CN106468086A - 复合式弥散透气砖及其制备方法 - Google Patents

复合式弥散透气砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及复合式弥散透气砖，包括壳体(1)及设置在壳体(1)内部的弥散透气部分(2)和狭缝透气部分(3)，所述弥散透气部分(2)主要由下述重量百分含量的原料制成：刚玉64‑95％，白刚玉5‑15％，氧化铝微粉3‑8％，树脂2‑10％，金属铝粉0.4‑1.5％，抑制剂0.5‑1％，分散剂0.1‑0.5％。本发明创新性地弥散式透气砖和狭缝式透气砖进行功能结合，克服了技术偏见，提高了弥散式透气砖的使用性能。

Description

复合式弥散透气砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种冶金精炼用钢包透气砖，尤其涉及一种将弥散透气部分和狭缝透气部分相结合的复合式弥散透气砖及其制备方法。
背景技术
透气砖作为钢铁冶炼工艺中重要的供气原件，在现代冶炼工艺中起着至关重要的作用。尤其是在品种钢和洁净钢的冶炼上，通过透气砖向钢液中吹入惰性气体，起到搅拌钢水的作用，使钢水中的夹杂物上浮、温度和成份均匀，是提高钢材品质必不可少的关键手段。
授权公告号为CN205057030U的中国专利，专利名称为一种大通气量复合弥散透气砖，其包括尾管与具有大头端和小头端的砖体，所述砖体包括具有大头端和小头端的壳体、底板和具有大头端和小头端的弥散透气芯体，所述弥散透气芯体的大头端设有气室；该实用新型使用寿命长、透气量大且吹通率高。
授权公告号为CN103787681B的中国专利，专利名称为中间包弥散式透气砖及其制备方法，其主要由以下述重量百分含量的原料制成：镁橄榄石颗粒、镁砂细粉、硅微粉、氮化硅细粉及镁橄榄石微粉，本透气砖选用镁橄榄石为主要原料，使其具有成本低、透气性能好、抗侵蚀能力强、气泡均与稳定的特点，尤其是只需要低温进行烘烤即可制备。
但是在实际使用过程中，上述的复合弥散透气砖基本虽是低温成型，但是其成分较复杂，生产过程繁琐，且其安全性能不足。
发明内容
本发明的目的之一是针对现有技术的不足之处，提供一种复合式的弥散透气砖，该砖体结合了弥散式透气砖和狭缝式透气砖的优点，能够满足弥散透气的同时，其安全性能能够保证。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种复合式弥散透气砖，其特征在于，包括壳体及设置在壳体内部的弥散透气部分和狭缝透气部分，所述弥散透气部分与所述狭缝透气部分上下设置；所述壳体具有大头端和小头端；所述狭缝透气部分的底部设置有气室，该气室位于所述大头端；所述弥散透气部分包括弥散透气芯体，该弥散透气芯体内部均布设置有相互贯通的微气孔；所述狭缝透气部分包括狭缝芯体，所述狭缝芯体包括透气狭缝层和若干透气狭缝；所述气室与所述透气狭缝及所述微气孔相通；所述弥散透气部分主要由下述重量百分含量的原料制成：刚玉64-95％，白刚玉5-15％，氧化铝微粉3-8％，树脂和膨胀剂2-10％，金属铝粉0.4-1.5％，抑制剂0.5-1％，分散剂0.1-0.5％。
作为一种实施方式，所述刚玉包括板状刚玉2-1和板状刚玉1-0.2，所述板状刚玉2-1的重量百分含量为49-70％，所述板状刚玉1-0.2的重量百分比为15-25％。
作为一种实施方式，所述白刚玉的亩数为100-500目。
作为一种实施方式，所述氧化铝为微粉。
作为一种实施方式，所述树脂包括树脂粉和液体树脂，所述树脂粉的重量百分含量为1-5％，所述液体树脂的重量百分含量为1-5％；所述膨胀剂为电熔大结晶镁砂。
作为一种实施方式，所述抑制剂为果酸。所述果酸可防止树脂硬化。
作为一种实施方式，所述分散剂为聚羧酸。
作为一种实施方式，所述弥散透气部分的三氧化二铝的质量百分比大于95％，所述弥散透气部分的体积密度为2.5-2.7g/cm3,其耐压强度大于35Mpa，所述体积密度和所述耐压强度的检测环境为：240℃X24h。
作为一种实施方式，所述弥散透气部分的烧后气孔率为20-25％，其热态抗折大于4Mpa，所述烧后气孔率和热态抗折的检测环境为1450℃X3h。
作为一种实施方式，所述狭缝透气部分的顶端设置有凹槽，所述弥散透气部分的一端伸入至所述凹槽内与所述狭缝透气部分连接。
作为一种实施方式，还包括耐火保护层，该耐火保护层设置在所述壳体与所述弥散透气部分及所述狭缝透气部分之间。
作为一种实施方式，所述透气狭缝的进气端与所述气室导通连接，所述微气孔的进气端与所述透气狭缝的出气端导通连接，所述微气孔的出气端与所述小头端的外部空间气体导通。
作为一种实施方式，所述弥散透气部分和狭缝透气部分体积占砖体体积的百分比大于或等于50％。
作为一种实施方式，所述气室高度为5-18mm。
作为一种实施方式，所述弥散透气芯体为方形状芯体。
作为一种实施方式，所述狭缝芯体为圆柱状芯体。
作为一种实施方式，所述耐火保护层的厚度为10-50mm。
作为一种实施方式，所述弥散透气芯体和所述狭缝芯体的工作长度值比为1.2:1-3:1。
本发明的另一目的是针对现有技术的不足之处，提供一种复合式的弥散透气砖的制造方法，采用上述的原料，将原料进行细粉预混后搅拌造粒，之后依次经困料、挤压成型及养护后，经干燥后再经1550-1650℃进行高温烧结，得到所述透气砖的弥散透气部分。
需要说明的是，为更好地进行专利布局保护，在与发明人进行充分沟通后，在本技术方案中，仅仅公开了弥散透气部分的成分和制造方法，并不局限于其他如狭缝透气部分及耐火保护层的成分和制造方法以及弥散透气部分、狭缝透气部分及耐火保护层三者制成复合式耐火砖的制造方法。
本发明的有益效果在于：
(1)、本技术方案创新性地想到将弥散式透气砖和狭缝式透气砖进行有效地结合以克服二者在独立使用过程中的缺点，且将二者的优点进行合并，使二者的性能得到相互促进，增强其使用效果。即采用复合式结构既达到了弥散透气的目的，又充分发挥了狭缝式透气在使用安全性上的优势。
(2)、当透气砖在使用后期，其弥散层消耗殆尽，就可以清楚的看到狭缝透气结构，提示透气砖已经到达使用寿命，必须立即下线更换，能起到很好的警示作用，大大提高了使用安全性。
(3)、本技术方案的弥散透气部分以内部弥散分布的微气孔作为气体导流通道，由于孔径较小且弥散部分，从设计上避免了钢液和钢渣的渗透，吹通率高本技术方案中的狭缝透气部分能够阻止钢水在狭缝中渗透并降低透气砖整体热应力，提高了透气砖狭缝堵塞和横向断砖风险。在实际的使用过程中，气体首先经过狭缝透气部分的狭缝后再进入至弥散透气部分的微气孔内，最终进入至砖体小头端的外部空间内实施吹气工作；经过狭缝式气流的分割后再经微气孔进行气体分散处理，较单独采用狭缝式进行气体分散及单独采用弥散式进行气体分散效果均好；发明人认为，狭缝可将气流进行有效的导向梳理，将气流进行稳定处理；经稳定处理后的气流再进入微气孔内向外进行传播，可想而知经稳定后的气流能够快速稳定的进入弥散部分，从而提高气流的均匀性，有利于气体发挥作用。
(4)、本技术方案中的弥散透气部分采用刚玉、白刚玉、氧化铝微粉、树脂作为主要成分，其能够提高弥散部分的微气孔数目，提高微气孔的均匀率，且通过增加金属铝粉及抑制剂提高弥散透气砖的硬度和强度，有助于更好地与所述狭缝透气砖进行结合和共同工作。
(5)、本技术方案中的弥散透气部分在高温工作时能够发生微膨胀，与所述耐火保护层高温状态下发生体积微缩相反，能够提高工作效率。
综上所述，本发明创新性地弥散式透气砖和狭缝式透气砖进行功能结合，克服了技术偏见，提高了弥散式透气砖的使用性能。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例一所提供的一种复合式弥散透气砖中弥散透气部分的制造方法的流程示意图。
图2为本发明实施例一所提供的一种复合式弥散透气砖的结构示意图。
图3为本发明实施例一所提供的复合弥散透气砖其弥散透气部分的工作表面示意图。
图4为本发明实施例一所提供的复合弥散透气砖其狭缝透气部分的结构示意图。
图5为本发明实施例一所提供的复合弥散透气砖其狭缝透气部分的工作表面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。
实施例一
本发明的第一个核心是公开一种复合式弥散透气砖，以提高透气砖的使用性能，以下参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
如图2、图3、图4及图5所示，一种复合式弥散透气砖，包括壳体1及设置在壳体1内部的弥散透气部分2和狭缝透气部分3，所述弥散透气部分2与所述狭缝透气部分3上下设置；所述壳体1具有大头端10和小头端11；所述狭缝透气部分3的底部设置有气室4，该气室4位于所述大头端10；所述弥散透气部分2包括弥散透气芯体20，该弥散透气芯体20内部均布设置有相互贯通的微气孔21；所述狭缝透气部分3包括狭缝芯体30，所述狭缝芯体30包括透气狭缝层301和若干透气狭缝302；所述气室4与所述透气狭缝302及所述微气孔21相通。
如图3所示，所述狭缝透气部分3的顶端设置有凹槽31，所述弥散透气部分2的一端伸入至所述凹槽31内与所述狭缝透气部分3连接。
其中，在本实施例中还包括耐火保护层5，该耐火保护层5设置在所述壳体1与所述弥散透气部分2及所述狭缝透气部分3之间。
工作时，所述导气管5将惰性气体进入至所述气室4内，所述透气狭缝302的进气端与所述气室4导通连接，所述微气孔21的进气端与所述透气狭缝302的出气端导通连接，所述微气孔21的出气端与所述小头端的外部空间气体导通。
在实际使用过程中，为保证其强度和使用效果，所述弥散透气部分2和狭缝透气部分3体积占砖体体积的百分比大于或等于50％。当然，所述气室4高度为5-18mm。在本实施例中，所述弥散透气芯体20为方形状芯体；所述狭缝芯体30为圆柱状芯体。当然在此并不限制其上芯体的形状和外形，在此仅仅提供了一种圆柱形的弥散透气芯体和狭缝芯体。
根据实际的工况需求，所述耐火保护层5的厚度为10-50mm，可在该范围内进行任一的选择和调整。与此同时，所述弥散透气芯体20和所述狭缝芯体30的工作长度值比为1.2:1-3:1；根据实际的需求可在该范围内进行一定程度的调整和选择。
其中，在本实施例中，所述的壳体均可以根据实际的使用需求选择不同的材质及厚度，在本实施例中，所述的壳体1包括围绕设置在所述狭缝透气部分和弥散透气部分的壳体部分，也包括设置在所述狭缝透气部分底部的壳体部分。
在实际的使用过程中，发明人监测了由该复合式弥散透气砖渗出的气泡其在粒度和均匀性上均高于单独的弥散式透气砖和狭缝式透气砖，可见其验证了发明人的猜测，发明人创新性地将其二者进行大胆的结合，经过多次失败的经验获得了最终的良好试验数据。
此外，在本实施例中，所述的弥散透气部分需要进行有必要的公开和描述。在本实施例中，所述弥散透气部分主要由下述重量百分含量的原料制成：刚玉64-95％，白刚玉5-15％，氧化铝微粉3-8％，树脂和膨胀剂2-10％，金属铝粉0.4-1.5％，抑制剂0.5-1％，分散剂0.1-0.5％。其中，所述刚玉包括板状刚玉2-1和板状刚玉1-0.2，所述板状刚玉2-1的重量百分含量为49-70％，所述板状刚玉1-0.2的重量百分比为15-25％。其中，所述白刚玉的亩数为100-500目。所述氧化铝为微粉。所述树脂包括树脂粉和液体树脂，所述树脂粉的重量百分含量为1-5％，所述液体树脂的重量百分含量为1-5％，所述膨胀剂为电熔大结晶镁砂。所述抑制剂为果酸。所述分散剂为聚羧酸。
经上述可制得如下的弥散透气部分2，所述弥散透气部分2的三氧化二铝的质量百分比大于95％，所述透气砖的体积密度为2.5-2.7g/cm3,其耐压强度大于35Mpa，所述体积密度和所述耐压强度的检测环境为：240℃X24h；所述弥散透气部分2的烧后气孔率为20-25％，其热态抗折大于4Mpa，所述烧后气孔率和热态抗折的检测环境为1450℃X3h。
为更好地对本发明进行阐述，特根据上述的实施例一中弥散透气部分2分别进行多组实施例的说明以支持本发明所公开的发明点。
实施例二
本复合式弥散透气砖中的弥散透气部分2采用下述原料和方法制备而成。
所述弥散透气部分2主要由下述重量百分含量的原料制成：刚玉89％，白刚玉5％，氧化铝微粉3％，树脂和膨胀剂2％，金属铝粉0.4％，抑制剂0.5％，分散剂0.1％。其中，所述刚玉包括板状刚玉2-1和板状刚玉1-0.2，所述板状刚玉2-1的重量百分含量为70％，所述板状刚玉1-0.2的重量百分比为19％。其中，所述白刚玉的亩数为100目。所述氧化铝为微粉。所述树脂包括树脂粉和液体树脂，所述树脂粉的重量百分含量为1％，所述膨胀为电熔大结晶镁砂，所述液体树脂的重量百分含量为1％。所述抑制剂为果酸。所述分散剂为聚羧酸。
如图1所示，弥散透气部分2的制备方法：采用上述的原料，将原料进行细粉预混后搅拌造粒，之后依次经困料、挤压成型及养护后，经干燥后再经1550℃进行高温烧结，得到所述透气砖的弥散透气部分2。
经上述可制得如下的弥散透气部分2，所述弥散透气部分2的三氧化二铝的质量百分比约为96％，所述弥散透气部分2的体积密度为2.5g/cm3,其耐压强度为36Mpa，所述体积密度和所述耐压强度的检测环境为：240℃X24h；所述弥散透气部分2的烧后气孔率为20％，其热态抗折为4.5Mpa，所述烧后气孔率和热态抗折的检测环境为1450℃X3h。
实施例三
本复合式弥散透气砖中的弥散透气部分2采用下述原料和方法制备而成。
所述弥散透气部分2主要由下述重量百分含量的原料制成：刚玉64％，白刚玉15％，氧化铝微粉8％，树脂和膨胀剂10％，金属铝粉1.5％，抑制剂1％，分散剂0.5％。其中，所述刚玉包括板状刚玉2-1和板状刚玉1-0.2，所述板状刚玉2-1的重量百分含量为49％，所述板状刚玉1-0.2的重量百分比为15％。其中，所述白刚玉的亩数为200目。所述氧化铝为微粉。所述树脂包括树脂粉和液体树脂，所述树脂粉的重量百分含量为5％，所述液体树脂的重量百分含量为5％。其余与实施例二相同。
如图1所示，弥散透气部分2的制备方法：采用上述的原料，将原料进行细粉预混后搅拌造粒，之后依次经困料、挤压成型及养护后，经干燥后再经1600℃进行高温烧结，得到所述透气砖的弥散透气部分2。
经上述可制得如下的弥散透气部分2，所述弥散透气部分2的三氧化二铝的质量百分比约为96％，所述弥散透气部分2的体积密度为2.6g/cm3,其耐压强度为36.5Mpa，所述体积密度和所述耐压强度的检测环境为：240℃X24h；所述弥散透气部分2的烧后气孔率为26％，其热态抗折4.2Mpa，所述烧后气孔率和热态抗折的检测环境为1450℃X3h。
实施例四
本复合式弥散透气砖中的弥散透气部分2采用下述原料和方法制备而成。
所述弥散透气部分2主要由下述重量百分含量的原料制成：刚玉79％，白刚玉10％，氧化铝微粉5％，树脂4％，金属铝粉1％，抑制剂0.8％，分散剂0.2％。其中，所述刚玉包括板状刚玉2-1和板状刚玉1-0.2，所述板状刚玉2-1的重量百分含量为60％，所述板状刚玉1-0.2的重量百分比为19％。其中，所述白刚玉的亩数为350目。所述氧化铝为微粉。所述树脂包括树脂粉和液体树脂，所述树脂粉的重量百分含量为2％，所述液体树脂的重量百分含量为2％。其余与实施例二相同。
如图1所示，弥散透气部分2的制备方法：采用上述的原料，将原料进行细粉预混后搅拌造粒，之后依次经困料、挤压成型及养护后，经干燥后再经1650℃进行高温烧结，得到所述透气砖的弥散透气部分2。
经上述可制得如下的弥散透气部分2，所述弥散透气部分2的三氧化二铝的质量百分比约为96.5％，所述弥散透气部分2的体积密度为2.7g/cm3,其耐压强度36.5Mpa，所述体积密度和所述耐压强度的检测环境为：240℃X24h；所述弥散透气部分2的烧后气孔率为30％，其热态抗折4.5Mpa，所述烧后气孔率和热态抗折的检测环境为1450℃X3h。
实施例五
本复合式弥散透气砖中的弥散透气部分2采用下述原料和方法制备而成。
所述弥散透气部分2主要由下述重量百分含量的原料制成：刚玉80％，白刚玉9％，氧化铝微粉5％，树脂和膨胀剂4％，金属铝粉1％，抑制剂0.8％，分散剂0.2％。其中，所述刚玉包括板状刚玉2-1和板状刚玉1-0.2，所述板状刚玉2-1的重量百分含量为60％，所述板状刚玉1-0.2的重量百分比为20％。其中，所述白刚玉的亩数为500目。所述氧化铝为微粉。所述树脂包括树脂粉和液体树脂，所述树脂粉的重量百分含量为2％，所述液体树脂的重量百分含量为2％。其余与实施例二相同。
如图1所示，弥散透气部分2的制备方法：采用上述的原料，将原料进行细粉预混后搅拌造粒，之后依次经困料、挤压成型及养护后，经干燥后再经1650℃进行高温烧结，得到所述透气砖的弥散透气部分2。
经上述可制得如下的弥散透气部分2，所述弥散透气部分2的三氧化二铝的质量百分比约为96％，所述弥散透气部分2的体积密度为2.65g/cm3,其耐压强度大于36.8Mpa，所述体积密度和所述耐压强度的检测环境为：240℃X24h；所述弥散透气部分2的烧后气孔率为29％，其热态抗折4.3Mpa，所述烧后气孔率和热态抗折的检测环境为1450℃X3h。
值得说明的是，所述板状刚玉2-1和板状刚玉1-0.2代表不同粒径的刚玉材料，在此就不再进行展开说明。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述的复合式弥散透气砖并不局限于以上结构的弥散式透气砖，作为一种由该产品和结构的的改进产品或是由该产品进一步加工的深加工产品作为复合式弥散透气砖使用也属于利用本发明的构思，均落在该专利的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合式弥散透气砖，其特征在于，包括壳体(1)及设置在壳体(1)内部的弥散透气部分(2)和狭缝透气部分(3)，所述弥散透气部分(2)与所述狭缝透气部分(3)上下设置；所述壳体(1)具有大头端(10)和小头端(11)；所述狭缝透气部分(3)的底部设置有气室(4)，该气室(4)位于所述大头端(10)；所述弥散透气部分(2)包括弥散透气芯体(20)，该弥散透气芯体(20)内部均布设置有相互贯通的微气孔(21)；所述狭缝透气部分(3)包括狭缝芯体(30)，所述狭缝芯体(30)包括透气狭缝层(301)和若干透气狭缝(302)；所述气室(4)与所述透气狭缝(302)及所述微气孔(21)相通；所述弥散透气部分(2)主要由下述重量百分含量的原料制成：刚玉64-95％，白刚玉5-15％，氧化铝微粉3-8％，树脂和膨胀剂2-10％，金属铝粉0.4-1.5％，抑制剂0.5-1％，分散剂0.1-0.5％。
2.如权利要求1所述的复合式弥散透气砖，其特征在于，所述膨胀剂为电熔大结晶镁砂。
3.如权利要求1所述的复合式弥散透气砖，其特征在于，所述白刚玉的目数为100-500目。
4.如权利要求1所述的复合式弥散透气砖，其特征在于，所述氧化铝为微粉。
5.如权利要求1所述的复合式弥散透气砖，其特征在于，所述树脂为液体树脂。
6.如权利要求1所述的复合式弥散透气砖，其特征在于，所述抑制剂为果酸。
7.如权利要求1所述的复合式弥散透气砖，其特征在于，所述分散剂为聚羧酸。
8.如权利要求1所述的复合式弥散透气砖，其特征在于，所述弥散透气部分(2)的三氧化二铝的质量百分比大于95％，所述弥散透气部分(2)的体积密度为2.5-2.7g/cm3,其耐压强度大于35Mpa，所述体积密度和所述耐压强度的检测环境为：240℃X24h。
9.如权利要求1所述的复合式弥散透气砖，其特征在于，所述弥散透气部分(2)的烧后气孔率为20-25％，其热态抗折大于4Mpa，所述烧后气孔率和热态抗折的检测环境为1450℃X3h。
10.一种复合式弥散透气砖的制备方法，其特征在于，采用权利要求1所述的原料，将原料进行细粉预混后搅拌造粒，之后依次经困料、挤压成型及养护后，经树脂强化后再经1550-1650℃进行高温烧结，得到所述透气砖的弥散透气部分(2)。
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