CN1704377A - 一种透气砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种透气砖，其成分为：含Al2O3＞99％刚玉、60～75％、含ZrO2＞20％锆刚玉20～32％、碳黑4～8％、金属铝粉2～5％、BC4 0.3～2％。1.5～2.8mm板状颗粒。其制备方法，包括如下步骤：将上述原料混合后采用压机成型；成型后的坯体在隧道窑中还原气氛下烧成；然后将烧成后的制品在重油中浸渍，并在300～350℃下加热4～6小时；再将油浸后的制品在500～600℃下焙烧；将处理过的透气砖材料加工成片状并组装成所需要的规格的透气砖芯片，在周围填充氧化铝刚玉质的浇注料以固定并保护透气砖芯。本发明使产品具有优异的热稳定性和高温强度、独特的抗钢水侵蚀、冲刷、渗透性能，具有较长的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料，具体为涉及一种钢水精炼炉吹气冶炼用的铝-碳-锆透气砖及其制造方法。
背景技术
目前钢包精炼方法中应用最广泛的一种是钢包吹氩搅拌法，即采用在普通钢包底部安装一块透气砖，将氩气等惰性气体通过透气砖吹入钢液中。透气砖的作用是使氩气在钢液中产生均匀的气泡，随着气泡流的上升，引起钢液搅拌，从而使钢水成分和温度均匀化，使钢液中的残存气体和非金属夹杂物上浮。因此，透气砖应当具备以下特点：
1.具有良好的透气性：钢水的搅拌能与吹入气体的流量成正比。
2.具有耐蚀性和一定的强度：吹氩使钢液剧烈搅动，发生强制对流运动，透气砖将受到激烈的磨损；同时，浇铸完毕时还受到熔渣的侵蚀及在两炉间隔中清除炉渣而进行烧氧过程的剧烈氧化侵蚀。
3.良好的高温性能：由于吹氩是在钢水状态下进行的，工作温度达1500～1600℃。
4.抗钢水渗透性好：由于吹氩搅拌是间歇进行的，停止吹氩时，钢水可能渗透到透气砖内，影响下一次的吹氩。
5.具有良好的抗热冲击性：在反复吹氩时，不开裂、不剥落。
目前，精炼炉采用的透气砖，一般采用高铝质、刚玉质、刚玉尖晶石、铬刚玉、铬刚玉尖晶石等材质，见表1，他们的生产工艺通常用不同档次的电熔刚玉砂和细粉作为骨料和基质，再添加部分促进烧结的成分，通过半干法成型，高温烧结而成。由于透气砖的耐压、荷重、抗侵蚀、抗冲刷等性能指标均取决于透气砖颗粒之间的固相结合程度。上述透气砖采用的电熔氧化铝颗粒的表面活化能较小，烧成后砖体的强度不高，热稳定性差，抗钢水侵蚀、冲刷、渗透性能差，使用寿命短。严重影响了钢厂的生产效率，增加了成本、浪费能源，同时也增加了事故发生率。
表1
| 透气砖类型 | ||||
| 刚玉 | 刚玉尖晶石 | 铬刚玉 | 铬刚玉尖晶石 | |
| Al2O3％ | 88 | ≥94(+MgO) | 88～92 | ≥94(+MgO+Cr2O3) |
| Cr2O3％ | 4.0～7.0 | 2.0~5.0 | ||
| SiO2％ | 8 | |||
| 显气孔率％ | ≤21 | ≤20 | ||
| 体积密度g/cm3 | 2.95 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| 常温耐压强度MPa | ≥60 | ≥90 | ≥90 | ≥90 |
| 常温抗折强度MPa | ≥14 | ≥12 | ≥14 | |
| 荷重软化温度(T2)℃ | ≥1700 | 1700 | 1700 | ≥1700 |
发明内容
本发明的目的是提供一种一种透气砖及其制备方法，该透气砖透气性能好，热稳定性优异，抗钢水侵蚀、冲刷、渗透性能强，具有较高使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：采用高纯高熔点的Al2O3原料和熔融锆刚玉颗粒为基料，并加入碳黑粉末，经机压成型，再经高温还原烧成并油浸后形成透气砖材料。
本发明的透气砖，其成分为(质量百分比)：
含Al2O3＞99％刚玉 60～75％
锆刚玉 20～32％
碳黑 4～8％
金属铝粉(外加) 2～5％
BC4(外加) 0.3～2％。
其中，所述的刚玉颗粒为1.5～2.8mm板状颗粒。
所述的锆刚玉中ZrO2＞20％。
本发明的透气砖的制备方法，包括如下步骤：
将组成为60～75％的含Al2O3＞99％的刚玉颗粒与20％～32％锆刚玉颗粒初混合，再加入4～8％的碳黑并外加2～5％的金属铝粉和0.3～2％BC4；
将上述原料混合后采用压机成型；
成型后的坯体在隧道窑中还原气氛下烧成1，还原气氛烧成能增加制品的起始强度，并能防止碳粉的氧化；
然后将烧成后的制品在重油中浸渍，并在300～350℃下加热4～6小时，油浸能增加C的含量，充填制品中的气孔，提高制品的密度；
再将油浸后的制品在500～600℃下焙烧，主要目的是将重油中的低熔点挥发物去除，避免低熔物在使用中逸出，堵塞气道；
将处理过的透气砖材料加工成片状并组装成所需要的规格的透气砖芯片，在周围填充氧化铝刚玉质的浇注料以固定并保护透气砖芯。
其中，所述的刚玉颗粒为1.5～2.8mm板状颗粒。
所述的锆刚玉中ZrO2＞20％，且，1～3mm熔融锆刚玉颗粒。
所述的压机为摩擦压机。
所述的烧成温度1700～1760℃。
所述的还原气氛为一氧化碳。
本发明利用氧化铝颗粒优异的高温性能作为基础，加入熔融锆刚玉的目的是利用锆刚玉本身特有的显微结构即其内部存在的单斜ZrO2相随温度变化形成的体积效应，在材料内部产生微裂纹来改善氧化铝材料的稳定性，同时利用ZrO2本身具有的高熔点及非常好的化学稳定性，增强其高温性能和抗侵蚀性；加入部分碳黑的目的是改善材料的热稳定性，同时，C在氧化过程中的化学反应减轻了炉渣对材料的侵蚀；油浸的目的是填充孔隙，增加密度，提高产品强度；而且加入含有BC4和金属铝粉在内的复合添加剂，既能提高制品的整体抗氧化性又能提高高温强度，有效提高了制品的使用寿命。
本发明的有益效果，本发明由于采用上述技术方案制成的透气砖具有优异的热稳定性和高温强度、独特的抗钢水侵蚀、冲刷、渗透性能，具有较长的使用寿命。在LF+VD钢水精炼炉中吹氩使用寿命长达1800分钟，是普通刚玉质透气砖的6倍以上。
具体实施方式
本发明的实施例见表2，
本发明的制备方法是，配料：用60～75％的含Al2O3＞99％的1.5～2.8mm的板状刚玉颗粒与20％～32％含ZrO2＞20％的1～3mm的熔融锆刚玉颗粒混合，再加入4～8％的碳黑及外加2～5％的金属铝粉和0.3～2％BC4；将上述原料混合后采用摩擦压机成型；成型后的坯体在1700～1760℃的隧道窑中还原气氛下烧成，还原气氛烧成能增加制品的起始强度，并能防止碳粉的氧化；将烧成后的制品在重油中浸渍并在300～350℃下加热4～6小时；将油浸后的制品在500～600℃下焙烧；将处理过的透气砖材料加工成片状并组装成所需要的规格的透气砖芯片，在周围填充氧化铝刚玉质的浇注料以固定并保护透气砖芯，即得所需的透气砖。
表2
| 配比 | 实施例 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 板状刚玉颗粒％ | 60 | 62 | 65 | 68 | 74.5 | 75 |
| 熔融锆刚玉颗粒％ | 32 | 30 | 30 | 27.5 | 23.5 | 20 |
| 碳黑％ | 8 | 8 | 5 | 4.5 | 4 | 5 |
| 金属铝粉％ | 5 | 2.7 | 3.7 | 3.2 | 4.7 | 3.8 |
| BC4％ | 2 | 0.3 | 0.8 | 1.3 | 1.8 | 1.8 |
透气砖的物理性能见表3，根据大量的数据分析，在本发明设计的范围内，产品的性能指标在一定的可控范围内波动，而且该指标远高于高铝质、刚玉质、刚玉尖晶石、铬刚玉、铬刚玉尖晶石等材质，特别是在体积密度相差不大的情况下，本发明的产品的气孔率明显降低，确保产品对钢水的抗渗透性能和有效提高了产品强度。如，本发明的体积密度与其他透气砖的体积密度均在3.0g/cm3左右，而本发明的显气孔率均小于7.5％，其他材质的显气孔率基本在20％左右，是本发明的3倍；对应的耐压强度也有相当大的提高，本发明的耐压强度均在150Mpa左右，而其他透气砖最好的也仅大于90Mpa，为本发明的60％左右。
表3
| 物理性能指标 | 实施例 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 显气孔率％ | 6.7 | 6.4 | 7.1 | 6.9 | 6.7 | 6.6 |
| 体积密度g/cm3 | 2.98 | 3.09 | 3.05 | 3.03 | 2.92 | 3.02 |
| 耐压强度Mpa | 152 | 156 | 150 | 152 | 148 | 145 |
| 荷重软化温度(T2)℃ | ≥1700 | ≥1700 | ≥1700 | ≥1700 | ≥1700 | ≥1700 |
Claims (9)
1.一种透气砖，其成分为(质量百分比)：
含Al2O3＞99％刚玉 60～75％
锆刚玉 20～32％
碳黑 4～8％
金属铝粉(外加) 2～5％
BC4(外加) 0.3～2％。
2.如权利要求1所述的透气砖，其特征是，所述的刚玉颗粒为1.5～2.8mm板状颗粒。
3.如权利要求1所述的透气砖，其特征是，所述的锆刚玉中ZrO2＞20％。
4.一种透气砖的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
含Al2O3＞99％刚玉 60～75％
锆刚玉 20～32％
碳黑 4～8％
金属铝粉(外加) 2～5％
BC4(外加) 0.3～2％。
将组成为60～75％的含Al2O3＞99％的刚玉颗粒与20％～32％含ZrO2＞20％的锆刚玉颗粒初混合，再加入4～8％的碳黑并外加2～5％的金属铝粉和0.3～2％BC4；
将上述原料混合后采用压机成型；
成型后的坯体在隧道窑中还原气氛下烧成；
然后将烧成后的制品在重油中浸渍，并在300～350℃下加热4～6小时；
再将油浸后的制品在500～600℃下焙烧；
将处理过的透气砖材料加工成片状并组装成所需要的规格的透气砖芯片，在周围填充氧化铝刚玉质的浇注料以固定并保护透气砖芯。
5.如权利要求4所述的透气砖的制备方法，其特征是，所述的锆刚玉颗粒为1～3mm的熔融锆刚玉颗粒。
6.如权利要求4所述的透气砖的制备方法，其特征是，所述的刚玉颗粒为1.5～2.8mm的板状刚玉颗粒。
7.如权利要求4所述的透气砖的制备方法，其特征是，所述的压机为摩擦压机。
8.如权利要求4所述的透气砖的制备方法，其特征是，所述的烧成温度1700～1760℃。
9.如权利要求4所述的透气砖的制备方法，其特征是，所述的还原气氛为一氧化碳。
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|---|---|---|---|
| CN 200410018596 CN1704377A (zh) | 2004-05-24 | 2004-05-24 | 一种透气砖及其制备方法 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN102441932A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-05-09 | 郑州远东耐火材料有限公司 | 一种消除电熔锆刚玉带孔异型砖模具内芯膨胀力的方法 |
| CN107903075A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-04-13 | 安徽马钢耐火材料有限公司 | 钢水包用透气滑板砖的生产制备方法 |
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