专利汇可以提供纳米Al2O3、MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用纳米Al2O3、MgO 薄膜 包裹的 碳 - 尖晶石 镁质耐火浇注料及其制备方法,此含碳浇注料是以Al(OH)3和Mg(OH)2溶胶悬浮液作为碳粉的涂覆材料,通过高速冲击搅拌装置进行涂覆工艺加工处理,使Al(OH)3被强烈地 吸附 在碳的表面,实现了用氢 氧 化 铝 溶胶液涂覆碳的制作工艺,再将这种含碳的溶胶液直接加入到混合料中,与基质粉料中 反应性 氧化镁粉和混合 水 发生水化反应,制成Al(OH)3和Mg(OH)2复合溶胶悬浮液,使其既作为碳的涂覆材料,又是本含碳浇注料的纳米复合氧化物的陶瓷结合剂,通过控制氢氧化物溶胶向凝胶的转化过程来制取氧化铝和氧化镁凝胶涂层,经原位合成反应,形成含碳的纳米二次尖晶石和氧化镁的纳米结构基质,制成了碳-尖晶石镁质耐火浇注料。,下面是纳米Al2O3、MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法专利的具体信息内容。
1、一种纳米Al2O3和MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法,其特征在于耐火浇注料配料组成的质量百分比是由67-73%的骨料和27-33%基质粉料及结合剂系统组成,骨料配料组成:富镁或富铝合成尖晶石:67-73%,其中10-25mm大颗粒料为30-40%;5-10mm颗粒料为5-15%;3-5mm颗粒料为0-10%;1-3mm颗粒料为0-10%;0.1-1mm细颗粒料为5-15%;烧结镁石或电熔镁石颗粒料:0.1-5mm,0-30%,其中3-5mm颗粒料为0-15%,1-3mm颗粒料为0-10%,0.1-1mm细颗粒料为0-5%;基质粉料和结合剂系统配料组成:反应性活性MgO:≤44μm,0-4%;烧结镁石:≤44μm,4-8%;电熔镁石:≤44μm,0-4%;铝镁合成尖晶石粉:≤10μm,0-8%;白刚玉或板状刚玉粉:≤44μm,4-8%;工业α-Al2O3超细粉:≤4μm,0-4%;活性Al2O3超细粉:≤4μm,0-4%;碳粉:3-5%;SiC粉:2-4%;金属铝粉:0-0.5%;金属硅粉:0.5-2.5%;Al(OH)3溶胶悬浮液,以干料量计:2-5%;各种外加剂:稀释剂和分散剂,外加,0.1-0.4%;六偏磷酸钠、三聚磷酸钠,外加:0-0.35%;有机乙二醇、丁醇类分散剂外加:0-0.2%;水,外加:0-1%。
2、 一种纳米Al203和MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法,其特征在 于碳-尖晶石镁质耐火浇注料的制备工艺是将配制的混合料在强制式搅拌机中干混1-2分钟, 然后将制成的浓度为58-61%含碳纳米氢氧化物胶体悬浮液结合剂直接加入到混合料中再湿混 搅拌4-6分钟,混合过程中根据料浆失水情况外加0-1%的水,再经湿混搅拌、浇注、震动成 型、养护、烘烤,制成本发明纳米Al203和MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料,这种采用湿法工艺以氢氧化物悬浮液作为纳米陶瓷结合剂的工艺方法,能使纳米粒子在基质料中 得到充分分散,制取纳米粒子分散均匀、团聚少的纳米耐火浇注料,同时,它还解决了纳米材料在制备与生产过程中的粉尘污染问题;另一方面,这种氢氧化物胶体悬浮液结合剂在养护和烘干过程中实现了由溶胶向凝胶工艺的转化过程,同时也实现了浇注料的凝结与硬化, 所以,这种釆用溶胶-凝胶法制取的氢氧化物胶体悬浮液结合剂能使纳米浇注料的生产工艺更加合理、更为有效,为本发明的纳米AlA和MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料成功 制备创造了先决可行条件;根据在精炼钢包中实际使用部位、使用条件及损毁机理的不同,对碳-尖晶石镁质耐火浇注料的特性要求也不相同,通过改变配料组成和工艺方法成功地开发 出了具有不同特性的两种类型的碳-尖晶石镁质耐火浇注料,即全反应合成碳-尖晶石镁质耐 火浇注料和非全反应合成碳-尖晶石镁质耐火浇注料(含预合成尖晶石),以上所述都为本发 明含碳浇注料成功的制备提供了重要保证条件,也是本发明碳-尖晶石镁质耐火浇注料权利要 求的主要技术内容之一。
3、 根据权利要求l、 2所述纳米Al203和MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法,其特征是以水合氧化铝和反应活性氧化镁或煅烧氧化镁超细粉体作为起始原料, 采用溶胶-凝胶工艺方法,使之在常温下与水发生水化反应,生成A1(0H)3和Mg(OH) 2复合溶胶 悬浮液作为本含碳浇注料的纳米陶瓷结合剂和涂覆碳粉的涂覆材料;这种氢氧化物结合剂的 制备工艺是在溶胶向凝胶的转化过程中,生成了纳米AlA和MgO凝胶颗粒,通过原位合成反 应使之形成纳米二次尖晶石和氧化镁为主晶相的纳米结构基质,它是在浇注料混合和搅拌过 程中,基质粉料中的氧化镁粉和混合水发生反应生成氢氧化镁溶胶,它与氢氧化铝溶胶悬浮 液通过原位合成反应,形成了碳-尖晶石氧化镁的纳米结构基质;而作为涂覆材料的制备工艺 是将一定浓度的溶胶悬浮液和碳粉投入到高速冲击混合搅拌机中进行涂覆工艺处理,并使溶 胶液或复合溶胶悬浮液强烈地被吸附在碳的表面上,通过控制溶胶向凝胶的转化过程,来制取 AU3:i和MgO凝胶涂层,从而形成了全覆盖、无裂纹、致密的Al203和MgO碳的包裹层,制成了 本发明用纳米AlA和.MgO包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料,这种工艺制备方法对保证涂覆 技术质量和涂覆技术成功应用起到了重要作用,以上所述的纳米Al (0H)3和Mg(OH) 2复合溶胶 悬浮液作为本含碳浇注料的纳米陶瓷结合剂和涂覆碳粉的涂覆材料及它的制备工艺和制备方 法都为本发明含碳浇注料成功的制备提供了重要保证条件,也是本发明碳-尖晶石镁质耐火浇 注料权利要求的主要技术内容。
4、根据权利要求l、 2、 3所述纳米AlA和MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及 其制备方法,其特征是使用碳的形式包括焦碳、碳黑,从沥青和树脂中得到的碳、石墨颗粒 和片状石墨,所以在含碳浇注料中碳源的选择是个首要问题,过去普遍认为片状石墨是未来 含碳浇注料使用的主要碳种,因为它具有高的抗氧化性,但是将石墨加入到浇注料中会产生 分散性和流动性差,同时需水量高的问题;此外,石墨和耐火氧化物间的结合能力很弱,且 气孔率高,这将导致产品强度进一步降低,并在升温时增大石墨被氧化的趋势,在进行不同 碳种(加入量《5%的情况下)对含碳浇注料制备工艺和性能影响试验时,显示出片状石墨需 水量高达16%以上,使用石墨颗粒需10%的水,当使用焦粉时需水量仅需大约5%左右的水, 与不加碳粉的铝-尖晶石浇注料达到相似的水分;此外,这种含碳浇注料的润湿性、分散性、 流动性得到明显改善,本发明含碳浇注料是采用石油焦为碳源,石油焦的C含量为98。/。以上, 粒度为D5。=5Wn,加入量为3-5%,它的最大特点是解决了使用片状石墨为碳源所存在的稀释性、 润湿性、分散性、流动性差和用水量多的难题,碳粉与片状石墨相比,在高温下抗氧化性相 对较差,这个问题可通过加入防氧化剂和用纳米氧化物薄膜包裹碳粉技术加以解决,以上所 述碳种的选择、技术条件、加入数量都为本发明含碳浇注料提供了重要保证条件,也是本发 明碳-尖晶石镁质耐火浇注料权利要求的主要技术内容。
5、根据权利要求l、 2、 3所述纳米Al203和Mg0薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及 其制备方法,其特征在于浇注料的材质选择是以尖晶石和氧化镁为主要原料,骨料部分是采 用尖晶石或在尖晶石中加入部分镁砂颗粒;而在基质粉料中的尖晶石相是采用具有不同特性 的少量的氧化铝和氧化镁粉,经原位合成反应形成的纳米二次尖晶石和方镁石为主晶相的纳 米结构基质,制成了尖晶石镁质浇注料,这种新材质具有特殊的抗渣侵蚀性和抗渣渗透性, 为它在精炼钢包渣线部位成功的使用提供了有利的条件,以上所述为本发明含碳浇注料提供 了重要保证条件,也是本发明碳-尖晶石镁质耐火浇注料权利要求的主要技术内容。
6、根据权利要求l、 2所述纳米Al203和MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其 制备方法,其特征是在碳-尖晶石镁质耐火浇注料配料组成中骨料部分的材质选择和颗粒级 配,对浇注料结构、性能和使用产生重要作用,在骨料材质选择方面,骨料部分是采用富镁 或富铝尖晶石作为骨料,或在尖晶石骨料中可以加入一定数量《5 mm不同粒级的氧化镁含量 为95%的烧结镁石,其目的都是为了提高浇注料整体MgO含量,以使浇注料的抗渣侵蚀性和 抗渣渗透性同时得到提高;此外,在尖晶石镁质耐火浇注料中,采用尖晶石作骨料,还具有 优异的抗热震性、.高温体积稳定性以及良好的烧结性能,经高温煅烧后,可得到组织结构致 密、低气孔、高强度的耐火浇注料;在骨料颗粒级配方面,最突出特点是:临界粒度大,为 25IM;大颗粒料含量多,10-25 irai达30-40%;颗粒分级范围广,分为大小五种颗粒粒级,并 以不同比例配制为生产高致密度、高强度耐火浇注料提供了重要保证条件,也是本发明碳-尖晶石镁质耐火浇注料权利要求的主要技术内容之一。
7、根据权利要求l、 2、 3、 4所述,纳米A1A和MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇 注料及其制备方法,其主要技术特征在于以纳米复合氧化物和碳为代表的基质相组成及其设 计,它是本含碳浇注料的技术核心内容,它对含碳浇注料的结构、性能、使用以及纳米结构 基质的形成具有绝对性的重要影响, 一是采用纳米复合氧化物A1A和MgO作为陶瓷结合剂, 通过原位合成反应形成以纳米二次尖晶石为主要成分的纳米结构基质的碳-尖晶石镁质耐火 浇注料;二是在本浇注料基质结构中的尖晶石相不是采用己合成的尖晶石,而是加入不同品 种和特性的A1A和MgO'为原始组分,通过原位合成反应和高温结构反应的二次合成尖晶石, 用它配制的浇注料使组织结构发生根本改变,耐用性显著提高,二次合成尖晶石不仅由于比 机械粉碎预合成尖晶石细的多,而且可以得到均匀分散,所以它的耐浸润性十分优良,另外 由于在生成二次尖晶石时伴随着膨胀,所以在约束下发生致密化,可使浇注料的抗渣侵蚀性 和抗渣渗透性进一步同时显著提高,三是要确保基质粉料中的MgO含量,在保证性能基础上 尽量提高MgO的加入量,严格控制A1A的加入数量,保证在基质结构中尖晶石相和方镁石相两者同时存在,以形成碳-尖晶石方镁石纳米结构基质的耐火浇注料,四基质粉料在材质方面 是采用多组分复合配料,而且各种不同的粉料都具有各自不同的特点,例如在氧化镁组分中, 分别采用反应性氧化镁,煅烧镁石和电熔镁石,以实现其原位合成反应和控制尖晶石的反应 进程,在氧化铝系中包括工业a-Al203超细粉、活性Al203超细粉、电熔白刚玉粉、板状氧化 铝粉等,所以在基质粉料中尽可能采用多组分复合配料是现代浇注料发展的重要趋势之一, 从基质复合粉体的粒度角度出发,基质粉料一般很细,通常《44Mm,有些组分是采用超细粉 料,其粒级为2-4Mm,还有纳米粒级粉体,因此材料的化学反应活性高,这就为高分散的纳 米粒子与微米和亚微米粒级基质粉料之间的复合及其反应奠定了基础,它们的作用是控制流 变,从而便于施工和浇注,大大促进了低温下的合成反应和高温下的结构反应,并可生成有 益的耐火合成相,因此以上所述的基质相组成中采用的不同品种、加入数量及粒级要求都为 本发明含碳浇注料提供了重要保证条件,也是本发明碳-尖晶石镁质耐火浇注料权利要求的主 要技术内容。
8、根据权利要求l、 2、 3、 4、 7所述,纳米Al203和MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火 浇注料及其制备方法,其特征在于各种高效外加剂的使用是本发明碳-尖晶石镁质浇注料重要 的技术条件,这是纳米含碳浇注料最重要特征之一,本发明纳米碳-尖晶石镁质浇注料的外加 剂,是指防止碳在高温下氧化的防氧化剂,基质粉料中的碳化硅、金属硅粉、金属铝粉及其 加入数量,.就是本发明含碳浇注料釆用的防氧化剂,它的使用对在高温下防止碳氧化起到了 重要作用;基质粉料中的六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、乙二醇、丁醇等是本发明浇注料的稀释 剂和分散剂,其加入品种有时加入其中的一种,有时是两种或两种以上的复合型外加剂,加 入量为0. 1-0. 4%;对胶溶剂来说,是加入各种酸或碱以调节该溶胶体系的ra值达到2. 5-3. 0, 制成本发明浓度为58-61%高浓度含碳纳米氢氧化物胶体悬浮液结合剂和涂覆材料。
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