[发明专利]一种利用纳米氧化物增强氧化铝-氧化镁-氧化钙系复合材料的制备方法

说明书

一种利用纳米氧化物增强氧化铝‑氧化镁‑氧化钙系复合材料的制备方法，属于洁净钢冶金用耐火材料的制备技术领域。具体制备方法为：首先，以电熔刚玉、氧化铝微粉、轻烧氧化镁粉、氧化钙粉为主要原料，纳米氧化物为添加剂，按照实验配比，将各原料湿法球磨；在一定压力下制得素坯；将素坯置于高温炉中烧结，得到氧化铝‑氧化镁‑氧化钙系复合材料。该方法通过调整纳米氧化物的种类与含量，采用固相反应烧结法，一步制备出不同物相组成的复合材料，不仅利于改善复合材料的综合性能，还能降低生产成本，对于提高复合材料部件在洁净钢冶金中的服役性能具有重要意义。

技术领域

本发明属于洁净钢冶金用耐火材料的制备技术领域，特别涉及一种利用纳米氧化物增强氧化铝-氧化镁-氧化钙系复合材料的制备方法。

背景技术

在洁净钢冶金领域中，钢包吹氩工艺是钢包精炼过程中一个重要环节，具有均匀钢液温度，去除杂质的作用。其中，吹氩处理中的主要元件是透气砖。在现代化炼钢生产中，除炉外精炼钢包用透气砖外，氧气转炉、电炉等冶炼容器的供气，都由透气砖完成，但使用最多，仍然是钢包透气砖。

刚玉-尖晶石耐火材料在钢包透气砖中应用广泛，但由于钢包的使用条件非常苛刻，透气砖的使用寿命很短，通常只有20～25炉次，大大低于钢包中其它耐火材料，严重影响钢包耐火材料的整体寿命。因此，提高钢包透气砖的综合性能是钢包精炼成功的关键。

Al₂O₃-MgO-CaO系复合材料因具有优异的抗高温、耐侵蚀和抗热震性，常作为钢包透气砖、底砖、冲击板等功能性耐火材料。纳米氧化物因具有高比表面积和高活性的特点，可作为添加剂来改善产品的显微组织，提高产品的质量。通过添加不同种类与含量的纳米氧化物来优化Al₂O₃-MgO-CaO系复合材料的显微结构，改善其综合性能，对于提高其在洁净钢冶金中的服役性能具有重要意义。

发明内容

为了提高钢包透气砖的综合性能，本发明提出了一种利用纳米氧化物增强氧化铝-氧化镁-氧化钙系复合材料的制备方法。该方法的主要工序如下：首先，以电熔刚玉、氧化铝微粉、轻烧氧化镁粉和氧化钙粉为主要原料，纳米氧化物为添加剂，按照实验配比，将各原料湿法球磨；在一定压力下制得素坯；将素坯置于高温炉中烧结，得到氧化铝-氧化镁-氧化钙系复合材料。

本发明的一种利用纳米氧化物增强氧化铝-氧化镁-氧化钙系复合材料的制备方法，按以下步骤进行：

步骤1：球磨混料

(1)按照实验配比，将原料电熔刚玉、氧化铝微粉、轻烧氧化镁粉、氧化钙粉和纳米氧化物湿法球磨；

(2)球磨后的原料进行充分干燥；

步骤2：成型与干燥

施加一定压力，制得素坯，并进行充分干燥；

步骤3：高温烧结

将素坯置于高温炉中烧结，得到氧化铝-氧化镁-氧化钙系复合材料。

所述的步骤1(1)中，所述的纳米氧化物为ZrO₂、TiO₂、MnO₂中的一种；

所述的CaO为主要原料，同时还是纳米氧化物的稳定剂；

所述的主要原料中电熔刚玉颗粒、氧化铝微粉、轻烧氧化镁粉的质量配比为20％:50％:20％；

所述的原料中，电熔刚玉颗粒：氧化铝微粉：轻烧氧化镁粉：(氧化钙粉+纳米氧化物)的质量配比为20％:50％:20％:10％时，氧化钙/(氧化钙+纳米氧化物)的摩尔比为5mol％～80mol％；

所述的电熔刚玉颗粒、氧化铝微粉、轻烧氧化镁粉与氧化钙粉的质量都固定时，外加剂纳米氧化物的质量分数为0～15％；