CN110451994B - 一种镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件 - Google Patents
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Abstract
本发明专利涉及一种镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件,以电熔镁砂为骨料,以电熔镁砂细粉、高纯镁砂细粉、硅灰微粉、氧化铝微粉为基质,以氟化铝细粉作为催化剂,通过预混、混炼、成型、干燥和烧成,得到镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件。本发明方法有效利用在镁质烧成浇注料预制件中生成镁铝尖晶石晶须,提高了镁质浇注料预制件的高温力学性能和抗热震稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及无机化工技术领域,具体涉及一种镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件。
背景技术
镁质烧成浇注料具有耐火性、抗碱性熔渣侵蚀性能好,不污染钢水等优点,在钢铁冶炼、水泥、玻璃、陶瓷等高温领域中有广阔的应用前景,但是其浇注料预制材料常温力学性能和抗热震稳定性差的问题一直制约着其进一步广泛应用。国内外科研工作者在此做了大量的应用基础研究,如将耐火纤维应用于浇注料,用于提高材料的常温强度和热震稳定性。其工艺过程是将镁铝尖晶石晶须破碎后直接掺入耐火散料中,经混炼、成型、干燥、烧成等工序。破碎的镁铝尖晶石晶须分散度不好,大多以云片状或团絮状大小不均匀的形式存在。虽然镁铝尖晶石晶须增强浇注料一定程度上提高了材料的强度和热稳定性,但是镁铝尖晶石晶须分散度不好会影响产品的整体强度和热震效果,导致样品在烧结过程中因局部温度过高而开裂,甚至发生炸裂。镁铝尖晶石晶须具有优良的耐高温、耐腐蚀、优越的热震稳定性和力学性能。镁铝尖晶石晶须的引入可以提高浇注料预制块的韧性、增加冲击强度,往往为耐热复合材料研发的首选。因此,本发明方法有效利用在镁质烧成浇注料预制件中原位生成镁铝尖晶石晶须,从而提高镁质烧成浇注料的高温力学性能和抗热震稳定性。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷,目的是提供一种镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件,通过本发明方法制备的镁质烧成浇注料预制件由于原位生成了镁铝尖晶石晶须,使该制品耐高温、耐腐蚀,具有较强的抗热震稳定性和良好的力学性能。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件,其特征在于,以粒径为8-0.074mm的电熔镁砂为骨料,以粒径小于0.074mm的电熔镁砂细粉、粒径小于0.074mm的高纯镁砂细粉、粒径小于0.045mm的硅灰微粉、粒径小于0.045mm的氧化铝微粉为基质,粒径小于0.074mm的氟化铝细粉作为催化剂,经预混、混炼、成型、干燥、烧成,得到镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件,其具体操作步骤如下:
步骤一,预混,以质量百分比计,将60-70%的粒径为8-0.074mm的电熔镁砂骨料置于搅拌机中,再将5-15%的粒径小于0.074mm的电熔镁砂细粉、5-15%的粒径小于0.074mm的高纯镁砂细粉、5-15%的粒径小于0.045mm的硅灰微粉、5-15%的粒径小于0.045mm的氧化铝微粉和1-5%的粒径小于0.074mm的氟化铝细粉倒入搅拌机中,混炼10-20分钟,得到预混物料;
步骤二,混炼,外加步骤一所得预混物料总质量5-10%的水,加入到步骤一的预混物料中,置于混炼机中继续混炼10-20分钟,得到混炼后的浇注料;
步骤三,成型,将混炼后的浇注料放入模具中进行成型浇注,待样品在模具中室温养护24-48小时后脱模,形成镁质浇注料预制件坯体;
步骤四,干燥,将脱模后的镁质浇注料预制件坯体于100-150℃的条件下干燥24-48小时;
步骤五,烧成,将干燥后的镁质浇注料预制件坯体升温至950-1250℃,保温2-6小时,继续升温至1400-1600℃,再保温2-6小时,随炉自然冷却后取出,即得到镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件。
所述步骤五中第一阶段升温速率为1-3℃/min,第二阶段升温速率为10-20℃/min。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明制备的镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件在各种原料的共同配合作用下,能够承受较大的外力作用,同时原位生长的镁铝尖晶石晶须避免样品的局部温度过高而发生炸裂,大大提高了耐火浇注料的适用范围,有利于对耐火浇注料的推广,晶须可以对砖体起到增韧的作用,晶须的长径比过大增韧效果较差,长径比过小则生成物不能成为晶须,称作晶粒,长径比为15.5~22.5之间增强效果最好。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的制备方法做进一步说明:
实施例1:
本实施例给出的一种镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件,有以下原料组成:粒径为8-0.074mm的电熔镁砂骨料65kg、粒径小于0.074mm的电熔镁砂细粉8kg、粒径小于0.074mm的高纯镁砂细粉8kg、粒径小于0.045mm的硅灰微粉8kg、粒径小于0.045mm的氧化铝微粉8kg、粒径小于0.074mm的氟化铝细粉3kg。制备镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件的具体操作步骤如下:
步骤一,预混,首先将上述电熔镁砂骨料置于搅拌机中,再将上述电熔镁砂细粉、高纯镁砂细粉、硅灰微粉、氧化铝微粉和氟化铝细粉倒入搅拌机中,混炼10分钟,得到预混物料;
步骤二,混炼,外加5kg水,加入到步骤一所得的预混物料中,置于混炼机中继续混炼20分钟,得到混炼后的浇注料;
步骤三,成型,将混炼后的浇注料放入模具中进行成型浇注,待样品在模具中室温养护24小时后脱模,形成镁质浇注料预制件坯体;
步骤四,干燥,将脱模后的镁质浇注料预制件坯体于100℃的条件下干燥24小时;
步骤五,烧成,将干燥后的镁质浇注料预制件坯体以1℃/min的升温速率升温至1200℃,保温3小时,以10℃/min的升温速率继续升温至1400℃,再保温3小时,随炉自然冷却后取出,即得到镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件。
本实施例制备的镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件中的镁铝尖晶石晶须的长径比为15.5。高温抗折强度为14.4MPa,抗热震稳定性为15次。
实施例2:
本实施例给出的一种镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件,有以下原料组成:粒径为8-0.074mm的电熔镁砂骨料62kg、粒径小于0.074mm的电熔镁砂细粉9kg、粒径小于0.074mm的高纯镁砂细粉9kg、粒径小于0.045mm的硅灰微粉9kg、粒径小于0.045mm的氧化铝微粉8kg、粒径小于0.074mm的氟化铝细粉3kg。制备镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件的具体操作步骤如下:
步骤一,预混,首先将上述电熔镁砂骨料置于搅拌机中,再将上述电熔镁砂细粉、高纯镁砂细粉、硅灰微粉、氧化铝微粉和氟化铝细粉倒入搅拌机中,混炼15分钟,得到预混物料;
步骤二,混炼,外加10kg水,加入到步骤一所得的预混物料中,置于混炼机中继续混炼10分钟,得到混炼后的浇注料;
步骤三,成型,将混炼后的浇注料放入模具中进行成型浇注,待样品在模具中室温养护36小时后脱模,形成混炼后的浇注料;
步骤四,干燥,将脱模后的混炼后的浇注料于120℃的条件下干燥36小时;
步骤五,烧成,将干燥后的镁质浇注料预制件坯体以2℃/min的升温速率升温至1100℃,保温3.5小时,以15℃/min的升温速率继续升温至1500℃,再保温3.5小时,随炉自然冷却后取出,即得到镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件。
本实施例制备的镁质烧成浇注料预制件中的镁铝尖晶石晶须的长径比为22.5,高温抗折强度为16.8MPa,抗热震稳定性为18次。
实施例3:
本实施例给出的一种镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件,有以下原料组成:粒径为8-0.074mm的电熔镁砂骨料68kg、粒径小于0.074mm的电熔镁砂细粉7kg、粒径小于0.074mm的高纯镁砂细粉7kg、粒径小于0.045mm的硅灰微粉7kg、粒径小于0.045mm的氧化铝微粉6kg、粒径小于0.074mm的氟化铝细粉5kg。制备镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件的具体操作步骤如下:
步骤一,预混,首先将上述电熔镁砂骨料置于搅拌机中,再将上述电熔镁砂细粉、高纯镁砂细粉、硅灰微粉、氧化铝微粉和氟化铝细粉倒入搅拌机中,混炼20分钟,得到预混物料;
步骤二,混炼,外加15kg水,加入到步骤一所得的预混物料中,置于混炼机中继续混炼10分钟,得到混炼后的浇注料;
步骤三,成型,将混炼后的浇注料放入模具中进行成型浇注,待样品在模具中室温养护48小时后脱模,形成镁质浇注料预制件坯体;
步骤四,干燥,将脱模后的镁质浇注料预制件坯体于140℃的条件下干燥48小时;
步骤五,烧成,将干燥后的镁质浇注料预制件坯体以3℃/min的升温速率升温至1000℃,保温4小时,以20℃/min的升温速率继续升温至1600℃,再保温4小时,随炉自然冷却后取出,即得到镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件。
本实施例制备的镁质烧成浇注料预制件中的镁铝尖晶石晶须的长径比为17.8,高温抗折强度为15.2MPa,抗热震稳定性为17次。
Claims (2)
1.一种镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件,其特征在于采用以下步骤:(1)以质量百分比计,将60-70%的粒径为8-0.074mm的电熔镁砂骨料置于搅拌机中,再将5-15%的粒径小于0.074mm的电熔镁砂细粉、5-15%的粒径小于0.074mm的高纯镁砂细粉、5-15%的粒径小于0.045mm的硅灰微粉、5-15%的粒径小于0.045mm的氧化铝微粉和1-5%的粒径小于0.074mm的氟化铝细粉倒入搅拌机中,混炼10-20分钟,得到预混物料;(2)混炼,外加步骤(1)所得预混物料总质量5-10%的水,加入到步骤(1)的预混物料中,置于混炼机中继续混炼10-20分钟,得到混炼后的浇注料;(3)成型,将混炼后的浇注料放入模具中进行成型浇注,待样品在模具中室温养护24-48小时后脱模,形成镁质浇注料预制件坯体;(4)干燥,将脱模后的镁质浇注料预制件坯体于100-150℃的条件下干燥24-48小时;(5)烧成,将干燥后的镁质浇注料预制件坯体升温至950-1250℃,保温2-6小时,再继续升温至1400-1600℃,再保温2-6小时,随炉自然冷却后取出,即得到镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件。
2.根据权利要求1所述的一种镁铝尖晶石晶须增强的镁质烧成浇注料预制件,其特征在于,所述步骤(5)中第一阶段升温速率为1-3℃/min,第二阶段升温速率为10-20℃/min。
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