[发明专利]抗热震刚玉-镁铝尖晶石浇注料

说明书

技术领域

本发明涉及一种刚玉-镁铝尖晶石耐火浇注料。该材料具有良好的耐高温性能、很强的抗侵蚀能力、较高的热震稳定性等优点，用于钢铁、水泥行业的高温窑炉可提高衬体寿命，取得良好的节能减排的效果。

背景技术

刚玉-镁铝尖晶石为一种广泛使用的耐火浇注料。使用在钢包时，镁铝尖晶石浇注料吸收熔渣中的FeO，形成铁铝尖晶石固熔体，通过降低渣中的熔剂物质含量，减缓渣对耐火材料的侵蚀速率，提高衬料的使用寿命。使用在水泥窑中，刚玉浇注料的基质掺加镁铝尖晶石后，可大幅提高抵抗碱性物质化学侵蚀的能力。

通常，刚玉-镁铝尖晶石耐火浇注料采用MgO-SiO₂-H₂O结合：常温依靠MgO的水化产生凝聚结合；高温依靠MgO和SiO₂的化学反应形成M₂S，继而M₂S等低熔物质产生助烧结作用，致使MgO和Al₂O₃发生反应烧结形成陶瓷结合。但是，受热后镁铝尖晶石浇注料强度增长过快，十分容易出现过致密化，从而影响材料的热震稳定性。第四抗热震因子的表达式为：

RIV=γEσ2(1-v)---1)]]>

式中，σ-强度，υ-泊松比，E-弹性模量，γ-扩展时产生单位新表面所消耗的能量。由于E/(σ²(1-v))是破坏时材料单位体积中含有的弹性变形能，实际上式1)是材料断裂消耗的能量与断裂前材料存储的弹性能的比值。R^IV越高，裂纹扩展需要的能量越多，材料能够提供的能量越少，裂纹就越难扩展，也就越不容易产生灾难性破坏。

刚玉-镁铝尖晶石浇注料需要使用大量微粉(硅灰、超细氧化铝、超细镁砂等)以获得良好的施工性能(流动、凝结、硬化)，和足够的脱模及干燥强度。但是，热处理时这些微粉又会产生强烈的烧结作用，致使材料过度致密化，或具有很高的强度，大幅度地降低了第四抗热震因子的数值，从而显著地影响了热震稳定性。

发明内容

本发明的目的在于研究一种抗热震刚玉-镁铝尖晶石浇注料，通过提出一种新的结合方式：常温下，依靠聚丙烯酸与可水化氧化铝、含氧化镁物质的反应，生成聚丙烯酸铝(镁)高分子产生结合；高温下，聚丙烯酸盐中的有机组分烧失，无机组分变成活性氧化铝、活性氧化镁。然后，在少量硅酸盐相的协助下产生陶瓷结合，形成以刚玉-镁铝尖晶石为主晶相的材料。硅灰的主要用来提供助烧结作用。所以，便于调整硅灰的掺量来控制烧后强度，使刚玉-镁铝尖晶石浇注料具有较好的热震稳定性。其二，再添加二氧化锆，可以进一步提高材料的热震稳定性。在900-1000℃，ZrO₂发生相变t-ZrO₂→m-ZrO₂。这一转变伴随着3-5％的体积膨胀和7-8％的剪切变形。一般，耐火材料含有较多孔隙，其基质的束缚力不强，ZrO₂的粒径也较大。如果控制了材料强度，ZrO₂就可以转变成单斜相，且在相变完成后会在产生适度的微裂纹增韧，从而显著提高热震稳定性。

根据以上设计，提出下述方案：

5-1mm刚玉                                                             50-60％

1-0.088mm刚玉或镁铝尖晶石                                             8-16％

＜0.7mm脱硅锆                                                         0-8％