CN108329017A - 等径球形镁质料及其制备方法和在生产弥散式镁质透气塞中的应用 - Google Patents

等径球形镁质料及其制备方法和在生产弥散式镁质透气塞中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及等径球形镁质料及其制备方法和在生产弥散式镁质透气塞中的应用。由粒度为40目、100目、200目的97％高纯镁砂和粒度为200目的95％轻烧镁粉和木质素磺酸钙和糊精水溶液经混合制成粒度分别为1～0.5mm、0.5～0.3mm和＜0.3mm的等径球形镁质料。以获得的等径球形镁质料为原料生产的弥散式镁质透气塞透气量：29‑36Nm3/h，体积密度2.57‑2.62g/cm3，耐压强度：42.5‑56.3MPa。本发明制备的等径球形镁质料的孔隙率比常规原料的高出10～15％，制备的弥散式透气塞，透气的通道更均匀，透气的效果更好。

Description

等径球形镁质料及其制备方法和在生产弥散式镁质透气塞中 的应用
技术领域
本发明涉及一种用于生产弥散式镁质透气塞的等径球形镁质料及其制备方法，以及该等径球形镁质料生产弥散式镁质透气塞生产中的应用。
背景技术
透气塞是我国上世纪80年代末从日本黑崎引进的与连铸耐火材料配套的生产技术。其原理是等径的球体紧密排列后，球体之间的缝隙形成连续的通道，利用该连续的通道在高温冶炼时输送精炼气体进入钢水，起到搅拌成份，均衡温度的作用。
该原理的出发点是利用等径球体的堆积产生的空隙作为气体的通道，所以所用原料的大小和外形是气体通道大小，通道形状的决定因素。
目前，用于生产透气塞的方案，包括刚玉质和镁质的透气塞也基本延续这种方案，用粒径相对集中的颗粒，例如用15目～30目的刚玉或镁砂为主体粒度，配用少量30～70目以及＜200目的细粉增加成型的塑性，用结合剂混合均匀后，成型并烧成透气塞坯体。
生产耐火材料时正常使用的粒度料，基本都是由对辊或锤式破碎设备制得的粒度料，这些设备制得粒度料以粒状、片状或柱状等不规则粒形为主，与生产透气塞所用的理想的球形粒度相去甚远。在延用引进的技术的粒度配比时，发现制得的产品透气性并不理想，吹气强度达不到用户的要求。
透气塞透气效果差，供气效果不稳定的主要原因是选用原料的粒形不符合这种特定状态下的特殊要求，所以有针对性的制成近圆形颗粒是解决这个问题的关键。
发明内容
为了满足弥散式镁质透气塞在生产时对球状粒度料镁砂的需要，本发明的目的之一是提供一种满足高速造粒的镁质原料的配比，制得体积密度高的镁质料。
本发明的目的之二是提供一种生产弥散式镁质透气塞用等径球形镁质料的造粒成球的生产方法。利用造粒技术在特定运行参数下制得粒径在1mm～0.3mm之间的球状氧化镁颗粒，保证可利用的球状粒度料收得率超过88％。
本发明的目的之三是提供一种用1～0.5和0.5～0.3mm两种等径球形粒度与细粉配比，经混料、干燥和烧成后制得弥散式镁质透气塞的方法，该透气塞透气性能好，强度高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：等径球形镁质料，由以下原料按重量百分比制成粒度分别为1～0.5mm、0.5～0.3mm和＜0.3mm的等径球形镁质料，
所述的糊精优选钠基工业糊精。
上述的等径球形镁质料的制备方法，包括如下步骤：
1)按上述的重量百分比备料；
2)将糊精缓慢加入90～100℃的水中，搅拌均匀，溶解，冷却；
3)将粒度为40目、100目、200目的97％高纯镁砂和粒度为200目的95％轻烧镁粉和木质素磺酸钙放入高速造粒机中，低速混合1～2分钟；
4)加入步骤2)获得的糊精水溶液，于高速造粒机中，继续高速混合3～8分钟，得粗产物；
5)粗产物于80℃干燥2～3小时；
6)将干燥后的粗产物依次经过筛孔分别为1mm，0.5mm，0.3mm的多层筛进行筛分；
7)将筛分的不同粒度的产物经过1550℃烧成，分别获得粒度为1～0.5mm、0.5～0.3mm和＜0.3mm的等径球形镁质料。
上述的等径球形镁质料的制备方法，步骤3)中，所述的低速混合指，高速造粒机的转盘公转速度为36r/min，高速转子转速为288r/min。
上述的等径球形镁质料的制备方法，步骤4)中，所述的高速混合指，高速造粒机的转盘公转速度为72r/min，高速转子转速为1440r/min。
本发明制得的等径球形镁质原料的性能如表1。
表1
区间值
MgO，％ 96.00～97.00
B.D.，g/cm3 3.27～3.29
粒度，mm 2～1，1～0.5，0.5～0.3，＜0.3
上述的等径球形镁质料在生产弥散式镁质透气塞中的应用。方法如下：
1)取上述的粒度分别为1～0.5mm、0.5～0.3mm和＜0.3mm的等径球形镁质料，备料；
2)将粒度＜0.3mm的等径球形镁质料研磨，获得粒度＜0.074mm的细粉；
3)按如下重量百分比配料：
4)将不同粒度的等径球形镁质料和糊精用轮碾式混合机混合均匀后，用油压机成型，压力为40～50MPa，得透气塞坯体；
5)将透气塞坯体经过200℃干燥后，再于1550～1600℃煅烧，制得弥散式镁质透气塞。
采用本发明的方法制备的等径球形镁质料，生产的弥散式镁质透气塞，透气量：29-36Nm3/h，体积密度2.57-2.62g/cm3，耐压强度：42.5-56.3MPa。
本发明的有益效果是：通过本发明的方法，所制备的等径球形镁质料，颗粒近圆形。可用的等径颗粒在1～0.5mm，0.5～0.3mm的分布比例大于85％。本发明利用合理的配比，通过高速造粒机低速、高速运行参数的选用，系统旋转团球，使颗粒更接近球体，通过干燥、烧成、筛分所得的等径粒度更圆润，等径球体的比例更高。实际检测等径球形镁质料的孔隙率比常规原料的高出10～15％，这种球形的颗粒用于弥散式透气塞生产时，透气的通道更有均匀，透气的效果更好。
附图说明
图1是镁质料的颗粒照片；
其中，a:粒径为1～0.5mm的市购常规颗粒；
b:粒径为1～0.5mm的实施例2制备的等径球状颗粒。
c:粒径为0.5～0.3mm的市购常规颗粒；
d:粒径为0.5～0.3mm的实施例2制备的等径球状颗粒。
图2是弥散式镁质透气塞的尺寸图。
图3是弥散式镁质透气塞的结构图。
具体实施方案
下面通过实施例和对比例进一步说明本发明。
实施例1一种用于生产弥散式镁质透气塞的等径球形镁质料
(一)由以下原料按重量百分比制成：
(二)制备方法如下：
1、将糊精缓慢加入90～100℃水中，搅拌均匀，使糊精充分溶解到水中，晾凉备用；
2、将粒度为40目、100目、200目的97％高纯镁砂和200目的95％轻烧镁粉放入高速混合机中，低速混合1.5分钟，高速混合机的运行参数设定为：造粒机转盘公转速度为36r/min，高速转子转速为288r/min；
3、加入步骤1获得的糊精水溶液，高速混合8分钟，高速造粒设备的运行参数设定为：造粒机转盘公转速度为72r/min，高速转子转速为1440r/min，得粗产物；
4、粗产物出料后进入干燥设备，于80℃干燥2小时；
5、将干燥后的粗产物依次经过筛孔分别为2mm、1mm、0.5mm和0.3mm的多层筛进行筛分；
6、将筛分的不同粒度的产物经过1550℃烧成，分别获得粒度为2～1mm，1～0.5mm，0.5～0.3mm和＜0.3mm的等径球形镁质料。其中，2～1mm占8.8％，1～0.5mm占64.3％，0.5～0.3mm占21.2％，＜0.3mm占5.7％。所得等径球形镁质料性能指标如表2。
实施例2一种用于生产弥散式镁质透气塞的等径球形镁质料
(一)由以下原料按重量百分比制成：
(二)制备方法如下：
1、将糊精缓慢加入90～100℃水中，搅拌均匀，使糊精充分溶解到水中，晾凉备用；
2、将粒度为40目、100目、200目的97％高纯镁砂和200目的95％轻烧镁粉放入高速混合机中，低速混合2分钟，高速混合机的运行参数设定为：造粒机转盘公转速度为36r/min，高速转子转速为288r/min；
3、加入步骤1获得的糊精水溶液，高速混合7分钟，高速造粒设备的运行参数设定为：造粒机转盘公转速度为72r/min，高速转子转速为1440r/min，得粗产物；
4、粗产物出料后进入干燥设备，于80℃干燥2小时；
5、将干燥后的粗产物依次经过筛孔分别为2mm、1mm、0.5mm和0.3mm的多层筛进行筛分；
6、将筛分的不同粒度的产物经过1550℃烧成，分别获得粒度为2～1mm，1～0.5mm，0.5～0.3mm和＜0.3mm的等径球形镁质料。其中，2～1mm占7.2％，1～0.5mm占65.6％，0.5～0.3mm占23.2％，＜0.3mm占4.0％。所得等径球形镁质料性能指标如表2。
制备的等径球形镁质料的照片如图1所示，由图1可见，采用本发明的方法制备的镁质料其外形圆润光滑，近似球形，颗粒的大小均匀，流动性好。
实施例3一种用于生产弥散式镁质透气塞的等径球形镁质料
(一)由以下原料按重量百分比制成：
(二)制备方法如下：
1、将糊精缓慢加入90～100℃水中，搅拌均匀，使糊精充分溶解到水中，晾凉备用；
2、将粒度为40目、100目、200目的97％高纯镁砂和200目的95％轻烧镁粉放入高速混合机中，低速混合1分钟，高速混合机的运行参数设定为：造粒机转盘公转速度为36r/min，高速转子转速为288r/min；
3、加入步骤1获得的糊精水溶液，高速混合6分钟，高速造粒设备的运行参数设定为：造粒机转盘公转速度为72r/min，高速转子转速为1440r/min，得粗产物；
4、粗产物出料后进入干燥设备，于80℃干燥2小时；
5、将干燥后的粗产物依次经过筛孔分别为2mm、1mm、0.5mm和0.3mm的多层筛进行筛分；
6、将筛分的不同粒度的产物经过1550℃烧成，分别获得粒度为2～1mm，1～0.5mm，0.5～0.3mm和＜0.3mm的等径球形镁质料。其中，2～1mm占3.2％，1～0.5mm占60.6％，0.5～0.3mm占21.1％，＜0.3mm占15.1％。所得等径球形镁质料性能指标如表2。
实施例4一种用于生产弥散式镁质透气塞的等径球形镁质料
(一)由以下原料按重量百分比制成：
(二)制备方法如下：
1、将糊精缓慢加入90～100℃水中，搅拌均匀，使糊精充分溶解到水中，晾凉备用；
2、将粒度为40目、100目、200目的97％高纯镁砂和200目的95％轻烧镁粉放入高速混合机中，低速混合2分钟，高速混合机的运行参数设定为：造粒机转盘公转速度为36r/min，高速转子转速为288r/min；
3、加入步骤1获得的糊精水溶液，高速混合8分钟，高速造粒设备的运行参数设定为：造粒机转盘公转速度为72r/min，高速转子转速为1440r/min，得粗产物；
4、粗产物出料后进入干燥设备，于80℃干燥2小时；
5、将干燥后的粗产物依次经过筛孔分别为2mm、1mm、0.5mm和0.3mm的多层筛进行筛分；
6、将筛分的不同粒度的产物经过1550℃烧成，分别获得粒度为2～1mm，1～0.5mm，0.5～0.3mm和＜0.3mm的等径球形镁质料。其中，2～1mm占5.1％，1～0.5mm占61.6％，0.5～0.3mm占21.8％，＜0.3mm占11.5％。所得等径球形镁质料性能指标如表2。
实施例5对比例
(一)对比例1
制备方法如下：用97％的30mm的高纯镁球，经过鳄式破碎机和对辊破碎机粉碎，再用多层筛分机制成2～1mm，1～0.5mm，0.5～0.3mm粒度料。选取该镁砂中的1～0.5mm粒度，与实施例1～4得到的1-0.5mm粒度进行孔隙率对比，所得镁质料性能指标如表2。
(二)孔隙率实验
用相同体积的等径颗粒的充填比例来衡量堆积后残余的空隙，残余空隙的比例越大(孔隙率)，视为最后产品的透气性能越好。检测方法是：
1、取一个杯口平整的玻璃杯，称量重量W0；
2、往玻璃杯中加入分别用实施例所制得的产品和对比例粒度的物料，手持玻璃杯边充填，边在软质橡胶上墩玻璃杯，直至充填满玻璃杯。墩杯20次，高度30～50mm，用钢板尺刮下多余的粒料，称重W1(克)；
3、用滴管往完成充填的玻璃杯中缓慢加入水，直至加满水，称取重量W2(克)；
4、用注水法测量玻璃杯的容积V0(毫升)；
5、孔隙率＝(W2-W1)/V0×100％
同时为了保证用制得的原料生产的产品耐热性能及耐侵蚀性能稳定，需要考察等径球体的体积密度。
将实施例1～4和对比例1中所获得粒径为1～0.5mm的镁质料进行孔隙率实验，结果如表2。
表2性能对比
由表2可见，本发明的方法制备的等径球形镁质原料的填充孔隙率比对比例中的常规粒度镁质原料高出10-15％，体积密度也有提升。
(三)对比例2
方法同实施例2，不同点，改变步骤2)中低速混合条件，高速混合机的运行参数设定为：造粒机转盘公转速度为24r/min，高速转子转速为144r/min；改变步骤3)中高速混合条件，高速混合机的运行参数设定为：造粒机转盘公转速度为60r/min，高速转子转速为900r/min。
(四)对比例3
方法同实施例2，不同点，改变步骤2)中低速混合条件，高速混合机的运行参数设定为：造粒机转盘公转速度为90r/min，高速转子转速为430r/min；改变步骤3)中高速混合条件，高速混合机的运行参数设定为：造粒机转盘公转速度为90r/min，高速转子转速为1800r/min。
表3不同造粒运行参数收得率对比
产品性能 实施例2 对比例2 对比例3
1～0.5mm，％ 65.6 47.3 43.4
0.5～0.3mm，％ 23.2 13.6 15.3
收得率，％ 88.8 50.9 58.7
为了标定高速混合造粒机运行参数对可利用粒度(1～0.5和0.5～0.3mm)所占比例(收得率)影响对比。采用了对比例2和对比例3。由表3可见，采用本发明的方法可获得具有很高的合格粒度收得率的等径镁质料。
实施例6弥散式镁质透气塞
制备方法如下：
1、取实施例2方法制备的粒度为1～0.5mm，0.5～0.3mm，＜0.3mm的等径球形镁质料，备料；
2、将粒度＜0.3mm的等径球形镁质料研磨，获得粒度＜0.074mm的细粉；
3、按如下重量百分比配料：
4、将不同粒度的等径球形镁质料和糊精用轮碾式混合机混合均匀后，用油压机成型，压力为45MPa，得透气塞坯体；
5、将透气塞坯体经过200℃干燥后，再于1550～1600℃煅烧，制得弥散式镁质透气塞。所制得的弥散式镁质透气塞的尺寸如图2，形状如图3。透气量和强度如表4。
实施例7弥散式镁质透气塞
制备方法如下：
1、取实施例2方法制备的粒度为1～0.5mm，0.5～0.3mm，＜0.3mm的等径球形镁质料，备料；
2、将粒度＜0.3mm的等径球形镁质料研磨，获得粒度＜0.074mm的细粉；
3、按如下重量百分比配料：
4、将不同粒度的等径球形镁质料和糊精用轮碾式混合机混合均匀后，用油压机成型，压力为45MPa，得透气塞坯体；
5、将透气塞坯体经过200℃干燥后，再于1550～1600℃煅烧，制得弥散式镁质透气塞。所制得的弥散式镁质透气塞的尺寸如图2，形状如图3。透气量和强度如表4。
实施例8对比例4
制备方法同实施例6，不同点在于步骤3)原料的选择，透气量和强度如表4。
表4不同原料制得的透气塞的性能对比
产品性能 实施例6 实施例7 对比例4
透气量(Nm3/h) 29 36 21
强度(MPa) 42.5 56.3 39.1
体积密度(g/cm3) 2.57 2.62 2.54
由表4可见，采用本发明方法获得的等粒径镁质料生产的透气塞，透气量、强度和体积密度均高于用市购原料制备的透气塞，有利于在高温冶炼时精炼气体能稳定、长效输送进入钢水，提高底吹精炼的可靠性及安全性。

Claims (6)

1.等径球形镁质料，其特征在于，由以下原料按重量百分比经混合制成粒度分别为1～0.5mm、0.5～0.3mm和＜0.3mm的等径球形镁质料，
2.权利要求1所述的等径球形镁质料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)按权利要求1所述的重量百分比备料；
2)将糊精缓慢加入90～100℃的水中，搅拌均匀，溶解，冷却；
3)将粒度为40目、100目、200目的97％高纯镁砂和粒度为200目的95％轻烧镁粉和木质素磺酸钙放入高速造粒机中，低速混合1～2分钟；
4)加入步骤2)获得的糊精水溶液，于高速造粒机中，继续高速混合3～8分钟，得粗产物；
5)粗产物于80℃干燥2～3小时；
6)将干燥后的粗产物依次经过筛孔分别为1mm，0.5mm，0.3mm的多层筛进行筛分；
7)将筛分的不同粒度的产物经过1550℃烧成，分别获得粒度为1～0.5mm、0.5～0.3mm和＜0.3mm的等径球形镁质料。
3.根据权利要求2所述的等径球形镁质料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述的低速混合指，高速造粒机的转盘公转速度为36r/min，高速转子转速为288r/min。
4.根据权利要求2所述的等径球形镁质料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述的高速混合指，高速造粒机的转盘公转速度为72r/min，高速转子转速为1440r/min。
5.权利要求1所述的等径球形镁质料在生产弥散式镁质透气塞中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，方法如下：
1)取权利要求1所述的粒度分别为1～0.5mm、0.5～0.3mm和＜0.3mm的等径球形镁质料，备料；
2)将粒度＜0.3mm的等径球形镁质料研磨，获得粒度＜0.074mm的细粉；
4)将不同粒度的等径球形镁质料和糊精用轮碾式混合机混合均匀后，用油压机成型，压力为40～50MPa，得透气塞坯体；
5)将透气塞坯体经过200℃干燥后，再于1550～1600℃煅烧，制得弥散式镁质透气塞。
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