CN107188546A - 一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。其技术方案是：将40~85份质量的板状刚玉颗粒、10~35份质量的氢氧化铝细粉、5~25份质量的氧化铝混合均匀，得混合料。将5~40份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌，得预混液。按混合料∶预混液的质量比为1∶（0.2~1.2）配料，搅拌，脱气，加入占预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得分散体系。将分散体系固化，1500~1700℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖；本发明工艺简单、生产效率高和成本低，制备的高透气性弥散型透气砖透气性好、对气体压力敏感、除杂能力强、热震稳定性优异。

Description

一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法
技术领域
本发明属于透气砖技术领域。具体涉及一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。
背景技术
随着对钢水洁净度要求的提高，钢包精炼得到了普及，钢包底吹氩气透气砖被日益广泛地应用于精炼工艺。吹氩具有均化钢水、夹杂物上浮和提高钢水质量的效果，透气砖作为钢包底吹供气元件起着非常重要的作用。
透气砖分为弥散型透气砖、直通型透气砖和狭缝型透气砖。直通型透气砖和狭缝型透气砖透气量大，热震稳定性差；弥散型透气砖具有良好的工作可靠性、安全性和经济性，但是透气量小并且气泡均匀，主要应用在通气量较小的热工装备上。“一种弥散型透气砖及其制备方法”（CN201610199792.9）的专利技术，该技术以板状刚玉颗粒、氧化铝细粉和氧化铝微粉为主要原料，通过颗粒堆积形成弥散型贯通气孔，以浇注法形成弥散型透气砖，该方法制备的弥散型透气砖透气度有限，对压力敏感性差；“一种高吹通率透气砖及其制造方法”（CN201410094948.8）的专利技术，该技术以0.5~1mm的粗刚玉颗粒，0~0.5mm的细刚玉颗粒，0.020~0.044mm的氧化铝细粉，0~0.020mm的氧化铝微粉为原料，通过机压成型制备高吹通率透气砖，机压方法成型需要大型的压力机，购买设备耗资巨大，并且劳动强度高；“一种中间包透气砖及其制备方法”（CN200510018942.3）的专利技术和“中间包弥散式透气砖及其制备方法”（CN201410050793.8）的专利技术，这两个专利技术虽通过连续级配堆积形成中间包弥散式透气砖，但由于以连续级配堆积形成产品，原料数量多增加了劳动强度，生产效率低。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、劳动强度低、生产效率高、成本低的高透气性弥散型透气砖的制备方法，用该方法制备的高透气性弥散型透气砖的透气性好、对气体压力敏感、除杂能力强和热震稳定性能优异。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的具体步骤是：
步骤一、将40~85份质量的板状刚玉颗粒、10~35份质量的氢氧化铝细粉、5~25份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将5~40份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.2~1.2），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02MPa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1500~1700℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.2~1.5mm。
所述氢氧化铝细粉的中位径小于88μm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉、或为煅烧氧化铝微粉，所述氧化铝微粉的中位径小于6μm。
所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸铵中的一种。
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：
本发明采用粒径分布较窄的板状刚玉作为骨料，结合凝胶注模成型工艺，使所制备的高透气性弥散型透气砖具有好的透气性，不仅能显著去除钢液中杂质和非金属氧化物，并且热震稳定性优异。
本发明采用的原料种类少，生产成本低。采用浇注方式成型，不需要大型的机压设备和复杂的制备技术，工艺简单、劳动强度小和生产效率高，且还能浇注不规则形状的高透气性弥散型透气砖。
本发明制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为40~70%；体积密度为1.2~2.2g/cm3；透气度为50×~200μm2；烧成后的耐压强度为5~25MPa。
因此，本发明具有工艺简单、劳动强度低、生产效率高和成本低的优点，所制备的高透气性弥散型透气砖透气性好、对气体压力敏感、除杂能力强和热震稳定性能优异。
具体实施方式
下面结合实施例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涉及到的有关物料统一描述如下，实施例中将不赘述：
所述氢氧化铝细粉的中位径小于88μm。
所述氧化铝微粉的中位径小于6μm。
实施例1
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将67~85份质量的板状刚玉颗粒、10~17份质量的氢氧化铝细粉、5~16份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将32~40份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.2~0.8），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02MPa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1500~1565℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为1.1~1.5mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为58~70%；体积密度为1.2~1.75g/cm3；透气度为140~200μm2；烧成后的耐压强度为5~7MPa。
实施例2
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将64~82份质量的板状刚玉颗粒、12~19份质量的氢氧化铝细粉、6~17份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将29~37份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.2~0.8），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02MPa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1515~1580℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为1.0~1.4mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述分散剂为六偏磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为56~68%；体积密度为1.25~1.8g/cm3；透气度为130~190μm2；烧成后的耐压强度为7~9MPa。
实施例3
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将61~79份质量的板状刚玉颗粒、14~21份质量的氢氧化铝细粉、7~18份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将26~34份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.3~0.9），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02MPa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1530~1595℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.9~1.3mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述分散剂为聚丙烯酸铵。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为54~66%；体积密度为1.3~1.85g/cm3；透气度为120~180μm2；烧成后的耐压强度为9~11MPa。
实施例4
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将58~76份质量的板状刚玉颗粒、16~23份质量的氢氧化铝细粉、8~19份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将23~31份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.3~0.9），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02MPa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1545~1610℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.8~1.2mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为52~64%；体积密度为1.35~1.9g/cm3；透气度为110~170μm2；烧成后的耐压强度为11~13MPa。
实施例5
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将55~73份质量的板状刚玉颗粒、18~25份质量的氢氧化铝细粉、9~20份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将20~28份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.4~1.0），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02MPa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1560~1625℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.7~1.1mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述分散剂为六偏磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为50~62%；体积密度为1.4~1.95g/cm3；透气度为100~160μm2；烧成后的耐压强度为13~15MPa。
实施例6
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将52~70份质量的板状刚玉颗粒、20~27份质量的氢氧化铝细粉、10~21份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将17~25份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.4~1.0），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02MPa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1575~1640℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.6~1.0mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述分散剂为聚丙烯酸铵。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为48~60%；体积密度为1.45~2.0g/cm3；透气度为90~150μm2；烧成后的耐压强度为15~17MPa。
实施例7
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将49~67份质量的板状刚玉颗粒、22~29份质量的氢氧化铝细粉、11~22份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将14~22份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.5~1.1），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02MPa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1590~1655℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.5~0.9mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为46~58%；体积密度为1.5~2.0g/cm3；透气度为80~140μm2；烧成后的耐压强度为17~19MPa。
实施例8
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将46~64份质量的板状刚玉颗粒、24~31份质量的氢氧化铝细粉、12~23份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将11~19份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.5~1.1），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02MPa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1605~1670℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.4~0.8mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述分散剂为六偏磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为44~56%；体积密度为1.55~2.1g/cm3；透气度为70~130μm2；烧成后的耐压强度为19~21MPa。
实施例9
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将43~61份质量的板状刚玉颗粒、26~33份质量的氢氧化铝细粉、13~24份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将8~16份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.6~1.2），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02MPa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1620~1685℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.3~0.7mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述分散剂为聚丙烯酸铵。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为42~54%；体积密度为1.6~2.15g/cm3；透气度为60~120μm2；烧成后的耐压强度为21~23MPa。
实施例10
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将40~58份质量的板状刚玉颗粒、28~35份质量的氢氧化铝细粉、14~25份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将5~13份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.6~1.2），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02MPa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1635~1700℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.2~0.6mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为40~52%；体积密度为1.65~2.2g/cm3；透气度为50~110μm2；烧成后的耐压强度为23~25MPa。
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粒径分布较窄的板状刚玉作为骨料，结合凝胶注模成型工艺，使所制备的高透气性弥散型透气砖具有好的透气性，不仅能显著去除钢液中杂质和非金属氧化物，并且热震稳定性优异。
本具体实施方式采用的原料种类少，生产成本低。采用浇注方式成型，不需要大型的机压设备和复杂的制备技术，工艺简单、劳动强度小和生产效率高，且还能浇注不规则形状的高透气性弥散型透气砖。
本具体实施方式制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为40~70%；体积密度为1.2~2.2g/cm3；透气度为50×~200μm2；烧成后的耐压强度为5~25MPa。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、劳动强度低、生产效率高和成本低的优点，所制备的高透气性弥散型透气砖透气性好、对气体压力敏感、除杂能力强和热震稳定性能优异。

Claims (5)

1.一种高透气性弥散型透气砖的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：
步骤一、将40~85份质量的板状刚玉颗粒、10~35份质量的氢氧化铝细粉、5~25份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料；
步骤二、将5~40份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液；
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.2~1.2），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02MPa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系；
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1500~1700℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖；
所述板状刚玉颗粒粒径为0.2~1.5mm。
2.根据权利要求1所述高透气性弥散型透气砖的制备方法，其特征在于所述氢氧化铝细粉的中位径小于88μm。
3.根据权利要求1所述高透气性弥散型透气砖的制备方法，其特征在于所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉、或为煅烧氧化铝微粉，所述氧化铝微粉的中位径小于6μm。
4.根据权利要求1所述高透气性弥散型透气砖的制备方法，其特征在于所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸铵中的一种。
5.一种高透气性弥散型透气砖，其特征在于所述高透气性弥散型透气砖是根据权利要求1~4项中任一项所述高透气性弥散型透气砖的制备方法所制备的高透气性弥散型透气砖。
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唐竹兴等: "高温粘结剂对多孔陶瓷制品性能的影响", 《硅酸盐通报》 *

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