CN108997001A - 一种透气砖用微孔陶瓷棒的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透气砖用微孔陶瓷棒的制备方法。其方案是：以刚玉为主要原料，水合氧化铝为结合剂，水性蜡乳液为微孔形成剂，锆英石微粉为增韧剂，经振动浇注成型、低温养护、脱模、干燥、高温烧成，制成体内均布大量微气孔和氧化锆的陶瓷棒。本发明的优点在于：高温烧成后，微孔陶瓷棒的材质变为氧化锆增韧刚玉莫来石复合材料，具有较高的强度和韧性，对透气砖本体具有增强补韧作用；微孔陶瓷棒中的气孔孔径为纳米级，既可透气，又可防止钢水和钢渣的渗入；微孔陶瓷棒中均布大量的微气孔，用于透气砖可喷出大量小气泡，吸附并携带非金属夹杂上浮的能力较强，特别适合冶炼高洁净钢。

Description

一种透气砖用微孔陶瓷棒的制备方法

技术领域

本发明属于多孔陶瓷技术领域，具体涉及一种透气砖用微孔陶瓷棒的制备方法。

背景技术

钢包透气砖是设置在钢包底部，用于向钢水中喷吹惰性气体来均匀钢水成分和温度的功能性元件。目前，市场上主流透气砖为狭缝式透气砖，材质为刚玉尖晶石质或刚玉尖晶石氧化铬质，这种透气砖抗侵蚀性能极佳，但存在诸多问题：(1)钢水和钢渣容易渗入狭缝，热修时需要用吹氧管对工作表面长时间、大力度清扫，既耗时费力，又浪费材料和能源，还污染环境；(2)抗热震性能较差，服役过程中横断现象时有发生，导致寿命不稳定，可靠性和安全性较低。

针对上述传统狭缝式透气砖存在的问题，开发新技术、新工艺，并将其融合于传统透气砖的制备工艺中，成为透气砖行业的一项重要课题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，提供一种能够置入狭缝型透气砖，既具有透气功能，又不渗钢水和钢渣的高强度、高韧性微孔陶瓷棒的制备方法。

为实现上述之目的，本发明采取的技术方案是：以刚玉为主要原料，水合氧化铝为结合剂，水性蜡乳液为微孔形成剂，锆英石微粉为增韧剂，经振动浇注成型、低温养护、脱模、干燥、高温烧成，制成体内均布大量微气孔和氧化锆的陶瓷棒。

本发明所述微孔陶瓷棒的组分及其含量是：

组分 粒级 重量百分比

刚玉 0.5-0mm 40-64wt％

刚玉 325目 30-38wt％

α-Al₂O₃微粉 5μm 2-7wt％

锆英石微粉 1μm 1-9wt％

水合氧化铝 325目 3-6wt％；

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：

蜡乳液WE6 5-10wt％

水 5-8wt％。

上述刚玉为板状刚玉、白刚玉中的至少一种，其化学组分的质量百分比为：Al₂O₃≥99％、SiO₂≤0.2％、Fe₂O₃≤0.1％、R₂O≤0.4％。

上述锆英石微粉，其化学组分的质量百分比为：(Zr.Hr)O₂≥65％、SiO₂≤32％、Al₂O₃≤0.8％、Fe₂O₃≤0.1％、TiO₂≤0.15％。

上述蜡乳液WE6为氧化聚乙烯蜡水性乳液，其性能指标为：固含量33-36％，粘度20-60s，平均粒径100nm，密度0.89g/cm³。

本发明所述微孔陶瓷棒的制备方法，包括以下步骤：

第一步：细粉共磨工序；

第二步：按配方配料、混料工序；

第三步：外加蜡乳液WE6和水搅拌、振动浇注成型工序；

第四步：养护、脱模、干燥工序，该工序的养护温度为70-80℃，养护时间为12-15h，干燥温度为240-250℃，保温时间为20-24h；

第五步：高温烧成工序，烧成温度为1550-1750℃，保温时间为5-6h；

第六步：产品拣选及包装入库工序。

与现有技术相比，本发明带来的有益效果为：高温烧成后，微孔陶瓷棒的材质变为氧化锆增韧刚玉莫来石复合材料，具有较高的强度和韧性，可对透气砖本体起到增强补韧的作用；微孔陶瓷棒中的气孔孔径为纳米级，既可透气，又可防止钢水和钢渣的渗入，可保障透气砖较高的吹通率；微孔陶瓷棒中均布大量的微气孔，用于透气砖可喷出大量小气泡，吸附并携带非金属夹杂上浮的能力较强，特别适合冶炼高洁净钢。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，并非对其保护范围的限制。

实施例1

微孔陶瓷棒配方：

组分 粒级 重量百分比

白刚玉 0.5-0mm 52wt％

板状刚玉 325目 35wt％

α-Al₂O₃微粉 5μm 5wt％

锆英石微粉 1μm 3wt％

水合氧化铝 325目 5wt％。

外加剂：

蜡乳液WE6 8wt％

水 6wt％。

本实施例的制造方法，包括以下步骤：

第一步：将325目板状刚玉、5μmα-Al₂O₃微粉、1μm锆英石微粉和325目水合氧化铝按配比称量，然后装入振动磨共磨，1h后出磨，完成共磨粉的制备；

第二步：将0.5-0mm白刚玉和共磨粉按配比称量，然后置入行星式搅拌机混合，6分钟后出料装袋备用，完成混料工序；

第三步：将上述混合料置入行星式搅拌机，外加混合料8wt％的蜡乳液WE6和混合料6wt％的水搅拌5-7分钟，然后注入陶瓷棒模具，在振动台上振动浇注成型；

第四步：第四步：养护、脱模、干燥工序，该工序的养护温度为76℃，养护时间为13h，干燥温度为250℃，保温时间为22h；

第五步：高温烧成工序，烧成温度为1580℃，保温时间为5h，烧成品中均布大量微气孔和氧化锆，不仅具有透气功能，更具有增韧、防渗之功效；

第六步：对微孔陶瓷棒进行拣选，合格品包装入库。

本实施例所制备的微孔陶瓷棒属于氧化锆增韧刚玉莫来石多孔陶瓷，其主要物理性能是：密度为2.7-2.8g/cm³，孔隙率为28-30％，气孔孔径集中于0.1-0.5μm，耐压强度为130-150MPa。

实施例2

微孔陶瓷棒配方：

组分 粒级 重量百分比

白刚玉 0.5-0mm 30wt％

板状刚玉 0.5-0mm 20wt％

白刚玉 325目 20wt％

板状刚玉 325目 13wt％

α-Al₂O₃微粉 5μm 6wt％

锆英石微粉 1μm 5wt％

水合氧化铝 325目 6wt％

外加剂：

蜡乳液WE6 10wt％

水 5wt％

本实施例的制造方法，包括以下步骤：

第一步：将325目白刚玉、325目板状刚玉、5μmα-Al₂O₃微粉、1μm锆英石微粉和325目水合氧化铝按配比称量，然后装入振动磨共磨，1.5h后出磨，完成共磨粉的制备；

第二步：将0.5-0mm白刚玉、0.5-0mm板状刚玉和共磨粉按配比称量，然后置入行星式搅拌机混合，7分钟后出料装袋备用，完成混料工序；

第三步：将上述混合料置入行星式搅拌机，外加混合料10wt％的蜡乳液WE6和混合料5wt％的水搅拌7-9分钟，然后注入陶瓷棒模具，在振动台上振动浇注成型；

第四步：第四步：养护、脱模、干燥工序，该工序的养护温度为75℃，养护时间为15h，干燥温度为248℃，保温时间为24h；

第五步：高温烧成工序，烧成温度为1600℃，保温时间为6h，烧成品中均布大量微气孔和氧化锆，不仅具有透气功能，更具有增韧、防渗之功效；

第六步：对微孔陶瓷棒进行拣选，合格品包装入库。

本实施例所制备的微孔陶瓷棒属于氧化锆增韧刚玉莫来石多孔陶瓷，其主要物理性能是：密度为2.6-2.7g/cm³，孔隙率为30-32％，气孔孔径集中于0.1-0.5μm，耐压强度为100-130MPa。

Claims (5)

1.一种透气砖用微孔陶瓷棒的制备方法，其特征在于，所述透气砖用微孔陶瓷棒的组分及其含量是：

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：

蜡乳液WE6 5-10wt％

水 5-8wt％；

所述透气砖用微孔陶瓷棒的制备方法，包括以下步骤：

第一步：细粉共磨工序；

第二步：按配方配料、混料工序；

第三步：外加蜡乳液WE6和水搅拌、振动浇注成型工序；

第四步：养护、脱模、干燥工序，该工序的养护温度为70-80℃，养护时间为12-15h，干燥温度为240-250℃，保温时间为20-24h；

第五步：高温烧成工序，烧成温度为1550-1750℃，保温时间为5-6h；

第六步：产品拣选及包装入库工序。

2.根据权利要求1所述的透气砖用微孔陶瓷棒的制备方法，其特征在于，所述的刚玉为板状刚玉、白刚玉中的至少一种，其化学组分的质量百分比为：Al₂O₃≥99％、SiO₂≤0.2％、Fe₂O₃≤0.1％、R₂O≤0.4％。

3.根据权利要求1所述的透气砖用微孔陶瓷棒的制备方法，其特征在于，所述的锆英石微粉，其化学组分的质量百分比为：(Zr.Hr)O₂≥65％、SiO₂≤32％、Al₂O₃≤0.8％、Fe₂O₃≤0.1％、TiO₂≤0.15％。

4.根据权利要求1所述的透气砖用微孔陶瓷棒的制备方法，其特征在于，所述的蜡乳液WE6为氧化聚乙烯蜡水性乳液，其性能指标为：固含量33-36％，粘度20-60s，平均粒径100nm，密度0.89g/cm³。

5.一种透气砖用微孔陶瓷棒，其特征在于，所述透气砖用微孔陶瓷棒是根据权利要求1-3中任一项所述的透气砖用微孔陶瓷棒的制备方法所制备的透气砖用微孔陶瓷棒。