CN103979991A - 一种不锈钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不锈钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法。其方案是：以45～65wt%的微孔刚玉颗粒、10～25wt%的纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒、1～3wt%的稳定的四方相氧化锆颗粒、5～15wt%的微孔刚玉细粉、4～8wt%的富铝尖晶石微粉、4～8wt%的纯铝酸钙水泥、0.5～2.5wt%的稳定的四方相氧化锆细粉为原料；以0.04～0.08wt%的有机纤维、0.03～0.06wt%的聚羧酸分散减水剂和0.01～0.03wt%的有机硅化合物为外加剂。按上述含量将外加剂和粉料混匀，加入微孔刚玉颗粒和氧化钙稳定的四方相氧化锆颗粒料，外加3～5wt%的水搅拌，倒入撒有纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒的模具中，浇注成型，1300～1600℃烧成。该制品透气性好、强度高、热震稳定性好、耐冲刷、抗渣性能优异。
Description
技术领域
本发明属于钢包透气砖技术领域。具体涉及一种不锈钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，不锈钢的应用范围日趋广泛，市场对不锈钢质量的要求也越来越高。在大多数炉外精炼设备中，都采用透气砖吹入惰性气体，以强化熔池搅拌，纯净钢液使有害夹杂物和气体上浮，并使温度和成分均匀。因此，底吹透气砖在炉外精炼及对钢水质量的控制过程中所起的作用十分重要。
不锈钢冶炼用钢包透气砖使用条件非常苛刻，钢液的搅动冲刷磨损要求透气砖：耐磨蚀性好，抗冲刷性强，不同压力下有较好的透气性，与钢水有较大的润湿角，透气通道渗钢少；透气砖的使用特点是间歇性操作，急冷急热，要求透气砖有很好的抗热震性、抗剥落性和抗氧化性。
目前，现有的透气砖的材质以刚玉质透气砖为主，主要有刚玉-尖晶石质、铝镁铬质、铬刚玉质等。现有的透气砖普遍存在着吹成率低和体积稳定性差的缺陷，急冷急热时易出现炸裂断砖和渗钢等现象。
发明内容
本发明旨在克服已有技术缺陷，目的是提供一种透气性好、强度高、热震稳定性好、耐冲刷、抗钢渣的渗透性好和抗侵蚀性优异的不锈钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法。
为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：
一、所述不锈钢冶炼用钢包透气砖的原料及其含量是：
微孔刚玉颗粒 45~65wt%；
纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒 10~25wt%；
稳定的四方相氧化锆颗粒 1~3wt%；
微孔刚玉细粉 5~15wt%；
富铝尖晶石微粉 4~8wt%；
纯铝酸钙水泥 4~8wt%；
稳定的四方相氧化锆细粉 0.5~2.5wt%。
以下为外加剂及其含量，外加剂的含量为所述外加剂占上述原料总质量的百分量：
有机纤维 0.04~0.08wt%；
聚羧酸分散减水剂 0.03~0.06wt%；
有机硅化合物 0.01~0.03wt%。
二、所述不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：
步骤一、按纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒的含量，将其均匀地撒到模具底部。
步骤二、按所述原料及其含量，先将微孔刚玉细粉、富铝尖晶石微粉、纯铝酸钙水泥、稳定的四方相氧化锆细粉、有机纤维、聚羧酸分散减水剂和有机硅化合物混合均匀；再加入微孔刚玉颗粒和稳定的四方相氧化锆颗粒，混合1~3分钟；然后加入占原料3~5wt%的水，搅拌2~5分钟，制成浇注料。
步骤三、将步骤二制成的浇注料加入步骤一所述的模具内，振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模。
步骤四、脱模后的坯体在1300~1600℃条件下保温2.5~3.5小时，制得不锈钢冶炼用钢包透气砖。
所述的微孔刚玉颗粒的显气孔率为≤10%，闭口气孔率≥10%，平均孔径为≤1μm；微孔刚玉颗粒的粒径为3~0.088mm。
所述的纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒的Al2O3的含量为70~75wt%，粒径为3~1mm。
所述的稳定的四方相氧化锆细粉的ZrO2含量>95wt%，粒径为1~0.088mm。
所述微孔刚玉细粉的显气孔率为≤10%，闭口气孔率≥10%，平均孔径为≤1μm；微孔刚玉细粉粒径<0.088mm。
所述的富铝尖晶石微粉的Al2O3含量>80wt%，粒径D50为4~10μm。
所述的纯铝酸钙水泥的Al2O3含量为70~80wt%，CaO含量为20~30wt%；纯铝酸钙水泥的粒径<0.088mm。
所述的稳定的四方相氧化锆细粉的ZrO2含量>95wt%，粒径<0.088mm。
所述的有机硅化合物为硅醚共聚类、或为有机硅氧烷、或为硅醚共聚类和有机硅氧烷的混合物。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明采用的纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒与稳定的四方相氧化锆形成对钢渣中的Fe、Mn和Ca组分的梯度吸收。一方面，吸收产物能够增加基质致密度；另一方面，上述元素的吸收能够增加钢渣粘度，减少熔渣的渗透。此外，由于微孔刚玉平均孔径小和显气孔率低，骨料与基质中的微孔刚玉能很好地与CaO生成CA6、CA2等高温物相包覆在耐火材料表面，高熔点物相的存在能有效减少钢渣侵蚀。同时，微孔骨料与微孔基质保证了上述杂质吸收时材料的稳定性，透气缝使用后保持良好。试验表明本发明所制备的透气砖加入少量的水就具有很好地流动性。
本发明所制备的不锈钢冶炼用钢包透气砖经检测：耐压强度为146~170MPa；抗折强度为23~35MPa；1100℃水冷热震>42次；使用寿命>30次。
因此，本发明所制备的不锈钢冶炼用钢包透气砖具有透气性好、强度高、热震稳定性好、耐冲刷、抗钢渣的渗透和侵蚀性优异的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料和外加剂的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述的微孔刚玉颗粒的显气孔率为≤10%，闭口气孔率≥10%，平均孔径为≤1μm；微孔刚玉颗粒的粒径为3~0.088mm。
所述的纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒的Al2O3的含量为70~75wt%，粒径为3~1mm。
所述的稳定的四方相氧化锆细粉的ZrO2含量>95wt%，粒径为1~0.088mm。
所述微孔刚玉细粉的显气孔率为≤10%，闭口气孔率≥10%，平均孔径为≤1μm；微孔刚玉细粉粒径<0.088mm。
所述的富铝尖晶石微粉的Al2O3含量>80wt%，粒径D50为4~10μm。
所述的纯铝酸钙水泥的Al2O3含量为70~80wt%，CaO含量为20~30wt%；纯铝酸钙水泥的粒径<0.088mm。
所述的稳定的四方相氧化锆细粉的ZrO2含量>95wt%，粒径<0.088mm。
实施例1
一种不锈钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法。本实施例所采用的技术方案是：
一、所述不锈钢冶炼用钢包透气砖的原料及其含量是：
微孔刚玉颗粒 45~50wt%；
纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒 22~25wt%；
稳定的四方相氧化锆颗粒 2~3wt%；
微孔刚玉细粉 12~15wt%；
富铝尖晶石微粉 4~6wt%；
纯铝酸钙水泥 4~6wt%；
稳定的四方相氧化锆细粉 1.5~2.5wt%。
以下为外加剂及其含量，外加剂的含量为所述外加剂占上述原料总质量的百分量：
有机纤维 0.04~0.08wt%；
聚羧酸分散减水剂 0.03~0.06wt%；
有机硅化合物 0.01~0.03wt%。
二、所述不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：
步骤一、按纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒的含量，将其均匀地撒到模具底部。
步骤二、按所述原料及其含量，先将微孔刚玉细粉、富铝尖晶石微粉、纯铝酸钙水泥、稳定的四方相氧化锆细粉、有机纤维、聚羧酸分散减水剂和有机硅化合物混合均匀；再加入微孔刚玉颗粒和稳定的四方相氧化锆颗粒，混合1~3分钟；然后加入占原料3~5wt%的水，搅拌2~5分钟，制成浇注料。
步骤三、将步骤二制成的浇注料加入步骤一所述的模具内，振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模。
步骤四、脱模后的坯体在1300~1400℃条件下保温2.5~3.5小时，制得不锈钢冶炼用钢包透气砖。
本实施例1所述的有机硅化合物为硅醚共聚类。
本实施例1所制得的不锈钢冶炼用钢包透气砖经检测：耐压强度为146~155MPa；抗折强度为23~28MPa；1100℃水冷热震>42次；使用寿命>30次。
实施例2
一种不锈钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法。本实施例所采用的技术方案是：
一、所述不锈钢冶炼用钢包透气砖的原料及其含量是：
微孔刚玉颗粒 50~55wt%；
纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒 18~22wt%；
稳定的四方相氧化锆颗粒 2~3wt%；
微孔刚玉细粉 10~12wt%；
富铝尖晶石微粉 4~6wt%；
纯铝酸钙水泥 4~6wt%；
稳定的四方相氧化锆细粉 0.5~1.5wt%。
以下为外加剂及其含量，外加剂的含量为所述外加剂占上述原料总质量的百分量：
有机纤维 0.04~0.08wt%；
聚羧酸分散减水剂 0.03~0.06wt%；
有机硅化合物 0.01~0.03wt%。
二、所述不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：
步骤一、按纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒的含量，将其均匀地撒到模具底部。
步骤二、按所述原料及其含量，先将微孔刚玉细粉、富铝尖晶石微粉、纯铝酸钙水泥、稳定的四方相氧化锆细粉、有机纤维、聚羧酸分散减水剂和有机硅化合物混合均匀；再加入微孔刚玉颗粒和稳定的四方相氧化锆颗粒，混合1~3分钟；然后加入占原料3~5wt%的水，搅拌2~5分钟，制成浇注料。
步骤三、将步骤二制成的浇注料加入步骤一所述的模具内，振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模。
步骤四、脱模后的坯体在1400~1500℃条件下保温2.5~3.5小时，制得不锈钢冶炼用钢包透气砖。
本实施例2所述的有机硅化合物为有机硅氧烷。
本实施例2所制得的不锈钢冶炼用钢包透气砖经检测：耐压强度为150~160MPa；抗折强度为25~29MPa；1100℃水冷热震>42次；使用寿命>31次。
实施例3
一种不锈钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法。本实施例所采用的技术方案是：
一、所述不锈钢冶炼用钢包透气砖的原料及其含量是：
微孔刚玉颗粒 55~60wt%；
纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒 14~18wt%；
稳定的四方相氧化锆颗粒 1~2wt%；
微孔刚玉细粉 7~10wt%；
富铝尖晶石微粉 6~8wt%；
纯铝酸钙水泥 6~8wt%；
稳定的四方相氧化锆细粉 1.5~2.5wt%。
以下为外加剂及其含量，外加剂的含量为所述外加剂占上述原料总质量的百分量：
有机纤维 0.04~0.08wt%；
聚羧酸分散减水剂 0.03~0.06wt%；
有机硅化合物 0.01~0.03wt%。
二、所述不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：
步骤一、按纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒的含量，将其均匀地撒到模具底部。
步骤二、按所述原料及其含量，先将微孔刚玉细粉、富铝尖晶石微粉、纯铝酸钙水泥、稳定的四方相氧化锆细粉、有机纤维、聚羧酸分散减水剂和有机硅化合物混合均匀；再加入微孔刚玉颗粒和稳定的四方相氧化锆颗粒，混合1~3分钟；然后加入占原料3~5wt%的水，搅拌2~5分钟，制成浇注料。
步骤三、将步骤二制成的浇注料加入步骤一所述的模具内，振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模。
步骤四、脱模后的坯体在1450~1550℃条件下保温2.5~3.5小时，制得不锈钢冶炼用钢包透气砖。
本实施例3所述的有机硅化合物为硅醚共聚类和有机硅氧烷的混合物。
本实施例3所制得的不锈钢冶炼用钢包透气砖经检测：耐压强度为150~160MPa；抗折强度为27~32MPa；1100℃水冷热震>45次；使用寿命>31次。
实施例4
一种不锈钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法。本实施例所采用的技术方案是：
一、所述不锈钢冶炼用钢包透气砖的原料及其含量是：
微孔刚玉颗粒 60~65wt%；
纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒 10~14wt%；
稳定的四方相氧化锆颗粒 1~2wt%；
微孔刚玉细粉 5~8wt%；
富铝尖晶石微粉 6~8wt%；
纯铝酸钙水泥 6~8wt%；
稳定的四方相氧化锆细粉 0.5~1.5wt%。
以下为外加剂及其含量，外加剂的含量为所述外加剂占上述原料总质量的百分量：
有机纤维 0.04~0.08wt%；
聚羧酸分散减水剂 0.03~0.06wt%；
有机硅化合物 0.01~0.03wt%。
二、所述不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：
步骤一、按纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒的含量，将其均匀地撒到模具底部。
步骤二、按所述原料及其含量，先将微孔刚玉细粉、富铝尖晶石微粉、纯铝酸钙水泥、稳定的四方相氧化锆细粉、有机纤维、聚羧酸分散减水剂和有机硅化合物混合均匀；再加入微孔刚玉颗粒和稳定的四方相氧化锆颗粒，混合1~3分钟；然后加入占原料3~5wt%的水，搅拌2~5分钟，制成浇注料。
步骤三、将步骤二制成的浇注料加入步骤一所述的模具内，振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模。
步骤四、脱模后的坯体在1500~1600℃条件下保温2.5~3.5小时，制得不锈钢冶炼用钢包透气砖。
本实施例4所述的有机硅化合物为硅醚共聚类和有机硅氧烷的混合物。
本实施例4所制得的不锈钢冶炼用钢包透气砖经检测：耐压强度为155~170MPa；抗折强度为29~35MPa；1100℃水冷热震>45次；使用寿命>33次。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式采用的纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒与稳定的四方相氧化锆形成对钢渣中的Fe、Mn和Ca组分的梯度吸收。一方面，吸收产物能够增加基质致密度；另一方面，上述元素的吸收能够增加钢渣粘度，减少熔渣的渗透。此外，由于微孔刚玉平均孔径小和显气孔率低，骨料与基质中的微孔刚玉能很好地与CaO生成CA6、CA2等高温物相包覆在耐火材料表面，高熔点物相的存在能有效减少钢渣侵蚀。同时，微孔骨料与微孔基质保证了上述杂质吸收时材料的稳定性，透气缝使用后保持良好。试验表明本具体实施方式所制备的透气砖加入少量的水就具有很好地流动性。
本具体实施方式所制备的不锈钢冶炼用钢包透气砖经检测：耐压强度为146~170MPa；抗折强度为23~35MPa；1100℃水冷热震>42次；使用寿命>30次。
因此，本具体实施方式所制备的不锈钢冶炼用钢包透气砖具有透气性好、强度高、热震稳定性好、耐冲刷、抗钢渣的渗透和侵蚀性优异的特点。
Claims (10)
1.一种不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述不锈钢冶炼用钢包透气砖的原料及其含量是：
微孔刚玉颗粒 45~65wt%，
纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒 10~25wt%，
稳定的四方相氧化锆颗粒 1~3wt%，
微孔刚玉细粉 5~15wt%，
富铝尖晶石微粉 4~8wt%，
纯铝酸钙水泥 4~8wt%，
稳定的四方相氧化锆细粉 0.5~2.5wt%；
以下为外加剂及其含量，外加剂的含量为所述外加剂占上述原料总质量的百分量：
有机纤维 0.04~0.08wt%，
聚羧酸分散减水剂 0.03~0.06wt%，
有机硅化合物 0.01~0.03wt%；
所述不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：
步骤一、按纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒的含量，将其均匀地撒到模具底部；
步骤二、按所述原料及其含量，先将微孔刚玉细粉、富铝尖晶石微粉、纯铝酸钙水泥、稳定的四方相氧化锆细粉、有机纤维、聚羧酸分散减水剂和有机硅化合物混合均匀，再加入微孔刚玉颗粒和稳定的四方相氧化锆颗粒，混合1~3分钟，然后加入占原料3~5wt%的水，搅拌2~5分钟，制成浇注料；
步骤三、将步骤二制成的浇注料倒入步骤一所述的模具内，振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模；
步骤四、脱模后的坯体在1300~1600℃条件下保温2.5~3.5小时，制得不锈钢冶炼用钢包透气砖。
2.根据权利要求1所述的不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述的微孔刚玉颗粒的显气孔率为≤10%，闭口气孔率≥10%，平均孔径为≤1μm；微孔刚玉颗粒的粒径为3~0.088mm。
3.根据权利要求1所述的不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述的纯镁铝尖晶石超大微孔颗粒的Al2O3的含量为70~75wt%，粒径为3~1mm。
4.根据权利要求l所述的不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述的稳定的四方相氧化锆细粉的ZrO2含量>95wt%，粒径为1~0.088mm。
5.根据权利要求l所述的不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述微孔刚玉细粉的显气孔率为≤10%，闭口气孔率≥10%，平均孔径为≤1μm；微孔刚玉细粉粒径<0.088mm。
6.根据权利要求l所述的不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述的富铝尖晶石微粉的Al2O3含量>80wt%，粒径D50 为4~10μm。
7.根据权利要求1所述的不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述的纯铝酸钙水泥的Al2O3含量为70~80wt%，CaO含量为20~30wt%；纯铝酸钙水泥的粒径<0.088mm。
8.根据权利要求1所述的不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述的稳定的四方相氧化锆细粉的ZrO2含量>95wt%，粒径<0.088mm。
9.根据权利要求1所述的不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述的有机硅化合物为硅醚共聚类、或为有机硅氧烷、或为硅醚共聚类和有机硅氧烷的混合物。
10.一种不锈钢冶炼用钢包透气砖，其特征在于所述不锈钢冶炼用钢包透气砖是根据权利要求1~9项中任一项所述的不锈钢冶炼用钢包透气砖的制备方法所制备的不锈钢冶炼用钢包透气砖。
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