CN104003740A - 一种特殊钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特殊钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法。其技术方案是：以50～70wt%的微孔刚玉颗粒、5～15wt%的镁铝尖晶石颗粒、10～15wt%的电熔白刚玉细粉、4～10wt%的富铝尖晶石微粉、4～6wt%的纯铝酸钙水泥、1～5wt%的氧化铬细粉、0.5～3wt%的氧化钙稳定的四方相氧化锆细粉为原料；以0.02～0.08wt%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。制备方法是：按含量将外加剂和粉料混匀，加入颗粒料混匀，外加4～6wt%的水搅拌，浇注振动成型，110～200℃保温12～48小时，脱模，1400～1700℃条件下保温2.5～3.5小时。本发明制备的产品透气性好，强度高、热震稳定性好、耐冲刷、抗钢渣的渗透好和抗侵蚀性优异。

Description

一种特殊钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法

技术领域

本发明属于钢包透气砖技术领域。具体涉及一种特殊钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法。

背景技术

随着特殊钢冶金技术及炉外精炼工艺的发展，通过钢包透气砖向钢液中吹入氩气等惰性气体，充分搅拌钢水，能快速、均匀地熔化添加在钢水中的各种材料，以达到去除有害杂质和提高钢水洁净度的目的。随着钢包的逐渐大型化以及冶炼温度的提高和冶炼时间的延长，耐火材料的使用环境越来越恶劣，这对钢包用耐火材料提出了更高的要求。由于透气砖在钢包中的位置及环境比较特殊，对其寿命、吹气成功率、透气量要求较高，目前钢包底吹透气砖已成为限制钢包寿命提高的瓶颈因素。

早期的透气砖中使用的碱性材料（MgO）存在剥落性差和耐热冲击性差的问题，故目前很少使用这种产品。相比之下，刚玉质材料具有良好的高温性能、抗热震性以及对钢水润湿角比较大的特点，已经成为代替镁质材料的主要材质。但由于纯刚玉质透气砖在使用中抗侵蚀性能差，剥落掉块严重，故人们进行了Al₂O₃-MgO材质的研究，将MgO通常以细粉形式加入Al₂O₃-MgO中，在烧成过程中和Al₂O₃发生反应生成尖晶石，导致材料的膨胀系数增大而组织致密化，虽使透气砖的耐侵蚀性和抗氧化性提高，但其透气性受到严重影响。

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、热震稳定性强、耐冲刷、抗钢渣的渗透好和抗侵蚀性优异的特殊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、所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的原料及其含量是：

微孔刚玉颗粒                                50~70wt%；

镁铝尖晶石颗粒                              5~15wt%；

电熔白刚玉细粉                              10~15wt%；

富铝尖晶石微粉                              4~10wt%；

纯铝酸钙水泥                                4~6wt%；

氧化铬细粉                                  1~5wt%；

氧化钙稳定的四方相氧化锆细粉                0.5~3wt%。

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                                    0.02~0.08wt%；

聚羧酸分散减水剂                            0.03~0.06wt%；

有机硅化合物                                0.01~0.03wt%。

所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：

按上述原料的含量和外加剂的含量，先将电熔白刚玉细粉、富铝尖晶石微粉、纯铝酸钙水泥、氧化铬细粉、氧化钙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，加入微孔刚玉颗粒和镁铝尖晶石颗粒，混匀；再加入占原料4~6wt%的水，搅拌，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模；然后在1400~1700℃条件下保温2.5~3.5小时，制得特殊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。

所述的镁铝尖晶石颗粒的Al₂O₃含量为70~90wt%，粒径为1~0.088mm。

所述的电熔白刚玉细粉的Al₂O₃含量>99wt%，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。

所述的氧化铬细粉的Cr₂O₃含量>95wt%，粒径<0.088mm。

所述的氧化钙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：

（1）本发明将具有闭口微孔结构的微孔刚玉骨料引入特殊钢冶炼用钢包透气砖中，在使用过程中，闭口气孔的存在能够容纳温度剧变带来的热应力，提高透气砖的热震稳定性；同时，微孔刚玉颗粒显气孔率低、闭口气孔孔径小，能够增大耐火材料-熔渣界面的润湿角，降低透气砖与熔渣的反应程度，其抗渣性能得到提高。

（2）本发明中的氧化铬和氧化钙稳定的四方相氧化锆细粉均匀分散，尤其是氧化钙稳定的四方相氧化锆很好地烧结在基质中，同时配置合理的聚羧酸分散减水剂和有机硅化合物，能形成非常致密的基质，该基质的体积密度大、显气孔率小、闭口气孔微小且分布均匀，不但耐侵蚀，且具有意料之外的良好热震稳定性。此外，基质能与微孔刚玉颗粒的界面紧密结合，性能优异。

本发明所制得的特殊钢冶炼用钢包透气砖经检测：抗折强度为25~35MPa；耐压强度为130~185MPa；水冷热震>46次；使用寿命>28次。

因此，本发明所制备的特殊钢冶炼用钢包透气砖具有透气性好、强度高、热震稳定性强、耐冲刷、抗钢渣的渗透好和抗侵蚀性优异的特点。

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。

所述的镁铝尖晶石颗粒的Al₂O₃含量为70~90wt%，粒径为1~0.088mm。

所述的电熔白刚玉细粉的Al₂O₃含量>99wt%，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。

所述的氧化铬细粉的Cr₂O₃含量>95wt%，粒径<0.088mm。

所述的氧化钙稳定的四方相氧化锆细粉的ZrO₂含量>95wt%，粒径<0.088mm。

实施例1

一种特殊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、所述特殊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%；

镁铝尖晶石颗粒                              12~15wt%；

电熔白刚玉细粉                              12~15wt%；

富铝尖晶石微粉                              8~10wt%；

纯铝酸钙水泥                                4~5wt%；

氧化铬细粉                                  3~5wt%；

氧化钙稳定的四方相氧化锆细粉                2~3wt%。

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                                    0.02~0.08wt%；

聚羧酸分散减水剂                            0.03~0.06wt%；

有机硅化合物                                0.01~0.03wt%。

所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：

按上述原料的含量和外加剂的含量，先将电熔白刚玉细粉、富铝尖晶石微粉、纯铝酸钙水泥、氧化铬细粉、氧化钙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，加入微孔刚玉颗粒和镁铝尖晶石颗粒，混匀；再加入占原料4~6wt%的水，搅拌，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模；然后在1400~1500℃条件下保温2.5~3.5小时，制得特殊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所制得的特殊钢冶炼用钢包透气砖经检测：抗折强度为25~29MPa；耐压强度为130~160MPa；水冷热震>46次；使用寿命>28次。

实施例2

一种特殊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、所述特殊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%；

镁铝尖晶石颗粒                              11~13wt%；

电熔白刚玉细粉                              10~13wt%；

富铝尖晶石微粉                              7~9wt%；

纯铝酸钙水泥                                5~6wt%；

氧化铬细粉                                  1~3wt%；

氧化钙稳定的四方相氧化锆细粉                0.5~2wt%。

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                                    0.02~0.08wt%；

聚羧酸分散减水剂                            0.03~0.06wt%；

有机硅化合物                                0.01~0.03wt%。

所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：

按上述原料的含量和外加剂的含量，先将电熔白刚玉细粉、富铝尖晶石微粉、纯铝酸钙水泥、氧化铬细粉、氧化钙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，加入微孔刚玉颗粒和镁铝尖晶石颗粒，混匀；再加入占原料4~6wt%的水，搅拌，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模；然后在1500~1600℃条件下保温2.5~3.5小时，制得特殊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所制得的特殊钢冶炼用钢包透气砖经检测：抗折强度为27~30MPa；耐压强度为145~175MPa；水冷热震>48次；使用寿命>29次。

实施例3

一种特殊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、所述特殊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%；

镁铝尖晶石颗粒                              7~11wt%；

电熔白刚玉细粉                              12~15wt%；

富铝尖晶石微粉                              4~6wt%；

纯铝酸钙水泥                                4~5wt%；

氧化铬细粉                                  1~3wt%；

氧化钙稳定的四方相氧化锆细粉                2~3wt%。

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                                    0.02~0.08wt%；

聚羧酸分散减水剂                            0.03~0.06wt%；

有机硅化合物                                0.01~0.03wt%。

所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：

按上述原料的含量和外加剂的含量，先将电熔白刚玉细粉、富铝尖晶石微粉、纯铝酸钙水泥、氧化铬细粉、氧化钙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，加入微孔刚玉颗粒和镁铝尖晶石颗粒，混匀；再加入占原料4~6wt%的水，搅拌，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模；然后在1550~1650℃条件下保温2.5~3.5小时，制得特殊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所制得的特殊钢冶炼用钢包透气砖经检测：抗折强度为27~31MPa；耐压强度为148~178MPa；水冷热震>48次；使用寿命>31次。

实施例4

一种特殊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、所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的原料及其含量是：

微孔刚玉颗粒                                65~70wt%；

镁铝尖晶石颗粒                              5~8wt%；

电熔白刚玉细粉                              10~13wt%；

富铝尖晶石微粉                              6~8wt%；

纯铝酸钙水泥                                5~6wt%；

氧化铬细粉                                  3~5wt%；

氧化钙稳定的四方相氧化锆细粉                0.5~2wt%。

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                                    0.02~0.08wt%；

聚羧酸分散减水剂                            0.03~0.06wt%；

有机硅化合物                                0.01~0.03wt%。

所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：

按上述原料的含量和外加剂的含量，先将电熔白刚玉细粉、富铝尖晶石微粉、纯铝酸钙水泥、氧化铬细粉、氧化钙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，加入微孔刚玉颗粒和镁铝尖晶石颗粒，混匀；再加入占原料4~6wt%的水，搅拌，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模；然后在1600~1700℃条件下保温2.5~3.5小时，制得特殊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所制得的特殊钢冶炼用钢包透气砖经检测：抗折强度为29~35MPa；耐压强度为155~185MPa；水冷热震>50次；使用寿命>31次。

本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

（1）本具体实施方式将具有闭口微孔结构的微孔刚玉骨料引入特殊钢冶炼用钢包透气砖中，在使用过程中，闭口气孔的存在能够容纳温度剧变带来的热应力，提高透气砖的热震稳定性；同时，微孔刚玉颗粒显气孔率低、闭口气孔孔径小，能够增大耐火材料-熔渣界面的润湿角，降低透气砖与熔渣的反应程度，其抗渣性能得到提高。

（2）本具体实施方式中的氧化铬和氧化钙稳定的四方相氧化锆细粉均匀分散，尤其是氧化钙稳定的四方相氧化锆很好地烧结在基质中，同时配置合理的聚羧酸分散减水剂和有机硅化合物，能形成非常致密的基质，该基质的体积密度大、显气孔率小、闭口气孔微小且分布均匀，不但耐侵蚀，且具有意料之外的良好热震稳定性。此外，基质能与微孔刚玉颗粒的界面紧密结合，性能优异。

本具体实施方式所制得的特殊钢冶炼用钢包透气砖经检测：抗折强度为25~35MPa；耐压强度为130~185MPa；水冷热震>46次；使用寿命>28次。

因此，本具体实施方式所制备的特殊钢冶炼用钢包透气砖具有透气性好、强度高、热震稳定性强、耐冲刷、抗钢渣的渗透好和抗侵蚀性优异的特点。

Claims (10)

1.一种特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的原料及其含量是：

微孔刚玉颗粒                                50~70wt%，

镁铝尖晶石颗粒                              5~15wt%，

电熔白刚玉细粉                              10~15wt%，

富铝尖晶石微粉                              4~10wt%，

纯铝酸钙水泥                                4~6wt%，

氧化铬细粉                                  1~5wt%，

氧化钙稳定的四方相氧化锆细粉                0.5~3wt%；

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                                    0.02~0.08wt%，

聚羧酸分散减水剂                            0.03~0.06wt%，

有机硅化合物                                0.01~0.03wt%；

所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：

按上述原料的含量和外加剂的含量，先将电熔白刚玉细粉、富铝尖晶石微粉、纯铝酸钙水泥、氧化铬细粉、氧化钙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，加入微孔刚玉颗粒和镁铝尖晶石颗粒，混匀；再加入占原料4~6wt%的水，搅拌，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模；然后在1400~1700℃条件下保温2.5~3.5小时，制得特殊钢冶炼用钢包透气砖。

2.根据权利要求1所述的特殊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所述的特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述的镁铝尖晶石颗粒的Al₂O₃含量为70~90wt%，粒径为1~0.088mm。

4.根据权利要求l所述的特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述的电熔白刚玉细粉的Al₂O₃含量>99wt%，粒径<0.088mm。

5.根据权利要求l所述的特殊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。

6.根据权利要求l所述的特殊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。

7.根据权利要求1所述的特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述的氧化铬细粉的Cr₂O₃含量>95wt%，粒径<0.088mm。

8.根据权利要求1所述的特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于所述的氧化钙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所述的特殊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。

10.一种特殊钢冶炼用钢包透气砖，其特征在于所述特殊钢冶炼用钢包透气砖是根据权利要求1~9项中任一项所述的特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法所制备的特殊钢冶炼用钢包透气砖。