專利名稱：：納米Al₂O₃、MgO復(fù)合陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于耐火材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種煉鋼二次精煉整體鋼包用納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料。
背景技術(shù)：
：近年來，耐火材料技術(shù)發(fā)展的主要趨勢是不斷增加整體材料或不定形耐火材料，特別是耐火澆注料的使用，其在許多國家澆注料的產(chǎn)量己超過耐火材料總產(chǎn)量的一半以上，特別是在閂本鋼鐵工業(yè)中澆注料的使用量己達(dá)70%，[MitsuoSugawara閂本澆注料技術(shù)的最新進(jìn)展，第九屆聯(lián)合國際耐火材料學(xué)術(shù)會議(UNTECR'05)論文選譯"國外耐火材料科技的最新進(jìn)展"P303-309]。這主要是得益于快速簡便的機(jī)械化筑爐及其與定型制品更加優(yōu)異的性能以及良好的使用效果。從煉鋼精煉技術(shù)角度出發(fā)，采用二次精煉生產(chǎn)超潔凈鋼，減少鋼中夾雜,提高鋼的品種和質(zhì)量才是實施整體鋼包的根本目的。另一方面，這種整體鋼包最大特點是可實施不停爐連續(xù)熱修補作業(yè)，并且還可實施連續(xù)"套修補"作業(yè)，即當(dāng)鋼包內(nèi)襯損壞到一定程度時，不像磚襯那樣將殘余內(nèi)襯全部拆除，而是經(jīng)過簡單清理后重新支模澆注使之成為一個新的整體內(nèi)襯，即實現(xiàn)所謂"永久內(nèi)襯"的目的，對整體鋼包而言，這一措施是降低材料消耗和生產(chǎn)成本最有效方法，同時也是提高資源利用率、減少環(huán)境污染最有效措施，所以用耐火澆注料澆注的整體精煉鋼包是二次精煉技術(shù)發(fā)展的重要方向。關(guān)于整體精煉鋼包內(nèi)襯用澆注料材質(zhì)選擇，目前在國內(nèi)外主要使用鋁-尖晶石澆注料，其特征是它具有較好的抗渣侵蝕性和抗渣滲透性以及高溫體積穩(wěn)定性、抗熱震性、高溫蠕變性等特點。但是，隨著二次精煉比率的提高，鋼包內(nèi)襯的負(fù)荷比以往增大，目前的狀況是隨著處理時間和處理溫度的提高，以及處理渣的高堿度化等，使鋁-尖晶石耐火澆注料的使用壽命明顯降低，為二次精煉技術(shù)的實施和發(fā)展帶來了一定的困難。另一方面，這種鋁-尖品石澆注料自身在性能方面存在著一些缺陷，主要反應(yīng)在抗渣侵蝕性和抗渣滲透性相對較差，因此在實際使用中常常出現(xiàn)裂紋、剝落、掉塊等損毀形式，從而導(dǎo)致使用壽命進(jìn)一歩降低，出現(xiàn)了與二次精煉使用要求不相適應(yīng)的局面，所以二次精煉整體鋼包內(nèi)襯越來越要求高耐用性的新材質(zhì)。本發(fā)明納米A1A和MgO復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合的尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料，其主要技術(shù)特征一是此澆注料是以Al(0H):,和Mg(0H)2復(fù)合溶膠液作為納米陶瓷結(jié)合劑，并直接加入到混合料中，通過原位合成反應(yīng)形成以尖晶石和氧化鎂為主要成分的納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)的尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料；二是在鋼包用澆注料品種方面，開發(fā)了高耐用性的尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料的新品種，使其在抗渣侵蝕性和抗渣滲透性同時顯著提高，解決了以往使用鋁-尖晶石澆注料存在的抗渣侵蝕性與抗渣滲透性之間存在的矛盾問題，即在鋁-尖晶石澆注料中，當(dāng)增加MgO和尖晶石含量時，雖然可以提高抗渣侵蝕性能，但抗渣滲透性卻明顯降低，最終導(dǎo)致裂紋和剝落損毀的發(fā)生。納米A1A、MgO復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料生產(chǎn)與使用成功，為二次精煉整體鋼包的實施與發(fā)展提供了良好的可行條件。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是采用納米技術(shù)和納米材料在傳統(tǒng)的耐火材料行業(yè)中進(jìn)行應(yīng)用，丌創(chuàng)了納米耐火材料新領(lǐng)域，解決以往傳統(tǒng)耐火材料在組織結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能方面存在的缺陷，丌發(fā)出能夠形成納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)的耐火澆注料，使其納米技術(shù)和納米材料所具有的功能和特性在耐火澆注料中都能夠充分顯示出來，全面提升和改善耐火澆注料的組織結(jié)構(gòu)，特別是微觀顯微結(jié)構(gòu)，各項性能指標(biāo)以及使用中需求高的耐用性，以適應(yīng)各種二次精煉技術(shù)發(fā)展需求，確保二次精煉設(shè)備的高效運轉(zhuǎn)，為鋼鐵工業(yè)采用新技術(shù)的發(fā)展提供最好服務(wù)。為此本發(fā)明提供一種納米A1A、MgO復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合的尖品石-鎂質(zhì)耐火澆注料，它的最大特點是抗渣侵蝕性和抗渣滲透性同時得到顯著提高，滿足了二次精煉鋼包渣線部位的使用需求，為精煉鋼包渣線部位提供了澆注料的新品種，為二次精煉鋼包全部實施整體澆注創(chuàng)造了可行的條件。本發(fā)明的納米A1203、MgO復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合的尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料是采用以下配料和工藝制成的。配料的質(zhì)量百分比是由骨料、基質(zhì)粉料和結(jié)合劑系統(tǒng)組成。其中骨料配料為67-73%;基質(zhì)粉料和結(jié)合劑系統(tǒng)配料為27-33%。骨料配料組成富鋁或富鎂合成尖晶石:67-73%，其中10-25mm大顆粒料為30-40%;5-10咖顆粒料為5-15%;3-5mm顆粒料為0-10%;1-3mm顆粒料為0-10%;0.1-1ram細(xì)顆粒料為5-15%;燒結(jié)或電熔鎂石顆粒料0.1-5mm，0-30%，其中3-5mm顆粒料為0-15%，1-3mm顆粒料為0-10%，0.1-1mm細(xì)顆粒料為0-5%?；|(zhì)粉料和結(jié)合劑系統(tǒng)配料組成燒結(jié)或電熔氧化鎂粉《44Mffl，4-10%;電熔白剛玉或板狀剛玉粉《44Rn，4-9%;a-A1A超細(xì)粉《4陶，0-5%;反應(yīng)性活性八1203超細(xì)粉《4Mm，1-4%;合成尖晶石粉《10Pm，0-10%;純鋁酸鈣水泥2-4%;硅灰0.5-1%;納米氫氧化物復(fù)合溶膠懸浮液，以干料量計2-5%;六偏磷酸鈉，外加0-0.35%;三聚磷酸鈉，外加0-0.35%;乙二醇，夕卜加0-0.2%;丁醇，外加0-0.2%;MgCl2溶膠劑，外加0-3%;水，外加0-1%。配料中所述的納米A1(0H)3、Mg(0H)2復(fù)合溶膠懸浮液的制備是以水合氧化鋁和反應(yīng)活性氧化鎂或燒結(jié)鎂石超細(xì)粉體作為起始原料，采用溶膠-凝膠工藝方法，在常溫下與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成Al(0H)3和Mg(0H)2復(fù)合溶膠懸浮液作為本發(fā)明澆注料使用的納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合劑，并將這種方法制備的液態(tài)陶瓷結(jié)合劑經(jīng)過分散和溶膠化處理后直接加入到混合料中，通過原位合成反應(yīng)，形成以尖晶石和氧化鎂為主晶相的納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)，制成了本發(fā)明的納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合的尖晶石-鎂質(zhì)澆注料。配料中所述的骨料部分是由富鋁或富鎂合成尖晶石、煅燒鎂石等組成，其骨料具體配料可采用以下兩種不同配料形式一是以不同粒級的富鋁或富鎂合成尖晶石為骨料；二是在合成尖晶石骨料中加入一定數(shù)量的《5inm不同粒級鎂砂顆粒，這兩種不同配料形式其目的都是為了提高新型澆注料總體MgO含量，進(jìn)一歩提高澆注料的抗渣侵蝕性和抗渣滲透性，以適應(yīng)二次精煉整體鋼包使用要求。在骨料顆粒級配方面突出特點是臨界粒度大，為25mm;大顆粒含量多，15-25mm大顆?？筛哌_(dá)35-40%;顆粒分級范圍廣，分為大小五種顆粒粒級，并以不同比例配制，為生產(chǎn)高致密度、低氣孔、高強度耐火澆注料提供了重要保證條件。配料中所述的基質(zhì)粉料和結(jié)合劑系統(tǒng)是由納米A1A和MgO復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合劑、純鋁酸鈣水泥、微米和亞微米粒級的燒結(jié)氧化鎂或電熔氧化鎂和不同品種八1203的各種基質(zhì)粉料，以及外加劑等組成。陶瓷基納米復(fù)合材料，它是指異質(zhì)相納米顆粒均勻地分散在陶瓷氧化物的基質(zhì)中所形成的復(fù)合材料，其主要特征在于從基質(zhì)復(fù)合粉體的粒度角度出發(fā)，它是由納米氧化物陶瓷粉體、微米和亞微米粒級的各種基質(zhì)粉料，按基質(zhì)與分散相粒徑大小劃分，納米復(fù)相陶瓷包括微米、亞微米級晶粒構(gòu)成的基質(zhì)粉料與納米粒級分散相的復(fù)合；在材質(zhì)方面是采用納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合劑，其基質(zhì)配料主要技術(shù)特征在于一是采用納米復(fù)合氧化物作為陶瓷結(jié)合劑，形成以二次納米尖晶石為主要成分的納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)的尖晶石-鎂質(zhì)澆注料；二是基質(zhì)粉料品種多，粒級細(xì)，通常《44Mm，有些組分是采用超細(xì)i^料，其粒級為《4陶，還有結(jié)合劑系統(tǒng)的納米粒級粉體，因此材料的顆粒小、比表面積大，化學(xué)反應(yīng)活性高，這就為高分散的納米粒子與微米和亞微米粒級的基質(zhì)粉料之間的復(fù)合情況下所發(fā)生的原位合成反應(yīng)和高溫結(jié)構(gòu)反應(yīng)以及納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)的形成提供了保證?；|(zhì)粉料在材質(zhì)方面是采用多組分復(fù)合配料，而且各種不同粉體都具有各自不同的特點，主要品種有在氧化鋁系中包括a-A1A、活性A1A、電熔白剛玉、板狀剛玉等，例如a-AlA可被用做結(jié)合劑來提高澆注料的耐火度、強度和抗侵蝕性；活性A1A具有非常高的反應(yīng)活性和低的需水量，強化澆注料的基質(zhì)以提高其應(yīng)用效果；板狀剛玉顯微結(jié)構(gòu)特征是具有大量的封閉氣孔和很少丌口氣孔，含板狀剛玉的澆注料在高溫下具有較高的強度、良好的抗熱疲勞性能和抗渣侵蝕性能；電熔白剛玉是單晶產(chǎn)品，應(yīng)用在澆注料中，主要是提高高溫蠕變性和抗熔渣侵蝕性。在氧化鎂組分中分別采用電熔氧化鎂和燒結(jié)氧化鎂，以控制尖晶石的反應(yīng)進(jìn)程；三是在本澆注料中基質(zhì)結(jié)構(gòu)中的尖晶石相通常是以MgO和各種Al203為原料，通過原位合成反應(yīng)和高溫結(jié)構(gòu)反應(yīng)形成的二次合成尖晶石，即采用反應(yīng)合成在生產(chǎn)和使用中與采用預(yù)先合成的尖晶石相比，有其本質(zhì)區(qū)別，當(dāng)比較這兩種不同形式的尖晶石配制的澆注料時發(fā)現(xiàn)，在加熱過程中氧化鋁和氧化鎂發(fā)生反應(yīng)生成二次尖晶石，用它配制的反應(yīng)合成澆注料的耐用性顯著提高，二次尖晶石不僅由于比預(yù)合成尖晶石機(jī)械粉碎細(xì)得多，而且可以得到均勻分散，所以耐浸潤性十分優(yōu)良。另外，由于在生成二次尖晶石時伴隨著膨脹，所以在約束下發(fā)生致密化，可使本發(fā)明澆注料的抗渣侵蝕性和抗渣滲透性同時顯著提高。因此，以上所述的基質(zhì)相的組成中，采用的不同品種、加入數(shù)量及不同粒度要求，都是本發(fā)明尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料的重要保證條件，同時也是本發(fā)明澆注料重要技術(shù)內(nèi)容之一。整體精煉鋼包的施工工藝是經(jīng)過配料與混合攪拌、模型安裝、澆注施工、震動成型、脫模及養(yǎng)護(hù)、烘烤等工序制成。按照本發(fā)明的配料要求首先是將配制好的混合料加入到強制式攪拌機(jī)中干混1-2分鐘，將經(jīng)分散和稀釋后制成的濃度為46-49%復(fù)合氫氧化物溶膠懸浮液直接加入到混合料中，再濕混5分鐘，在混合過程中，根據(jù)濕混合料需水情況補加0-1%的水，濕混合后的澆注料經(jīng)過自動加料裝置加入到鋼包內(nèi)襯模型中，采用震動棒震動成型后，經(jīng)空氣自然養(yǎng)護(hù)24小時后移至烤包器中進(jìn)行烘烤，烘烤至900-IOO(TC保溫24小時后澆注的整體鋼包即可投入使用。納米復(fù)合氫氧化物溶膠懸浮液的制備及使用是本生產(chǎn)工藝中一個重要環(huán)節(jié)，這是因為制備陶瓷基納米復(fù)合粉體的關(guān)鍵是使納米粒子均勻地分散在基質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)中，制取混合均勻的、團(tuán)聚少的復(fù)合粉體是獲得性能優(yōu)異和顯微結(jié)構(gòu)均勻的納米復(fù)相陶瓷的前提。本工藝是采用原位生成法，將基質(zhì)粉體分散于含可生成納米相組分的前驅(qū)體的氫氧化物復(fù)合溶膠懸浮液中，在烘干和加熱過程中完成了由溶膠向凝膠的轉(zhuǎn)化過程，同時也實現(xiàn)了澆注料的凝結(jié)與硬化。這種合成方法的特點是可以保證兩相的均勻分散，并且在加熱過程中生成的納米A1A和MgO凝膠顆粒，不存在團(tuán)聚等問題，這種高活性納米顆粒，在較低的溫度下(約800'C)通過原位合成反應(yīng)形成了納米二次尖晶石和氧化鎂粉體，最后得到尖晶石(MgO*Al20:,)和方鎂石納米復(fù)相陶瓷。另一方面，在高溫下將發(fā)生一系列高溫結(jié)構(gòu)反應(yīng)，主要體現(xiàn)在納米陶瓷粉體與亞微米、微米級基質(zhì)粉料的復(fù)合情況下的高溫結(jié)構(gòu)反應(yīng)，其主要反應(yīng)還是生成的二次尖晶石，這是研發(fā)納米MgO、A1A合成反應(yīng)耐火材料的基本內(nèi)容，也是導(dǎo)致納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)的形成和澆注料在二次精煉鋼包渣線部位中成功使用，都是非常關(guān)鍵的。本發(fā)明納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)澆注料，采用溶膠-凝膠法將本發(fā)明用高速沖擊攪拌機(jī)(1500-2000轉(zhuǎn)/分鐘)制備的濃度為46-49%氫氧化物溶膠懸浮液作為結(jié)合劑，并直接加入到干混合配料中，使其納米粒子在耐火澆注料中分布均勻，制成了納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料，在干燥和加熱過程中通過原位合成反應(yīng)，形成了以尖晶石和氧化鎂為主要成分的納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)，實現(xiàn)了溶膠向凝膠的轉(zhuǎn)化，同時也實現(xiàn)了澆注料的凝結(jié)和硬化。因此，本發(fā)明的納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)澆注料經(jīng)震動、澆注施工、干燥和加熱處理，使其澆注料的宏觀和微觀結(jié)構(gòu)得到根本改善，各項性能指標(biāo)，特別是抗渣侵蝕性和抗渣滲透性同時得到顯著提高，為煉鋼二次精煉整體鋼包渣線部位使用耐火澆注料提供了納米耐火澆注料新材質(zhì)，適應(yīng)了二次精煉技術(shù)的發(fā)展需求。本發(fā)明用納米A1A、MgO復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料，根據(jù)在精煉鋼包中實際使用部位、使用情況以及損毀機(jī)理的不同，對納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)澆注料的特性要求也不相同。因此通過改變配料組成和生產(chǎn)工藝條件成功地開發(fā)了具有不同特性的兩種類型的納米氧化物陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)澆注料，即反應(yīng)合成尖晶石-鎂質(zhì)澆注料和預(yù)合成尖晶石-鎂質(zhì)澆注料。由于配料組成和生產(chǎn)工藝的不同，因此兩種澆注料所具有的功能和特性也不相同。前者澆注料尖晶石相全是通過合成反應(yīng)生成的二次尖晶石，二次尖晶石山于不僅比預(yù)合成尖晶石細(xì)，而且可均勻的分散，所以耐浸潤性優(yōu)良，另外在生成二次尖晶石伴隨著膨脹，在約束下發(fā)生致密化，所以這種納米耐火澆注料不僅具有良好的組織結(jié)構(gòu)，特別是顯微結(jié)構(gòu)，而且可使耐侵蝕性和耐浸潤性同時得到顯著提高，因此更適合于精煉鋼包渣線部位和側(cè)墻上部等部位使用；后者尖晶石的引用是以反應(yīng)合成尖晶石為主，預(yù)合成尖晶石為輔，所以具有熱膨脹性小，以及優(yōu)異的高溫體積穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在實際使用中不易產(chǎn)生裂紋和剝落損毀，因此它更適合于精煉鋼包的包底、側(cè)墻等部位使用。兩種具有不同特性的納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料的研發(fā)成功和在精煉鋼包中成功地使用，更好地適應(yīng)了二次精煉鋼包不同部位和不同情況下的使用要求，進(jìn)一歩推動了二次精煉技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。本發(fā)明用納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)澆注料，制備與使用成功完全證實納米技術(shù)和納米材料所具有的功能和特性在納米耐火澆注料中得到充分證實，這就為納米技術(shù)在耐火澆注料領(lǐng)域中推廣應(yīng)用成為現(xiàn)實與可能，同時也為耐火澆注料的發(fā)展指明了方向。本發(fā)明澆注料的基本特征是組織結(jié)構(gòu)致密，顯微結(jié)構(gòu)明顯改善，納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)得以形成，經(jīng)SEM和XRD顯微結(jié)構(gòu)檢驗結(jié)果表明，在110(TC、1550'C燒后，以及使用后的樣品中，都發(fā)現(xiàn)了納米二次尖晶石和氧化鎂的存在，并形成以尖晶石-氧化鎂為納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)的耐火澆注料，它的各項性能指標(biāo)全面得到改善和提高，ll(TC烘干后氣孔率為12-13%，耐壓和抗折強度分別達(dá)到80mpa和15mpa以上；1550。C燒后，體積密度2.903.0g/cm3以上，氣孔率為13%以下，耐壓和抗折分別達(dá)到200mpa和30mpa以上，線變化率介于-0.20.5%之間，在抗渣侵蝕性和抗渣滲透性方面明顯改善，此外在抗熱震性、高溫體積穩(wěn)定性、高溫蠕變性等方面也顯示出優(yōu)異的性能，這些特性為它在二次精煉鋼包中成功地使用奠定了良好的基礎(chǔ)。本發(fā)明新型納米耐火澆注料主要優(yōu)點有以下方面一是應(yīng)用納米技術(shù)和納米材料在耐火材料領(lǐng)域中得到成功的應(yīng)用，制成了無團(tuán)聚、分散性好的納米尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料；二是材質(zhì)選擇、加工工藝先進(jìn)合理；三是生產(chǎn)成本相對較低，經(jīng)濟(jì)適應(yīng)性強，無粉塵，無排放有害氣體，特別是無納米粉體的污染，是真正的綠色產(chǎn)品;四是實施套修補使殘襯得到充分利用，適合于循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。鑒于以上優(yōu)點本發(fā)明的納米耐火澆注料，對煉鋼工業(yè)二次精煉用耐火材料的發(fā)展起到了重要的推動作用。具體實施例方式實施例1按照本發(fā)明列于表1的實施例1的全合成反應(yīng)尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料配方，將配制好的混合料加入到強制式攪拌機(jī)中混合1-2分鐘，然后將制成的濃度為46-49%納米復(fù)合氫氧化物溶膠懸浮液結(jié)合劑直接加入到該混合料中，再濕混合攪拌5分鐘，并根據(jù)混合料需水情況補加0-1%的水，制成本發(fā)明的全反應(yīng)合成納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合的尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料。本澆注料主要特點是配料中骨料部分全部采用富鋁或富鎂合成尖晶石，基質(zhì)粉料部分全部采用氧化鎂和少量各種不同特性氧化鋁，經(jīng)合成反應(yīng)生成二次尖晶石和氧化鎂作為本澆注料納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)相，并且利用粉料的粒徑大小和反應(yīng)活性的不同，控制了二次尖晶石的反應(yīng)進(jìn)程，使之在約束下發(fā)生致密化，導(dǎo)致澆注料結(jié)構(gòu)的改善，性能的提高，特別是抗渣侵蝕性和抗渣滲透性同時顯著改善與提高，適應(yīng)了精煉鋼包渣線部位使用要求，為精煉整體鋼包渣線部位實施整體澆注提供了澆注料的新材質(zhì)。本實施例澆注料的主要性能指標(biāo)列于表2。實施例2按照本發(fā)明列于表1的實施例2的反應(yīng)合成與預(yù)合成復(fù)合型的尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料配方，將配制好的混合料加入到強制式攪拌機(jī)中混合l-2分鐘，然后將制成的濃度為46-49%納米復(fù)合氫氧化物溶膠懸浮液結(jié)合劑直接加入到該混合料中，再濕混合攪拌5分鐘，并根據(jù)混合料需水情況補加0_1%的水，制成本發(fā)明的復(fù)合型納米陶瓷結(jié)合的尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料，本澆注料主要特點是骨料部分仍然全部采用富鋁或富鎂合成尖晶石，基質(zhì)粉料部分除了采用氧化鎂和氧化鋁復(fù)合氧化物合成反應(yīng)外，還加入一定量的預(yù)反應(yīng)合成尖晶石，相對減少了反應(yīng)合成二次尖晶石的含量，因此其高溫體積穩(wěn)定性和抗熱震性明顯提高，有效地防止了在使用中龜裂、剝落、掉塊等損毀的發(fā)生，所以它更適合于在精煉整體鋼包包底和側(cè)墻部位使用。本實施例澆注料的主要技術(shù)性能指標(biāo)列于表2。實施例3按照本發(fā)明列于表1的實施例3反應(yīng)合成與預(yù)合成的尖晶石-鎂質(zhì)澆注料配方，將配制好的混合料加入到強制式攪拌機(jī)中混合1-2分鐘，然后將制成的濃度為46-49%納米復(fù)合氫氧化物溶膠懸浮液結(jié)合劑直接加入到該混合料中，再濕混合攪拌5分鐘，并根據(jù)混合料需水情況補加0-1%的水，制成本發(fā)明的反應(yīng)合成與預(yù)合成納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料。本澆注料主要特點是配料中骨料部分是在富鋁尖晶石骨料中，加入一定數(shù)量的《5mm不同粒級的鎂砂顆粒；而在基質(zhì)粉料中采用與實施例2相似的基質(zhì)粉料配料，以進(jìn)一歩提高本發(fā)明澆注料中總體Mg0含量，從而提高本發(fā)明尖晶石-鎂質(zhì)澆注料的抗渣侵蝕性和抗渣滲透性，以滿足二次精煉整體鋼包渣線部位使用需求。本實施例澆注料的主要技術(shù)性能指標(biāo)列于表2。表1本發(fā)明實施例1、實施例2和實施例3耐火澆注料的配方<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表2本發(fā)明實施例1、實施例2和實施例3尖晶石-鎂質(zhì)澆注料主要性能<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>權(quán)利要求1、一種納米Al2O3、MgO復(fù)合陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料及其制備方法，其特征在于耐火澆注料配料組成的質(zhì)量百分比是由67-73％的骨料和27-33％基質(zhì)粉料及結(jié)合劑系統(tǒng)組成，骨料配料組成富鋁或富鎂合成尖晶石67-73％，其中10-25mm大顆粒料為30-40％；5-10mm顆粒料為5-15％；3-5mm顆粒料為0-10％；1-3mm顆粒料為0-10％；0.1-1mm細(xì)顆粒料為5-15％；燒結(jié)鎂石顆粒料為0.1-5mm，0-30％，其中3-5mm顆粒料為0-15％，1-3mm顆粒料為0-10％，0.1-1mm細(xì)顆粒料為0-5％；基質(zhì)粉料和結(jié)合劑系統(tǒng)配料組成燒結(jié)或電熔氧化鎂粉≤44μm，4-10％；電熔白剛玉或板狀剛玉粉≤44μm，4-9％；α-Al2O3超細(xì)粉≤4μm，0-5％；反應(yīng)性活性Al2O3超細(xì)粉≤4μm，1-4％；合成尖晶石粉≤10μm，0-10％；純鋁酸鈣水泥2-4％；硅灰0.5-1％；納米氫氧化物復(fù)合溶膠懸浮液(以干料量計)2-5％；六偏磷酸鈉(外加)0-0.35％；三聚磷酸鈉(外加)0-0.35％；乙二醇(外加)0-0.2％；丁醇(外加)0-0.2％；MgCl2溶膠劑(外加)0-3％；水(外加)0-1％。2、一種納米ALA、Mg0復(fù)合陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料及其制備方法，其特征在于耐火澆注料的制備工藝是將配制的混合料在強制式攪拌機(jī)中干混1-2分鐘，然后將制成的46-49%納米氫氧化物溶膠懸浮液結(jié)合劑直接加入到混合料中再濕混攪拌5分鐘，混合過程中根據(jù)料漿失水情況補加0-1%的水，再經(jīng)濕混攪拌、澆注、震動成型、養(yǎng)護(hù)、烘烤，制成本發(fā)明納米Al203、MgO復(fù)合陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料，這種采用濕法工藝以氫氧化物懸浮液作為納米陶瓷結(jié)合劑的生產(chǎn)工藝方法，能使納米粒子在基質(zhì)料中得到充分分散，制取納米粒子分散均勻、團(tuán)聚少的納米耐火澆注料；另一方面，這種氫氧化物溶膠懸浮液結(jié)合劑在養(yǎng)護(hù)和烘干過程中實現(xiàn)了由溶膠向凝膠工藝的轉(zhuǎn)化過程，同時也實現(xiàn)了澆注料的凝結(jié)與硬化，所以，這種采用溶膠-凝膠法制取的氫氧化物溶膠懸浮液結(jié)合劑是形成納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)的重要保證條件，根據(jù)在精煉鋼包中實際使用部位、使用條件及損毀機(jī)理的不同，對耐火澆注料的特性要求也不相同，通過改變配料組成和工藝方法成功地開發(fā)出了具有不同特性的兩種類型的納米尖晶石-鎂質(zhì)澆注料，即反應(yīng)合成尖晶石-鎂質(zhì)澆注料和預(yù)合成反應(yīng)尖晶石-鎂質(zhì)澆注料，它們在精煉鋼包不同部位和不同條件使用，使其鋼包壽命顯著提高，為二次精煉技術(shù)提供了更加適宜的尖晶石-鎂質(zhì)澆注料新品種，有利地推動了二次精煉技術(shù)的發(fā)展。3、根據(jù)權(quán)利要求l、2所述納米A1必,、MgO復(fù)合陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料及其制備方法，其特征是以水合氧化鋁和燒結(jié)鎂砂超細(xì)粉體作為起始原料，采用溶膠-凝膠工藝方法，制備出了納米復(fù)合氧化物為前驅(qū)體的高濃度溶膠懸浮液作為納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合劑，并直接加入到混合料中，通過原位合成反應(yīng)形成了以尖晶石-鎂質(zhì)為主要成分的納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)制備了尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料，納米氫氧化物溶膠懸浮液結(jié)合劑的制備方法是按水合氧化鋁:燒結(jié)氧化鎂:水=2-4:1-3:5-6的質(zhì)量比；再將各種稀釋劑和分散劑按著配方的質(zhì)量比要求加入到該配料中，然后將該混合配料在高速旋轉(zhuǎn)攪拌機(jī)中(1500-2000轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌12-24小時進(jìn)行溶膠化過程制成高濃度氫氧化物溶膠懸浮液，再加入酸或堿調(diào)節(jié)該溶膠體系的PH值達(dá)到2.5-3.0制成本發(fā)明濃度為46-49%的高濃度納米氫氧化物溶膠懸浮液結(jié)合劑，納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合劑，有關(guān)原材料的選擇、加工工藝過程、制備方法及使用條件等，都是本發(fā)明納米尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料權(quán)利要求的主要技術(shù)內(nèi)容和重要保證條件。4、根據(jù)權(quán)利要求l、2所述，納米A1A、Mg0復(fù)合陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料及其制備方法，其特征是在耐火澆注料配料組成中約占總料量70%的耐火骨料，它的材質(zhì)選擇和顆粒級配，對澆注料結(jié)構(gòu)、性能和使用產(chǎn)生重要作用，在材質(zhì)選擇方面，骨料部分是采用富鎂或富鋁尖晶石作為骨料，其中大顆粒采用富鋁燒結(jié)尖晶石，小顆粒采用富鎂電熔尖品石，并且可以加入《5mra不同粒級的氧化鎂含量為95X的燒結(jié)鎂石，使本發(fā)明澆注料總體MgO含量提高，從而導(dǎo)致抗渣侵蝕性和抗渣滲透性同時顯著提高；在骨料顆粒級配方面，最突出特點是臨界粒度大，為25mm;大顆粒料含量多，10-25mm達(dá)30-40%;顆粒分級范圍廣，分為大小五種顆粒粒級，并以不同比例配制為生產(chǎn)高致密度、高強度耐火澆注料提供了重要保證條件，也是本發(fā)明納米尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料權(quán)利要求的主要技術(shù)內(nèi)容。5、根據(jù)權(quán)利要求l、2、3所述，納米A1A、Mg0復(fù)合陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料及其制備方法，其特征在于以下兩個方面一是以納米陶瓷結(jié)合劑為代表的基質(zhì)相組成及其顯微結(jié)構(gòu)，納米復(fù)合氧化物陶瓷粉體均勻地分散在基質(zhì)粉料中，為納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)的形成提供了可行條件，同時也為澆注料結(jié)構(gòu)的改善、性能的提高以及使用的強化奠定了良好的基礎(chǔ)；二是在基質(zhì)粉料和結(jié)合劑系統(tǒng)用料品種多，粒級細(xì)，盡可能地采用多組分復(fù)合配料，以滿足生產(chǎn)工藝和性能質(zhì)量的要求，這是新一代納米澆注料的重要標(biāo)志，在本發(fā)明澆注料中基質(zhì)粉料一般很細(xì)，通?！?4Wn，有些組分是采用超細(xì)粉料，其粒級《4Wn，另外還有納米粒子，因此材料的反應(yīng)活性高，反應(yīng)能力強，這就為高分散的納米粒子與微米和亞微米級基質(zhì)粉料之間的復(fù)合情況下所發(fā)生的反應(yīng)，以及納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)的形成奠定了基礎(chǔ)；在基質(zhì)粉料的材質(zhì)方面，盡可能地采用多組分復(fù)合配料，主要品種有在氧化鋁系中包括a-AlA、活性八1203、電熔白剛玉、板狀剛玉等，在氧化鎂系中包括反應(yīng)活性氧化鎂、重?zé)趸V、電熔氧化鎂，所謂反應(yīng)活性氧化鎂即是輕燒氧化鎂，它在常溫下與水發(fā)生水化反應(yīng)生成Mg(0H)2溶膠，而重?zé)趸V和電熔氧化鎂主要是用于與各種氧化鋁進(jìn)行合成反應(yīng)，在生成二次尖晶石的進(jìn)程中，以控制膨脹的產(chǎn)生；澆注料的基質(zhì)中引用的合成尖晶石，也存在富鋁和富鎂或燒結(jié)和電熔之分，在不同的條件下，根據(jù)要求選用不同種類的合成尖晶石；結(jié)合劑系統(tǒng)是采用納米陶瓷與純鋁酸鈣水泥復(fù)合型結(jié)合劑，它對提高納米陶瓷結(jié)合的澆注料總體質(zhì)量是有利的，根據(jù)以上所述的基質(zhì)相組成中使用的多種類原材料品種、加入數(shù)量及粒級要求，都是本發(fā)明納米失晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料權(quán)利要求的主要技術(shù)內(nèi)容和重要保證條件。6、根據(jù)權(quán)利要求l、2、3、5所述，納米A1A、MgO復(fù)合陶瓷結(jié)合尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料及其制備方法，其特征在于各種外加劑的使用是本發(fā)明納米尖晶石-鎂質(zhì)澆注料重要技術(shù)內(nèi)容,特別是納米氧化物陶瓷結(jié)合耐火澆注料沒有各種有效外加劑的使用是無法制成的，這是納米陶瓷結(jié)合澆注料最重要特征之一，本發(fā)明納米耐火澆注料的外加劑是指稀釋劑、減水劑、分散劑以及膠溶劑等，對于稀釋劑、減水劑、分散劑而言主要品種有六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、乙二醇、丁醇等，其加入品種有時加入其中的一種，有時是兩種或兩種以上的復(fù)合型外加劑，加入量為0.1-0.35%，或是加入各種酸或堿以調(diào)節(jié)該溶膠體系的PH值達(dá)到2.5-3.0，制成本發(fā)明濃度為46-49%高濃度納米氫氧化物溶膠懸浮液結(jié)合劑，因此，各種外加劑的采用品種、加入數(shù)量及使用條件，都是本發(fā)明納米尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料權(quán)利要求的主要技術(shù)內(nèi)容和重要保證條件。全文摘要本發(fā)明涉及一種用納米Al₂O₃和MgO復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合的尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料及其制備方法，此澆注料是以Al(OH)₃和Mg(OH)₂復(fù)合溶膠懸浮液作納米陶瓷結(jié)合劑，并直接加入到混合料中，通過原位合成反應(yīng)，形成以尖晶石和氧化鎂為主要成分的納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)，制成了本發(fā)明的納米尖晶石-鎂質(zhì)耐火澆注料。此澆注料的配料特點是骨料使用尖晶石或在尖晶石骨料中加入適量的≤5mm的燒結(jié)鎂砂，以提高澆注料總體MgO含量；基質(zhì)料由納米陶瓷結(jié)合劑系統(tǒng)與氧化鎂和少量不同特性的Al₂O₃及外加劑組成，在進(jìn)行二次尖晶石的合成反應(yīng)后，伴隨著膨脹并在約束下發(fā)生致密化，從而導(dǎo)致宏觀和微觀結(jié)構(gòu)改善、性能的提高、耐用性增強，制成耐侵蝕性和耐浸潤性更加優(yōu)異的尖晶石-鎂質(zhì)澆注料，在二次精煉整體鋼包中渣線部位使用，取得了良好的使用效果。文檔編號C21C7/00GK101544505SQ20091007396公開日2009年9月30日申請日期2009年3月20日優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日發(fā)明者高樹森申請人:高樹森