影响显得尤为重要。研究发现，Al2O3-C耐火材料的主要成分Al2O3和C之间在炼钢条件下发生的碳热还原反应对钢水质量和铝碳材料性能有不利影响。
[0004]氧化铝的碳热还原反应式为:
[0005]Al2O3 ⑶+3C ⑶= 2A1 ⑴+3C0(g) (I)
[0006]在一个大气压下，反应式(I)发生所需要的最低温度为2200V，远高于钢水连铸的温度。单纯从氧化铝和碳之间的固相反应来分析，在炼钢温度下，反应式(I)是不会发生的，但在金属溶液存在的情况下，氧化铝的碳热还原反应在炼钢温度下则是可以发生的。进一步的研究表明，氧化铝的碳热还原反应在有铁液出现的情况下于1550°C就可以发生，Al2O3-C/Fe系统中发生的化学反应导致铁液中的铝含量和碳含量增加，在Al2O3-C材料和Fe液接触界面有铁铝相生成。
[0007]以上研究结果表明，氧化铝和碳在和铁液(钢液)或其它金属溶液共存的情况下会导致氧化铝碳热还原反应的发生。其中Al2O3在铁液/钢液中的溶解是其中一个重要的环节，当氧化铝碳热还原反应的气相产物从反应区域挥发以后，在原位留下气孔将成为铁液渗入耐火材料的通道，提高了侵蚀反应动力学速率并导致材料损毁，同时，对钢中的碳含量、铝含量和氧化物夹杂数量产生影响，降低了钢水的纯净度。
【发明内容】
[0008]本发明旨在克服现有技术不足，目的是提供一种氧化铝材料的制备方法，用该方法制备的氧化铝材料高温性能稳定、高温强度大、热膨胀系数小和热震稳定性高，是制备高温工业用耐火材料的新型原料。
[0009]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:按氧化铝细粉和混合溶液的质量比为1: 2配料，置于混合机中共混0.5?8小时，得混合浆料;再将混合浆料滤干，在110°C条件下干燥24小时，得到混合料块;将混合料块于1000?1300 °C条件下保温I?6小时，冷却，球磨至I?200μηι，即得氧化招材料。[OO1O]所述混合溶液为氢氧化铍和草酸溶液的混合溶液，其中:氢氧化铍为5?30wt%，草酸溶液为70?95wt%。
[0011 ] 所述氧化铝细粉中Al2O3含量2 92wt% ;粒径为I?500μπι。
[0012]所述氢氧化铍中Be(OH)2含量2 97wt% ;粒径为I?500μπι。
[0013]所述草酸溶液的摩尔浓度为0.2?lmol/L。
[0014]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:
[0015]本发明于高温制备时，在共混过程中包裹与氧化铝颗粒表面的Be(OH)2会分解形成BeO，即Al2O3颗粒表面将包裹一薄层BeO。所制备的氧化铝材料中BeO-Al2O3二元系统的最低共熔点为1890°C，高于目前的炼钢温度。同时，BeO高温稳定性比Al2O3还要好，甚至优于ZrO2,在钢水中的溶解度极低。BeO层的存在，在一定时间内既能将Al2O3和钢水及石墨隔离开，保护氧化铝在冶炼之初不溶入钢水，也能阻止氧化铝在Al2O3-C耐火材料工作面脱碳层形成前和石墨反应。从而降低了 Al2O3-C耐火材料中氧化铝碳热还原反应发生的可能性。
[0016]本发明制备的氧化铝材料经检测:Al2O3含量2 91wt% ;显气孔率^ 5%。
[0017]因此，本发明制备的氧化铝材料具有高温性能稳定、高温强度大、热膨胀系数小和热震稳定性高的特点;是制备高温工业用耐火材料的新型原料。
【具体实施方式】
[0018]下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
[0019]为避免重复，现将本【具体实施方式】所涉及的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述:
[0020]所述氧化铝细粉中Al2O3含量2 92wt% ;粒径为I?500μπι。
[0021 ] 所述氢氧化铍中Be (OH) 2含量2 97wt% ;粒径为I?500μπι。
[0022]所述草酸溶液的摩尔浓度为0.2?lmol/L。
[0023]实施例1
[0024]—种氧化铝材料及其制备方法。按氧化铝细粉和混合溶液的质量比为1:2配料，置于混合机中共混0.5?3小时，得混合浆料;再将混合浆料滤干，在110°C条件下干燥24小时，得到混合料块;将混合料块于1000?1100 °C条件下保温I?3小时，冷却，球磨至I?ΙΟΟμπι，即得氧化铝材料。
[0025]所述混合溶液为氢氧化铍和草酸溶液的混合溶液，其中:氢氧化铍为5?1wt%，草酸溶液为90?95wt%。
[0026]本实施例制备的氧化铝材料经检测=Al2O3含量? 91wt% ;显气孔率< 5%。
[0027]实施例2
[0028]—种氧化铝材料及其制备方法。按氧化铝细粉和混合溶液的质量比为1:2配料，置于混合机中共混3?6小时，得混合浆料;再将混合浆料滤干，在110°C条件下干燥24小时，得到混合料块;将混合料块于1100?1200 0C条件下保温3?5小时，冷却，球磨至100?150μπι，即得氧化铝材料。
[0029]所述混合溶液为氢氧化铍和草酸溶液的混合溶液，其中:氢氧化铍为10?20wt%，草酸溶液为80?90wt%。
[0030]本实施例制备的氧化铝材料经检测:A1203含量I 95wt% ;显气孔率< 4%。
[0031]实施例3
[0032]—种氧化铝材料及其制备方法。按氧化铝细粉和混合溶液的质量比为1:2配料，置于混合机中共混6?8小时，得混合浆料;再将混合浆料滤干，在110°C条件下干燥24小时，得到混合料块;将混合料块于1200?13000C条件下保温5?6小时，冷却，球磨至150?200μπι，即得氧化铝材料。
[0033]所述混合溶液为氢氧化铍和草酸溶液的混合溶液，其中:氢氧化铍为20?30wt%，草酸溶液为70?80wt%。
[0034]本实施例制备的氧化铝材料经检测=Al2O3含量? 98wt% ;显气孔率< 2%。
[0035]本【具体实施方式】与现有技术相比具有如下积极效果:
[0036]本【具体实施方式】于高温制备时，在共混过程中包裹与氧化铝颗粒表面的Be(OH)2会分解形成BeO，即AI2O3颗粒表面将包裹一薄层BeO。所制备的氧化招材料中Be0-Al203二元系统的最低共熔点为1890°C，高于目前的炼钢温度。同时，BeO高温稳定性比Al2O3还要好，甚至优于ZrO2,在钢水中的溶解度极低。BeO层的存在，在一定时间内既能将Al2O3和钢水及石墨隔离开，保护氧化铝在冶炼之初不溶入钢水，也能阻止氧化铝在Al2O3-C耐火材料工作面脱碳层形成前和石墨反应。从而降低了 Al2O3-C耐火材料中氧化铝碳热还原反应发生的可能性。
[0037]本【具体实施方式】制备的氧化铝材料经检测=Al2O3含量2 91wt% ;显气孔率< 5%。
[0038]因此，本【具体实施方式】制备的氧化铝材料具有高温性能稳定、高温强度大、热膨胀系数小和热震稳定性高的特点;是制备高温工业用耐火材料的新型原料。
【主权项】
1.一种氧化铝材料的制备方法，其特征在于:按氧化铝细粉和混合溶液的质量比为1:2配料，置于混合机中共混0.5?8小时，得混合浆料;再将混合浆料滤干，在110°C条件下干燥24小时，得到混合料块;将混合料块于1000?1300 0C条件下保温I?6小时，冷却，球磨至I?200μπι，即得氧化铝材料； 所述混合溶液为氢氧化铍和草酸溶液的混合溶液，其中:氢氧化铍为5?30wt %，草酸溶液为70?95wt%。2.根据权利要求1所述的氧化铝材料的制备方法，其特征在于所述氧化铝细粉中Al2O3含量2 92wt% ;粒径为I?500μπι。3.根据权利要求1所述的氧化铝材料的制备方法，其特征在于所述氢氧化铍中Be(OH)2含量2 97wt% ;粒径为I?500μπι。4.根据权利要求1所述的氧化铝材料的制备方法，其特征在于所述草酸溶液的摩尔浓度为0.2 ?lmol/L。5.一种氧化铝材料，其特征在于所述氧化铝材料是根据权利要求1?4项中任一项所述的氧化铝材料的制备方法所制备的氧化铝材料。
【文档编号】C04B35/101GK105837188SQ201610152638
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】魏耀武, 邵勇, 李楠
【申请人】武汉科技大学