本发明属于中频感应炉用耐火材料领域。具体涉及一种中频感应炉用刚玉质干式捣打料及其制备方法。
背景技术：
随着经济的发展，中频感应炉冶炼已成为铸造、不锈钢冶炼及特种钢冶炼行业的主要冶炼设备之一。中频感应炉砌筑炉衬所用的干式捣打料是影响中频感应炉正常生产的重要材料。在使用过程中，干式捣打料的工作面需烧结形成具有强度较高的烧结层，有效抵抗钢水的冲刷和侵蚀；非工作面却应该保持未烧结的散状结构，且该结构应较厚，利于吸收热应力，达到阻止工作层裂纹的扩展及吸收裂纹的目的。
目前，中频感应炉普遍使用刚玉-氧化镁质捣打料作炉衬。刚玉熔点高、热态体积稳定性好和具有优良的抗侵蚀性能，且利用刚玉和镁砂反应生成尖晶石产生的膨胀可以防止工作层因收缩导致的龟裂。然而，现有刚玉-镁质捣打料使用过程中工作层烧结强度较低，导致其抗冲刷性能和抗侵蚀性能较低；而工作面的烧结层较厚，非工作面散状结构较薄，不利于热应力的吸收，导致抗热震性能差和易于剥落，造成干式捣打料的快速损毁。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种耐火度高、体积稳定性好、高温强度大、抗剥落性能好、抗冲刷性能优异和抗侵蚀性能良好的中频感应炉用刚玉质干式捣打料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：以48～68wt％的电熔刚玉颗粒、20～40wt％的板状刚玉和6～16wt％的电熔镁砂为原料，外加所述原料0.5～1.5wt％的氧化钇微粉、0.5～1.0wt％的二氧化钛细粉、0.5～2.0wt％的zrocl2·8h2o细粉和0.5～1.0wt％的氧化镍细粉，混合均匀，制得中频感应炉用刚玉质干式捣打料。
所述电熔刚玉颗粒的粒度为0.5～5mm；所述电熔刚玉颗粒的al2o3含量＞99wt％。
所述板状刚玉的粒度为0.045～0.5mm；所述板状刚玉的al2o3含量＞99.3wt％。
所述电熔镁砂的粒度为0.075～1mm；所述电熔镁砂的mgo含量＞97wt％。
所述氧化钇微粉的粒度＜5μm；所述氧化钇微粉的y2o3含量＞98wt％。
所述二氧化钛细粉的粒度＜75μm；所述二氧化钛细粉的tio2含量﹥99wt％。
所述氧化镍细粉的粒度＜45μm；所述氧化镍细粉的nio含量﹥99wt％。
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：
本发明制备的中频感应炉用刚玉质干式捣打料(以下简称“干式捣打料”)采用刚玉和氧化镁为主要原料，未加入低熔点的添加物，使干式捣打料具备高的耐火度，能很好地满足大型中频感应炉的使用要求。使用过程中，工作面跟高温钢水接触，刚玉和氧化镁反应生成镁铝尖晶石，氧化钛与氧化镁反应生成钛酸镁，且生成的钛酸镁可固溶于镁铝尖晶石中形成复合尖晶石，反应烧结能有效促进传质过程及干式捣打料的致密化，使干式捣打料具备较高的强度、优异的抗冲刷性能和抗侵蚀性能。
本发明添加的氧化钇微粉会与板状刚玉反应生成耐磨性能及抗侵蚀性能优异的钇铝榴石弥散在材料内，进一步提高干式捣打料的抗冲刷性能和抗侵蚀性能。添加的氧化镍在高温下可以固溶于氧化镁晶格中，达到改善氧化镁抗热震性能的目的。添加的zrocl2·8h2o细粉高温下分解为亚微米级的氧化锆包裹在刚玉细粉表面，能防止刚玉与氧化镁反应过快，保证材料的非工作面散状结构层具有较大厚度，显著提高干式捣打料的体积稳定性及抗热震性能；同时生成的氧化锆通过相变增韧及颗粒弥散增韧，进一步提升材料的抗热震性能及抗剥落性能。
本实发明制备的中频感应炉用刚玉质干式捣打料的理化性能为：1100℃×3h体积密度为2.88～2.98g/cm3，抗折强度为7.5～9.5mpa，线变化率为0.7～1.2％；1600℃×3h体积密度为2.64～2.74g/cm3，抗折强度为6.5～9.0mpa，线变化率为2.6～3.3％；耐火度为1770～1800℃，炉龄为160～185炉次。
因此，本发明制备的中频感应炉用刚玉质干式捣打料具有耐火度高、体积稳定性好、高温强度大、抗剥落性能好、抗冲刷性能优异和抗侵蚀性能良好的特点。
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，并非对其保护范围的限制：
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述电熔刚玉颗粒的粒度为0.5～5mm；所述电熔刚玉颗粒的al2o3含量＞99wt％。
所述板状刚玉的粒度为0.045～0.5mm；所述板状刚玉的al2o3含量＞99.3wt％。
所述电熔镁砂的粒度为0.075～1mm；所述电熔镁砂的mgo含量＞97wt％。
所述氧化钇微粉的粒度＜5μm；所述氧化钇微粉的y2o3含量＞98wt％。
所述二氧化钛细粉的粒度＜75μm；所述二氧化钛细粉的tio2含量﹥99wt％。
所述氧化镍细粉的粒度＜45μm；所述氧化镍细粉的nio含量﹥99wt％。
实施例1
一种中频感应炉用刚玉质干式捣打料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以48～58wt％的电熔刚玉颗粒、30～40wt％的板状刚玉和6～12wt％的电熔镁砂为原料，外加所述原料0.5～1.0wt％的氧化钇微粉、0.5～1.0wt％的二氧化钛细粉、0.5～1.0wt％的zrocl2·8h2o细粉和0.5～1.0wt％的氧化镍细粉，混合均匀，即得中频感应炉用刚玉质干式捣打料。
本实施例1所制备的中频感应炉用刚玉质干式捣打料的理化性能为：1100℃×3h体积密度为2.88～2.92g/cm3，抗折强度为7.5～8.5mpa，线变化率为0.7～0.9％；1600℃×3h体积密度为2.64～2.68g/cm3，抗折强度为6.5～7.5mpa，线变化率为2.6～3.0％；耐火度为1770～1780℃，炉龄为160～170炉次。
实施例2
一种中频感应炉用刚玉质干式捣打料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以55～65wt％的电熔刚玉颗粒、23～33wt％的板状刚玉和9～14wt％的电熔镁砂为原料，外加所述原料1.0～1.5wt％的氧化钇微粉、0.5～1.0wt％的二氧化钛细粉、1.0～1.5wt％的zrocl2·8h2o细粉和0.5～1.0wt％的氧化镍细粉，混合均匀，即得中频感应炉用刚玉质干式捣打料。
本实施例2所制备的中频感应炉用刚玉质干式捣打料的理化性能为：1100℃×3h体积密度为2.90～2.94g/cm3，抗折强度为8.0～9.0mpa，线变化率为0.8～1.0％；1600℃×3h体积密度为2.66～2.70g/cm3，抗折强度为7.0～8.0mpa，线变化率为2.7～3.1％；耐火度为1775～1785℃，炉龄为165～175炉次。
实施例3
一种中频感应炉用刚玉质干式捣打料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以58～68wt％的电熔刚玉颗粒、20～30wt％的板状刚玉和12～16wt％的电熔镁砂为原料，外加所述原料0.8～1.3wt％的氧化钇微粉、0.5～1.0wt％的二氧化钛细粉、1.5～2.0wt％的zrocl2·8h2o细粉和0.5～1.0wt％的氧化镍细粉，混合均匀，即得中频感应炉用刚玉质干式捣打料。
本实施例3所制备的中频感应炉用刚玉质干式捣打料的理化性能为：1100℃×3h体积密度为2.92～2.96g/cm3，抗折强度为7.8～8.8mpa，线变化率为0.9～1.1％；1600℃×3h体积密度为2.68～2.72g/cm3，抗折强度为7.5～8.5mpa，线变化率为2.8～3.2％；耐火度为1780～1790℃，炉龄为170～180炉次。
实施例4
一种中频感应炉用刚玉质干式捣打料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以50～60wt％的电熔刚玉颗粒、28～38wt％的板状刚玉和10～15wt％的电熔镁砂为原料，外加所述原料0.7～1.2wt％的氧化钇微粉、0.5～1.0wt％的二氧化钛细粉、0.8～1.3wt％的zrocl2·8h2o细粉和0.5～1.0wt％的氧化镍细粉，混合均匀，即得中频感应炉用刚玉质干式捣打料。
本实施例4所制备的中频感应炉用刚玉质干式捣打料的理化性能为：1100℃×3h体积密度为2.94～2.98g/cm3，抗折强度为8.5～9.5mpa，线变化率为1.0～1.2％；1600℃×3h体积密度为2.70～2.74g/cm3，抗折强度为8.0～9.0mpa，线变化率为2.9～3.3％；耐火度为1790～1800℃，炉龄为175～185炉次。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式制备的中频感应炉用刚玉质干式捣打料(以下简称“干式捣打料”)采用刚玉和氧化镁为主要原料，未加入低熔点的添加物，使干式捣打料具备高的耐火度，能很好地满足大型中频感应炉的使用要求。使用过程中，工作面跟高温钢水接触，刚玉和氧化镁反应生成镁铝尖晶石，氧化钛与氧化镁反应生成钛酸镁，且生成的钛酸镁可固溶于镁铝尖晶石中形成复合尖晶石，反应烧结能有效促进传质过程及干式捣打料的致密化，使干式捣打料具备较高的强度、优异的抗冲刷性能和抗侵蚀性能。
本具体实施方式添加的氧化钇微粉会与板状刚玉反应生成耐磨性能及抗侵蚀性能优异的钇铝榴石弥散在材料内，进一步提高干式捣打料的抗冲刷性能和抗侵蚀性能。添加的氧化镍在高温下可以固溶于氧化镁晶格中，达到改善氧化镁抗热震性能的目的。添加的zrocl2·8h2o细粉高温下分解为亚微米级的氧化锆包裹在刚玉细粉表面，能防止刚玉与氧化镁反应过快，保证材料的非工作面散状结构层具有较大厚度，显著提高干式捣打料的体积稳定性及抗热震性能；同时生成的氧化锆通过相变增韧及颗粒弥散增韧，进一步提升材料的抗热震性能及抗剥落性能。
本实具体实施方式制备的中频感应炉用刚玉质干式捣打料的理化性能为：1100℃×3h体积密度为2.88～2.98g/cm3，抗折强度为7.5～9.5mpa，线变化率为0.7～1.2％；1600℃×3h体积密度为2.64～2.74g/cm3，抗折强度为6.5～9.0mpa，线变化率为2.6～3.3％；耐火度为1770～1800℃，炉龄为160～185炉次。
因此，本具体实施方式制备的中频感应炉用刚玉质干式捣打料具有耐火度高、体积稳定性好、高温强度大、抗剥落性能好、抗冲刷性能优异和抗侵蚀性能良好的特点。