專利名稱：一種中間包透氣磚及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于Al2O3-SiO2質耐火材料技術領域。尤其涉及一種Al2O3-SiO2中間包透氣耐火材料及其方法。
背景技術：
通過安裝在中間包底部的透氣磚向鋼液中吹氬進行攪拌，使成份和溫度均勻，可以顯著去除鋼液中非金屬夾雜物、微小顆粒和降低[O]含量，對鋼水起到凈化作用。
在透氣材料的材質選擇上，國內外普遍流行的是鎂質與剛玉質兩類。在使用中，因方鎂石與方鐵礦形成連續(xù)固溶體，所以鎂質透氣材料對含有氧化鐵和氧化鈣的堿性渣有較好的抵抗性，但鎂質熱膨脹系數(shù)大、彈性模量高、熱震穩(wěn)定性差，并且在使用時熔渣向方鎂石晶粒間滲透，進而導致其結構剝落。相比之下，剛玉質透氣磚具有良好的高溫性能和抗熱震穩(wěn)定性等特點，但純剛玉質透氣塞在使用中抗侵蝕性能差，剝落掉塊現(xiàn)象嚴重。
為進一步提高剛玉質透氣材料抗渣侵蝕性能，多采用向基質中添加Cr2O3微粉措施。采用電熔剛玉為主要原料(ZL 95110026.2)，同時添加Cr2O3微粉燒結制成，Cr2O3與剛玉細粉形成鋁鉻固溶體，與其他雜質則形成含鉻的玻璃相，呈孤島狀充填于鉻剛玉晶體之間，這種高粘度的含鉻玻璃相對阻止渣的滲透非常有利，但過于致密的組織結構使熱震穩(wěn)定性劣化，且Cr2O3在高溫下易揮發(fā)，對環(huán)境有害。
為謀求透氣材料的抗侵蝕與熱震穩(wěn)定性的綜合平衡，采用了向基質中添加尖晶石(ZL94118264.9)、配合SiO2質原料(特開平10-251739)、加入Al2O3·ZrO2系原料(特開平10-280029)、添加鋯莫來石細粉(特開平9-52168)、將Al2O3·ZrO2原料和MgO微粉同時加入(特開平9-268051)，使尖晶石、莫來石、鋯莫來石構成透氣塞的基質部分。在剛玉質骨料中添加莫來石或原位生成莫來石(Nobuyuki Mimure，Hironobu Toritani and Tatsuo Kawakami.GasPermeable Brick for the Refining in Steel Ladles[A].UNITE′89 Congress[C]，Vol.1，(1989)442-452)，可以提高材料的熱震穩(wěn)定性，但是由于SiO2的引入使其壽命降低。VladimirV.Primachenko等(Vladimir V.Primachenko Valery V.Martynenko and Vladimir A.Ustichenko.TheManufacturing Experience and Application in the Ukraine Mullite-corrundom Purging Plugs for theBlowing of Steel in the Ladles[A].UNITECR′2001 Congress[C]，(2001)490-493)研究了莫來石結合剛玉燒成透氣磚，利用莫來石比剛玉膨脹系數(shù)小的特點來改善剝落性。
剛玉-莫來石質透氣材料雖然有較好的透氣性能，而且在某些方面的物化性能也能很好的適應在中間包的使用環(huán)境，但由于其彌散型結構的透氣方式，強度較低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是提供一種具有優(yōu)良的抗熱震、抗渣侵蝕、抗沖刷性、對環(huán)境無污染的、增強效果好、能提高耐火透氣澆注料的強度，同時可改善透氣性能的中間包透氣磚及其制備方法。
為實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明所采用的技術方案是按重量百分含量將76～85％剛玉、5～20％莫來石、2～10％結合劑、1～5％硅微粉的原料混合，外加0.05～0.20％分散劑、7～9％水、5～20％干凝膠粉、1～5％AlF3，攪拌6～8分鐘，澆注成型，經110℃×24h干燥，1200～1400℃×3h燒成。其中所述的干凝膠粉為溶膠-凝膠莫來石前驅體所制得的凝膠，在110℃×24h條件下烘干；分散劑是三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉按重量比為2∶1混合。
所述原料的剛玉的Al2O3含量≥95％、莫來石的Al2O3含量≥65％、結合劑的Al2O3含量≥70％、硅微粉的SiO2含量≥88％。原料的顆粒級配是，剛玉為2～0.15mm、莫來石為1～0.088mm、結合劑為≤10μm、硅微粉為≤1μm。
所述的結合劑為Alphabond、ρ-Al2O3、鋁凝膠粉、鋁鎂凝膠粉中的一種、或為兩種、或為兩種以上的組合。
本發(fā)明采用剛玉和莫來石為主要原料，選擇氧化鋁結合劑，通過優(yōu)化配料組成及調整顆粒級配，制造的剛玉-莫來石質透氣磚具有高耐用性和優(yōu)良的抗熱震、抗渣侵蝕及抗鋼水沖刷性能并對環(huán)境無污染等優(yōu)點。引入的干凝膠粉，配合一定的催化劑，所生成的莫來石晶須可以進一步提高強度，形成微氣孔改善透氣性能。
具體實施例方式
實施例中間包剛玉-莫來石質透氣磚的制備方法是，其組分的重量百分含量將Al2O3含量≥99.8％的板狀剛玉為77～83％、Al2O3含量≥71％的莫來石為10～15％、Al2O3含量≥74.5％的ρ-Al2O3結合劑為3～6％、SiO2含量≥95％的硅微粉1～3％的原料混合，按上述配比的原料外加7.8％的水、0.1～0.15％的分散劑、干凝膠粉11％～14％、3～5％的AlF3，攪拌6～7分鐘后澆注成型，然后經110℃×24h干燥，1200℃×3h燒成。干凝膠粉為溶膠-凝膠莫來石前驅體所制得的凝膠，在110℃×24h條件下烘干。
各組分的顆粒級配剛玉2～0.15mm，莫來石1～0.088mm，ρ-Al2O3結合劑為≤10μm，硅微粉≤1μm。
其實測理化指標顯氣孔率為110℃×24h 20％，1200℃×3h 27％；體積密度為110℃×24h 2.5g/cm3，1200℃×3h 2.5g/cm3；耐壓強度為110℃×24h 13MPa，1200℃×3h 16MPa；常溫抗折強度為110℃×24h 4.8MPa，1200℃×3h 4.9MPa；線變化率為1200℃×3h燒后0.10％；常溫透氣度為110℃×24h 109毫達因，1200℃×3h 277毫達因，1500℃×3h 318毫達因。
比較例 采用(以重量百分含量)Al2O3含量≥99.8％的板狀剛玉為70～76％，Al2O3含量≥71％的莫來石為16～21％，Al2O3含量≥74.5％的ρ-Al2O3結合劑為3～6％，SiO2含量≥95％的硅微粉1～3％的原料混合。÷外加7％的水、0.1～0.15％的分散劑，攪拌6～7分鐘后澆注成型，然后經110℃×24h干燥，≥1200℃×3h燒成。
各組分的顆粒級配剛玉2～0.15mm，莫來石1～0.088mm，結合劑ρ-Al2O3為≤10μm，硅微粉≤1μm。
其實測理化指標顯氣孔率為110℃×24h 28％，1500℃×3h 30％；體積密度為110℃×24h 2.6g/cm3，1500℃×3h 2.7g/cm3耐壓強度為110℃×24h 14MPa，1500℃×3h 21MPa；常溫抗折強度為110℃×24h 2.7MPa，1500℃×3h 5.3MPa；線變化率為1500℃×3h燒后-0.36％常溫透氣度為110℃×24h 91毫達因，1200℃×3h 140毫達因，1500℃×3h 154毫達因。
權利要求
1.一種中間包透氣磚的制備方法，其特征在于按重量百分含量將76～85％剛玉、5～20％莫來石、2～10％結合劑、1～5％硅微粉的原料混合，外加0.05～0.20％分散劑、7～9％水、5～20％干凝膠粉、1～5％AlF3，攪拌6～8分鐘，澆注成型，經110℃×24h干燥，1200～1400℃×3h燒成。
2.根據權利要求1所述的中間包透氣磚的制備方法，其特征在于所述原料的主要化學成分為，剛玉的Al2O3含量≥95％、莫來石的Al2O3含量≥65％、結合劑的Al2O3含量≥70％、硅微粉的SiO2含量≥88％。
3.根據權利要求1或2所述的中間包透氣磚的制備方法，其特征在于所述原料的顆粒級配是，剛玉為2～0.15mm、莫來石為1～0.088mm、結合劑為≤10μm、硅微粉為≤1μm。
4.根據權利要求1或2所述的中間包透氣磚的制備方法，其特征在于所述的結合劑為Alphabond、ρ-Al2O3、鋁凝膠粉、鋁鎂凝膠粉中的一種、或為兩種、或為兩種以上的組合。
5.根據權利要求1或2所述的中間包透氣磚的制備方法，其特征在于所述的分散劑是三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉按重量比為2∶1混合。
6.根據權利要求1或2所述的中間包透氣磚的制備方法，其特征在于所述的干凝膠粉為溶膠-凝膠莫來石前驅體所制得的凝膠，在110℃×24h條件下烘干。
7.根據權利要求1～6所述的中間包透氣磚的制備方法所制備的中間包透氣磚。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Al
文檔編號C04B35/10GK1699267SQ20051001894
公開日2005年11月23日 申請日期2005年6月17日 優(yōu)先權日2005年6月17日
發(fā)明者顧華志, 汪厚植, 朱永軍 申請人:武漢科技大學