[发明专利]一种MgAlON结合铝镁质透气砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝镁质透气砖技术领域。具体涉及一种MgAlON结合铝镁质透气砖及其制备方法。

背景技术

刚玉-尖晶石耐火材料不仅具有较良好的耐高温性能和抗渣性，且抗K₂O和Na₂O的硫酸盐侵蚀性强，同时在还原气氛下体积稳定性优良和抗游离CO₂、SO₂和SO₃的侵蚀性好。刚玉与尖晶石具有相近的热膨胀系数，使得材料不会因受热膨胀不同而使材料开裂，广泛应用于钢包内衬。

目前工业上使用的钢包透气砖芯转主要以刚玉-尖晶石质为主，部分加入少量Cr₂O₃或铬刚玉以提高材料抗渣侵蚀性、渗透性和热震稳定性，采用铝酸钙水泥结合，浇注成型，烘烤后高温烧成制得。但Cr³⁺的引入会导致材料烧后，Cr³⁺被氧化成有毒的Cr⁶⁺，污染环境。

透气砖在使用过程中长期与钢液接触，工作面与非工作温度相差很大；同时透气砖在工作和间歇之间使工作面产生巨大温差，导致材料的热剥落。因此，热震损毁是透气砖损毁的最主要方式，严重限制着透气砖的使用寿命。

为了提高透气砖的热震稳定性，延长透气砖寿命，国内外技术人员做了大量研究。Hoffmanna.S等(Hoffmanna.S, Norbergb.S.T, Yoshimura.M, Strutctural models for intergrowth structures in the phase system A1₂O₃-TiO₂)研究表明，钛酸铝在各个晶轴方向的热膨胀系数不同，冷却过程中易产生晶界裂纹，起到增韧作用，加入到刚玉-尖晶石材料中可改善材料热震稳定性，但钛酸铝不稳定，在900~1350℃下易发生分解而失去作用。贾全利等(贾全利，叶方保，钟香崇．ZrO₂加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响．耐火材料．2009, 43(1) 27~30．)在刚玉-尖晶石材料中引入ZrO₂，利用ZrO₂相变增韧提高了材料的热震稳定性，但降低了材料的高温强度，同时因ZrO₂相变产了一定体积变化。薛文东（薛文东．精炼钢包用供气元件的材质、孔型设计及应用的研究[D]．北京：北京科技大学博士学位论文．2003．）研究了刚玉-氮化硅透气砖，改善了材料性能，但金属硅的引入使得高温下生成SiO₂，对材料的抗渣产生不利影响。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，任务是提供一种致密度高、高温强度较大、抗热震性好、不被钢水润湿和抗渣性侵蚀性强的MgAlON结合铝镁质透气砖及其制备方法。

为完成上述任务，本发明采用的技术方案是：先以55~65wt%的烧结刚玉颗粒、25~35wt%的氧化铝细粉、2~10wt%的金属铝粉和2~10wt%的电熔镁砂细粉为原料，外加所述原料2~6wt%的酚醛树脂，混碾搅拌，机压成型，在180~220℃条件下烘烤12~24小时；然后以2~5℃/min的升温速率升温至1500~1700℃，保温3~5小时，制得MgAlON结合铝镁质透气砖。

在上述技术方案中：烧结刚玉颗粒的Al₂O₃含量≥99wt%，烧结刚玉颗粒级配比是：5mm>d≥3mm为16~34wt%，3mm>d≥1mm为33~67wt%，1mm>d为16~34wt%；氧化铝细粉的Al₂O₃含量≥98wt%，氧化铝细粉的粒径小于0.088mm；电熔镁砂细粉的MgO含量≥96wt%，电熔镁砂细粉的粒径小于0.088mm；金属铝粉的粒径小于0.088mm。