CN101607832A - 一种弥散型透气砖 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透气砖，特别是涉及一种采用浇注成型工艺制造的弥散型透气砖。本发明的物料组成包括主体原料、微粉、膨胀剂、结合剂、分散剂、微泡引气剂和泡沫稳定剂，其中微泡引气剂采用松香酯类引气剂，泡沫稳定剂采用非离子型酰胺类泡沫稳定剂，分散剂采用有机类非离子型减水剂。本发明的物料中不推荐使用无机盐类离子型减水剂，不推荐使用酸性、弱酸性缓凝剂。本发明物料成型后的坯体需立即进行高温养护，以加速坯体硬化。本发明弥散型透气砖采用浇注成型工艺，工艺过程简单，设备投资小，生产效率高，不但可以制造形状规则的弥散型透气砖，而且可以制作大型异形弥散型透气砖；制得产品中的气孔分布均匀，透气性能稳定，抗钢水冲刷、侵蚀能力强，抗剥落性能良好。

Description

一种弥散型透气砖

所属技术领域

本发明涉及一种透气砖，特别是涉及一种采用浇注成型工艺制造的弥散型透气砖。

背景技术

向熔融金属容器中通入气体搅拌金属液体，加速实现冶金过程，均匀金属液体的温度和化学组成，促进夹杂物去除或控制夹杂物形态，是现代冶金行业普遍采用的技术。向熔融金属容器中吹入气体可通过两种方式获得，一种是采用吹***，从容器顶部***金属液体进行吹气操作，一种是采用底吹透气砖，从容器底部将气体送入容器内，其中底吹透气砖方式更为便宜、方便、实用，因而被广泛使用。

根据透气砖芯结构和供气特点，底吹透气砖大致可分为四种类型：弥散型、狭缝型、砖缝组合型和直通孔型。其中弥散型透气砖内弥散分布着大量微气孔，在低压下能形成细小的气泡群，对液体有较好的搅拌效果，是目前被广泛应用的透气砖之一。

传统弥散型透气砖根据不紧密堆积原理，采用捣打、压制或等静压等方式成型。捣打成型由于成型过程不易控制，坯体个体间的差异比较大，实际上很少采用；目前比较成熟的工艺是半干法压制成型和等静压成型，半干法压制成型适合于制造那些形状比较规则、砖体不太大的透气砖，不适合于大型异形砖；等静压成型是根据巴斯卡原理，对液体加压，通过橡皮膜套将压力均匀地传给物料，可以得到各向均匀的坯体，但该工艺设备投资大、成本高、产量低、过程复杂。

然而，一些使用部位要求得到大型异形弥散型透气砖，其使用量大而价格比较低，如用于钢铁冶金行业的连铸中间包吹氩用弥散型透气砖等，采用传统成型工艺不适合制造这种类型的透气砖。

发明内容

本发明提出了一种采用浇注成型工艺制造弥散型透气砖的方法。

本发明的物料组成包括主体原料、微粉、膨胀剂、结合剂、减水剂、微泡引气剂和泡沫稳定剂，根据主体原料不同，所采用的微粉、膨胀剂和结合剂不同：

(1)若主体原料为铝质原料，如刚玉、矾土等，微粉可采用硅微粉、活性氧化铝微粉以及他们的混合物；膨胀剂优先采用蓝晶石、红柱石、矽线石以及他们的混合物；结合剂采用纯铝酸钙水泥或ρ-氧化铝结合剂；

(2)若主体原料为镁质原料，如镁砂、橄榄石等，微粉采用硅微粉，可以添加活性氧化铝微粉；膨胀剂采用铝质原料，如刚玉、矾土等；结合剂可采用ρ-氧化铝结合剂，或采用硅微粉与镁砂之间形成的MgO-SiO₂-H₂O系凝胶结合；

本发明的核心技术之一在于引气剂、泡沫稳定剂和减水剂，其种类和用量决定了浇注料中气泡的形成、数量、大小和稳定性，具体如下：

微泡引气剂选用松香酯类引气剂，其典型指标为：PH值7～8，表面张力(30～40)×10^-5N/cm，泡沫度10～30％；浇注料中引气剂优选的重量比为0.8～1.5％。

泡沫稳定剂选用非离子型酰胺类泡沫稳定剂，其典型指标为：胺值120～140mgKOH/g，PH值9～10；浇注料中泡沫稳定剂优选的重量比为1.2～2.0％。

无论主体原料为铝质或镁质原料，减水剂都选用有机类非离子型减水剂，优选的减水剂为FND或ADS，不推荐使用无机盐类离子型减水剂，如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等；

除微泡引气剂和泡沫稳定剂外，其他物料的配比不做特别要求，只要满足能够浇注成型、坯体有一定强度、1450℃～1600℃烧成后残余线变化率控制在-0.5～+0.5％即可。

本发明的核心技术之二在于，物料组成中不推荐使用酸性、弱酸性缓凝剂，如酒石酸、柠檬酸等，要求浇注料从加水湿混开始到成型完毕所需时间控制在一个小时之内，优选的时间为20～30分钟。

本发明的核心技术之三在于，成型后的坯体应立即高温养护，加速坯体硬化，养护温度为30℃～90℃，优选的养护温度为50℃～70℃。

本发明弥散型透气砖采用浇注成型工艺，工艺过程简单，设备投资小，生产效率高，不但可以制造形状规则的弥散型透气砖，而且可以制作大型异形弥散型透气砖；制得产品中的气孔分布均匀，透气性能稳定，抗钢水冲刷、侵蚀能力强，抗剥落性能良好。

实施例

以下非限定性实施例用于解释本发明，但不作为对本发明的限定。

1、按重量百分比配料组成：

(1)以铝质原料为主体原料

板状刚玉67％，蓝晶石14％，活性氧化铝微粉5％，纯铝酸钙水泥10％，微泡引气剂1.2％，泡沫稳定剂1.8％，减水剂ADS1 1％。

(2)以镁质原料为主体原料

中档烧结镁砂75％，板状刚玉13％，活性氧化铝微粉3％，ρ-氧化铝结合剂5％，硅微粉1％，微泡引气剂1％，泡沫稳定剂1.7％，减水剂FDN-30000.3％。

2、制造工艺与性能检测方法

按以上配料组成配料后，在搅拌机内强制搅拌3分钟，然后加入适量的洁净自来水，湿混3分钟，采用振动浇注成型方式制得40mm×40mm×160mm条样，成型后的坯体放入50℃～70℃的烘箱中养护24小时脱模。然后按照有关标准检测试样经110℃、24小时和1500℃、3小时热处理后的抗折抗折强度、体积密度和线变化率，采用扫描电镜观察分析1500℃、3小时热处理后试样的显微结构特征和气孔的大小及分布，采用Autopore气孔检测仪测量气孔孔径分布。

3、性能指标典型值

两种方案抗折抗折强度、体积密度、线变化率和通气量如下表所示。

	以铝质原料为主体原料	以镁质原料为主体原料
			110℃烘后抗折强度	6.1MPa	5.4MPa
110℃烘后体积密度	2.69g/cm3	2.62g/cm3
			110℃烘后显气孔率	32％	28％
1500℃烧后抗折强度	11MPa	9MPa
			1500℃烧后线变化	-0.18％	+0.35％
1500℃烧后显气孔率	31％	33％
			通气量(压力差0.05MPa)	12.9L/min	14.3L/min

附图1为典型气孔分布曲线，图中横坐标为气孔直径，单位：μm，纵坐标为气孔的体积百分率，单位：％，图中I为110℃、24小时烘后的试样，II为1500℃、3小时热处理后的试样。

附图2为以铝质原料为主体原料的配方经1500℃、3小时烧后放大100倍显微结构照片。

从附图1可见，气孔直径成双峰分布，其中一个峰为小于5μm的微小气孔，其数量约占气孔总数的30％左右，另外一个峰分布于30～50μm之间，数量约占气孔总数的50～60％，最高峰出现在33～35μm。

从附图2可见，试样颗粒间分布着大量细小均匀的气孔，气孔与气孔之间有微细裂纹相联，这有利于气体能够从一个气孔传输到另一个气孔，形成气体通道。

4、产品及应用

参考专利号为ZL200520142243.5的一种中间包吹气式挡坝，以铝质原料为主体原料制成炼钢连铸中间包吹氩用弥散型透气砖产品，水模拟试验表明该产品在较低的工作压力下即可形成数量多、体积小的微小气泡。该弥散型透气砖在国内某钢厂薄板坯连铸中间包内使用870分钟后，残砖外形基本完好，没有明显的侵蚀、剥落、掉块现象，在使用过程中供气稳定，表明该透气砖具有良好的抗钢水冲刷、侵蚀性能，具有良好的抗剥落性能，透气性能稳定，能够满足中间包吹氩使用要求。

Claims (5)

1、一种弥散型透气砖，其特征在于物料组成包括主体原料、微粉、膨胀剂、结合剂、减水剂、微泡引气剂和泡沫稳定剂，采用浇注成型工艺制造。

2、根据权利要求1所述的一种弥散型透气砖，其特征在于微泡引气剂采用松香酯类引气剂，优选的重量比为0.8～1.5％。

3、根据权利要求1所述的一种弥散型透气砖，其特征在于泡沫稳定剂采用非离子型酰胺类泡沫稳定剂，优选的重量比为1.2～2.0％。

4、根据权利要求1所述的一种弥散型透气砖，其特征在于减水剂采用有机类非离子型减水剂。

5、根据权利要求1所述的一种弥散型透气砖，其特征在于成型后的坯体应立即高温养护，养护温度为30℃～90℃，优选的养护温度为50℃～70℃。

Images