CN107382357A - 一种钢包底吹复合透气砖用弥散材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢包底吹复合透气砖用弥散材料及其制备方法。以重量百分含量表示，所述弥散材料主要由刚玉球80～85%，氧化铝微粉5～10%，氧化铬绿粉1～5%和200目镁铝尖晶石1～5%组成；另外，加入占上述原料总重量2.5～3.5%的结合剂。将称取的各种原料加入强力混砂机中预混，得到混合物料；混合物料置于组装好的模具内压力成型为砖坯；砖坯放入干燥器进行干燥，干燥后的产品置于高温窑内进行烧成，烧成结束后进行自然冷却，冷却后得到产品弥散材料。利用本发明技术方案制备的弥散材料，既具有传统弥散透气材料的特点外，还具有较高的强度、抗冲刷、抗渗透和高热震等特点。

Description

一种钢包底吹复合透气砖用弥散材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钢包底吹复合透气砖用耐火材料，特别是涉及一种钢包底吹复合透气砖用弥散材料及其制备方法。
背景技术
钢包底吹透气砖是钢包精炼中最为关键的功能元件之一，在现代冶金技术中，采用喷吹惰性气体净化钢液及其他金属熔液是一项必要的工艺。气体（氩气）在钢包中主要通过透气砖吹入，一般透气砖安装于钢包耐火衬层的底部。其作用可以归纳为：（1）调节钢包温度，均匀成分，以对现有工艺达到最佳的浇注温度；（2）通过搅拌使钢包内合金和脱氧剂达到均匀分布；（3）将非金属夹杂物带入渣内以达到钢液要求的洁净度；（4）为钢渣界面反应提供动力学条件。
目前，使用较多的透气砖的结构是狭缝式透气砖，狭缝式透气砖具有寿命长、吹成率较高、气流量大小可调、搅拌效果好等诸多优点。由于具有这些优点使狭缝式透气砖成为市场上最为流行的透气砖。
但是，不断发展的工业技术使得社会对钢材质量和品质的要求日渐提高，由此使钢铁公司必须不断升级冶炼技术，进而造成钢铁冶炼的精炼比例和难度都不断地提高，从而对冶炼流程的稳定性和顺畅性提出了更高的要求。单纯狭缝式透气砖已经不能满足生产洁净、高品质钢的要求。在这种情况下，钢铁公司对作为精炼关键元件的功能性耐火材料透气砖提出了更高要求：长寿命、透气量大、吹出气泡小、吹通率高和操作简单等。
弥散性透气砖是透气砖的最早形式。这种透气砖是由原料颗粒和造孔剂经压制及烧制而成的弥散材料，造孔剂大多是采用经高温烧掉后挥能发留下气孔的物质，比如：细碳粒、锯末等物质。由于材料本身气孔率较高，这些贯通的气孔为气体提供了通道，但该结构的透气砖的强度较低、抗冲刷性能较差，易被钢水和渣渗透而产生剥落；而弥散性透气砖具有吹出的气泡多而小等特点。因此，目前已经把弥散性和狭缝式复合透气砖推向市场来满足以上要求。鉴于此复合透气砖中弥散性材料的制作还需要进一步提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有钢包精炼技术对复合透气砖中弥散性材料性能需要进一步提高的要求，本发明提供一种新的钢包底吹复合透气砖用弥散材料及其制备方法。
为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：
本发明提供一种钢包底吹复合透气砖用弥散材料，以重量百分含量表示，所述弥散材料主要由刚玉球80～85%，氧化铝微粉5～10%，氧化铬绿粉1～5%和200目镁铝尖晶石1～5%组成；另外，加入占上述原料总重量2.5～3.5%的结合剂。
根据上述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，所述刚玉球的直径为0.2～1mm。
根据上述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，所述刚玉球的直径为0.5～0.8mm。
根据上述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，所述刚玉球的体积密度为3.1～3.4g/cm3，刚玉球中Al2O3的质量百分含量为90～99%，刚玉球的压碎强度＞230kg/cm2，显气孔率为12～18%。
根据上述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉或煅烧氧化铝微粉。
根据上述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，所述镁铝尖晶石为烧结镁铝尖晶石或电熔镁铝尖晶石。
7、根据权利要求1所述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，其特征在于：所述氧化铬绿粉的粒度为200目或325目。
根据上述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，所述结合剂为纸浆废液、聚磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、氯化物和木质素磺酸盐中的至少一种。
另外，提供一种上述钢包底吹复合透气砖用弥散材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
a、首先按照上述钢包底吹复合透气砖用弥散材料的配比比例称取各种原料，将称取的各种原料加入强力混砂机中预混10～20min，得到混合物料；
b、将步骤a所得混合物料置于组装好的模具内，进行压力成型，成型压力控制为100～200MPa；成型后弥散材料的体积密度控制为2.7～2.9g/cm3；
c、将步骤b成型后的弥散材料砖坯放入干燥器进行干燥，干燥温度为110～150℃，干燥时间为16～24小时；
d、将步骤c干燥后的产品置于高温窑内进行烧成，当烧成温度达到1550～1600℃条件下保温12～24小时；烧成结束后进行自然冷却，冷却后得到产品弥散材料。
根据上述钢包底吹复合透气砖用弥散材料的制备方法，步骤d中升温至烧成温度的过程为：升温时，由常温升至1000℃，升温速率为20～25℃/小时；由1000℃升至烧成温度过程中升温速率为15～20℃/小时。
本发明的积极有益效果：
1、利用本发明技术方案制备的弥散材料，既具有传统弥散透气材料的特点外，还具有较高的强度、抗冲刷、抗渗透和高热震等特点。
2、本发明采用直径不同的实心刚玉球作为主要骨料制作的弥散材料，不添加任何造孔剂，利用不同直径的刚玉球体紧密堆积原理构成连通的弥散气孔，这种刚玉球形状不同于普通刚玉破碎而成的颗粒，它几乎接近球体，具有纯度高、耐高温、耐高压、热震稳定性好等特点。因此，采用这种原料生产的弥散材料能够满足本发明要解决的技术问题，进而可以满足弥散性复合透气砖所要达到的要求。
3、本发明以形状接近球形的刚玉球为主要原料，不添加任何造孔剂，经合理级配、压力成型、高温烧成；制备的弥散材料的综合性能指标如表1所示。
4、本发明制备的复合透气砖弥散部分材料与普通的弥散材料相比，具有优良的高温强度、抗侵蚀、防渗透性和热震稳定性，避免因钢液或钢渣渗透堵塞而导致的不透气，并且能够有效地减少横断和渗钢几率、明显提高透气砖的使用寿命，提高钢厂生产效率，具有显著的经济效益和社会效益。
。
具体实施方式：
为了便于理解本发明，列举实施例如下，以下实施例仅用于解释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护技术内容的限定。
实施例1：
本发明钢包底吹复合透气砖用弥散材料，以重量百分含量表示，由粒度0.5～1mm的刚玉球82%，煅烧氧化铝微粉10%，氧化铬绿粉3%和200目电熔镁铝尖晶石5%组成；另外，加入占上述原料总重量3.2%的结合剂液体磷酸二氢铝。
实施例2：
本发明钢包底吹复合透气砖用弥散材料，以重量百分含量表示，由粒度0.5～0.8mm的刚玉球82%，煅烧氧化铝微粉10%，氧化铬绿粉3%和200目电熔镁铝尖晶石5%组成；另外，加入占上述原料总重量3.2%的结合剂液体磷酸二氢铝。
实施例3：
本发明钢包底吹复合透气砖用弥散材料，以重量百分含量表示，由粒度0.2～0.8mm的刚玉球82%，活性氧化铝微粉10%，氧化铬绿粉3%和200目电熔镁铝尖晶石5%组成；另外，加入占上述原料总重量3.2%的结合剂液体磷酸二氢铝。
实施例4：
本发明钢包底吹复合透气砖用弥散材料，以重量百分含量表示，由粒度0.2～0.5mm的刚玉球82%，煅烧氧化铝微粉10%，氧化铬绿粉3%和200目烧结镁铝尖晶石5%组成；另外，加入占上述原料总重量3.2%的结合剂硫酸铝溶液（硫酸铝溶液的比重为1.2g/cm3）。
实施例5：
本发明钢包底吹复合透气砖用弥散材料，以重量百分含量表示，由粒度0.5～0.8mm的刚玉球40%，粒度0.2～0.5mm的刚玉球42%，煅烧氧化铝微粉10%，氧化铬绿粉3%和200目电熔镁铝尖晶石5%组成；另外，加入占上述原料总重量3.2%的结合剂液体磷酸二氢铝。
实施例6：
本发明钢包底吹复合透气砖用弥散材料，以重量百分含量表示，由粒度0.5～0.8mm的刚玉球80%，活性氧化铝微粉10%，氧化铬绿粉5%和200目烧结镁铝尖晶石5%组成；另外，加入占上述原料总重量2.8%的结合剂液体磷酸二氢铝。
实施例7：
本发明钢包底吹复合透气砖用弥散材料，以重量百分含量表示，由粒度0.5～0.8mm的刚玉球40%，粒度0.2～0.5mm的刚玉球45%，煅烧氧化铝微粉7%，氧化铬绿粉5%和200目烧结镁铝尖晶石3%组成；另外，加入占上述原料总重量3.5%的结合剂液体磷酸二氢铝。
实施例8：
本发明钢包底吹复合透气砖用弥散材料，以重量百分含量表示，由粒度0.5～0.8mm的刚玉球42%，粒度0.2～0.5mm的刚玉球43%，活性氧化铝微粉5%，氧化铬绿粉5%和200目电熔镁铝尖晶石5%组成；另外，加入占上述原料总重量3.0%的结合剂液体磷酸二氢铝。
本发明实施例1～8所述钢包底吹复合透气砖用弥散材料的制备方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、首先按照实施例1～8任一所述钢包底吹复合透气砖用弥散材料的配比比例称取各种原料，将称取的各种原料加入强力混砂机中预混15min，得到混合物料；
b、将步骤a所得混合物料置于组装好的模具内，进行压力成型，成型压力控制为200MPa；成型后弥散材料的体积密度为2.7～2.9g/cm3；
c、将步骤b成型后的弥散材料砖坯放入干燥器进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为20小时；
d、将步骤c干燥后的产品置于高温窑内进行烧成，由常温升至1000℃，控制升温速率为25℃/小时；由1000℃升至烧成温度1600℃过程中升温速率为18℃/小时；当烧成温度达到1600℃条件下保温12小时；烧成结束后进行自然冷却，冷却后得到产品弥散材料。

Claims (10)

1.一种钢包底吹复合透气砖用弥散材料，其特征在于，以重量百分含量表示，所述弥散材料主要由刚玉球80～85%，氧化铝微粉5～10%，氧化铬绿粉1～5%和200目镁铝尖晶石1～5%组成；另外，加入占上述原料总重量2.5～3.5%的结合剂。
2.根据权利要求1所述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，其特征在于：所述刚玉球的直径为0.2～1mm。
3.根据权利要求2所述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，其特征在于：所述刚玉球的直径为0.5～0.8mm。
4.根据权利要求1所述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，其特征在于：所述刚玉球的体积密度为3.1～3.4g/cm3，刚玉球中Al2O3的质量百分含量为90～99%，刚玉球的压碎强度＞230kg/cm2，显气孔率为12～18%。
5.根据权利要求1所述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，其特征在于：所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉或煅烧氧化铝微粉。
6.根据权利要求1所述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，其特征在于：所述镁铝尖晶石为烧结镁铝尖晶石或电熔镁铝尖晶石。
7.根据权利要求1所述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，其特征在于：所述氧化铬绿粉的粒度为200目或325目。
8.根据权利要求1所述的钢包底吹复合透气砖用弥散材料，其特征在于：所述结合剂为纸浆废液、聚磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、氯化物和木质素磺酸盐中的至少一种。
9.一种权利要求1所述钢包底吹复合透气砖用弥散材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
a、首先按照权利要求1所述钢包底吹复合透气砖用弥散材料的配比比例称取各种原料，将称取的各种原料加入强力混砂机中预混10～20min，得到混合物料；
b、将步骤a所得混合物料置于组装好的模具内，进行压力成型，成型压力控制为100～200MPa；成型后弥散材料的体积密度控制为2.7～2.9g/cm3；
c、将步骤b成型后的弥散材料砖坯放入干燥器进行干燥，干燥温度为110～150℃，干燥时间为16～24小时；
d、将步骤c干燥后的产品置于高温窑内进行烧成，当烧成温度达到1550～1600℃条件下保温12～24小时；烧成结束后进行自然冷却，冷却后得到产品弥散材料。
10.根据权利要求9所述钢包底吹复合透气砖用弥散材料的制备方法，其特征在于，步骤d中升温至烧成温度的过程为：升温时，由常温升至1000℃，升温速率为20～25℃/小时；由1000℃升至烧成温度过程中升温速率为15～20℃/小时。
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