專利名稱：一種透氣磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透氣磚及其制備方法，屬于耐火材料的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)末，鋼鐵冶煉領(lǐng)域發(fā)展起來的一項(xiàng)去除鋼液中雜質(zhì)的技術(shù)，即鋼包底部安裝透氣磚吹氣技術(shù)，其原理為在鋼包底部安裝透氣磚，從透氣磚底部向鋼包中吹入氧氣或其他氣體，一方面將鋼水中的碳等雜質(zhì)進(jìn)一步降低，另一方面吹入的氣體在鋼水中自下往上流動(dòng)，對(duì)鋼水進(jìn)行攪拌，從而提高冶煉的效率。透氣磚在該過程中起著關(guān)鍵作用，其主要由耐火材料制備而成，必須具有良好的透氣性能、較高的耐高溫強(qiáng)度和抗渣滲透能力。
中國(guó)專利文獻(xiàn)CN100564309C (200710129742. 4)公開了一種中間包用彌散式鎂質(zhì)透氣磚，其由鎂砂顆粒、鎂砂粉、氧化鋁微粉和結(jié)合劑按要求重量份比例組成，經(jīng)混練、成型、干燥、燒成等工藝制成；中間包用彌散式鎂質(zhì)透氣磚氣孔分布均勻，透氣性好，抗侵蝕性及抗沖刷性強(qiáng)。但現(xiàn)有的透氣磚一般存在不抗渣滲透和容易熔損剝落的缺點(diǎn)，使用壽命較短，燒結(jié)溫度較高，生產(chǎn)能耗較大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種透氣磚及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種透氣磚,原料重量份組成如下(I)致密電熔剛玉粒徑范圍8 5mm 14 18份(2)燒結(jié)板狀剛玉粒徑范圍6 3mm 28 32份粒徑范圍3 1_ 15 21份粒徑范圍1 ^Omm 15 21份100 目6 10 份(3)燒結(jié)尖晶石 100目2 6份(4)電熔鎂砂200目O. 5 2份(5)活性氧化鋁微粉粒度彡4. 5 μ m 3 6份(6)工業(yè)三氧化二鉻粒度< 5 μ m 2 4份(7)富鋁尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m 9 15份(8)純鋁酸鈣水泥2 4份(9) SM 減水劑O. 16 O. 25 份SN-2 減水劑O. 03 O. 06 份(10)噴霧鋁粉 60-150 目O. 025 份(11)丙絕纖維0 0.03 X. 4.mniO. 06 O. 07 份。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的透氣磚，原料重量份組成如下(I)致密電熔剛玉粒徑范圍8 5mm 15 17份
(2)燒結(jié)板狀剛玉粒徑范圍6 3mm 28 30份粒徑范圍3 1_ 16 19份粒徑范圍I 0_ 16 21份100 目7 9 份(3)燒結(jié)尖晶石100目 4 6份(4)電熔鎂砂200目 I 1. 5份(5 )活性氧化鋁微粉粒度< 4. 5 μ m 4 5份 (6)工業(yè)三氧化二鉻粒度< 5 μ m2 4份(7)富鋁尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m 1Γ13份(8)純鋁酸鈣水泥2 4份(9) SM 減水劑O. 16 O. 25 份SN-2 減水劑O. 03 O. 06 份(10)噴霧鋁粉60-150 目O. 025 份(11)丙絕纖維0 0.03 X 4mmO. 06 O. 07 份。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的透氣磚，原料重量份組成如下(I)致密電熔剛玉粒徑范圍8 5mm 15份(2)燒結(jié)板狀剛玉粒徑范圍6 3mm 28份粒徑范圍3 Imm 19份粒徑范圍f 0_ 21份100 目7. 5 份(3)燒結(jié)尖晶石100目 6份(4)電熔鎂砂200目 I份(5 )活性氧化鋁微粉粒度< 4. 5 μ m 4份(6 )工業(yè)三氧化二鉻粒度彡5 μ m4份(7)富鋁尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m 12份(8)純鋁酸鈣水泥2. 5份(9) SM 減水劑O. 2 份SN-2 減水劑O. 04 份(10)噴霧鋁粉60-150 目O. 025 份(11)丙綸纖維0 0.03 X 4mmO. 06 份。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的致密電熔剛玉成分指標(biāo)為=Al2O3 ^ 98. 8%，Na2CHK2O彡O. 3%, Ca0+Si02+Mg0+Fe203 ( O. 1% ；所述的燒結(jié)板狀剛玉成分指標(biāo)為=Al2O3彡99. 0%，Na2O ( O. 3%，SiO2 ( O. 1%，F(xiàn)e2O3 (O. 1% ；所述的燒結(jié)尖晶石成分指標(biāo)為A1203+Mg0彡97. 5%Mg0 24. 5 27%，Na2CHK2O彡O. 3%，Ca0+Si02+Fe203 ( 1% ；所述的電熔鎂砂成分指標(biāo)為MgO彡97. %，SiO2 (1. 2%，CaO (1. 2% ；所述的活性氧化鋁微粉成分指標(biāo)為=Al2O3 ^ 99. 0%，Na2CHK2O ( O. 3%, SiO2 ( O. 1%，F(xiàn)e2O3 ( O. 1% ；
所述的工業(yè)三氧化二鉻成分指標(biāo)為Cr203≥97. 0%，SiO2 ≤O. 5%，F(xiàn)e2O3 ≤O. 3% ；所述的富鋁尖晶石微粉成分指標(biāo)為A1203+Mg0≥97. 5%Mg0 :8 12%，Na2CHK2O ≤ O. 3% ； 所述的純鋁酸鈣水泥成分指標(biāo)為A1203≥70%, CaO ≤ 28%，Si02+Na20+Fe203 ≤2%，耐火度≥ 1750°C，凝固指標(biāo)為初凝≥1. 5h，終凝≤ 6h。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的SM減水劑的減水率≥20%,所述的SN-2減水劑的減水率≥16%。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的噴霧鋁粉A1≥98%，粒度60-150目篩余量< 10%。本發(fā)明透氣磚的制備方法，步驟如下( I)將上述重量份的組分混合均勻得固體物料；( 2 )加入固體物料總質(zhì)量4°/Γ8%的水混合均勻，得混合漿料；(3)將混合漿料加入模具中振動(dòng)成型后，靜置4 5h ；(4)脫模，靜置養(yǎng)護(hù)3 4天后，15(T550°C烘干；(5) 120(Tl55(TC燒結(jié)45 48h后，自然冷卻至室溫，即得。本發(fā)明所述步驟(3)中的模具為本領(lǐng)域常規(guī)設(shè)備，優(yōu)選的模具為鋼鑄件，圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)；模具內(nèi)側(cè)豎直設(shè)置有O. 16^0. 19mm后的PVC薄片，薄片豎直長(zhǎng)度與模具相同。PVC薄片在透氣磚烘干及煅燒過程中燃燒消失，在透氣磚四周形成豎直方向的細(xì)小夾縫，更有利于向鋼包中吹入氣體。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的步驟(4)中養(yǎng)護(hù)條件為室溫，空氣相對(duì)濕度為70 90%。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的步驟(4)中烘干方式為從室溫以任意速率升溫至150°C后；以15°C /h的速率升溫至180°C，保溫5h ;以12°C /h的速率升溫至320°C，保溫5h ;以20°C /h的速率升溫至550°C，保溫5h ;以10°C /h的速率冷卻至120°C。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的步驟(5)中燒結(jié)方式為從室溫以20(T300 °C /h的速率升溫至1200 V ；以4(T50 °C /h的速率升溫至1450°C，保溫3h ;以8(Tl00°C /h的速率升溫至1550°C，保溫5h ;以8(Tl00°C /h的速率冷卻至1200°C ;隨爐溫自然冷卻至120°C。本發(fā)明有如下有益效果1、本發(fā)明的透氣磚，抗壓能力強(qiáng)，耐壓強(qiáng)度能達(dá)40Mpa以上；使用壽命長(zhǎng)，一塊透氣磚能夠使用90次以上。2、本發(fā)明透氣磚耐高溫強(qiáng)度大，抗渣滲透和抗熔損剝落性能優(yōu)。3、本發(fā)明透氣磚的燒結(jié)溫度低，僅1200 1550°C，能耗小。4、本發(fā)明透氣磚清潔無污染，制備工藝簡(jiǎn)單、環(huán)保。5、隨著燒結(jié)板狀剛玉粒徑的減小透氣磚氣孔平均直徑減小，而顯氣孔率增加，耐壓強(qiáng)度增大；本發(fā)明使用不同粒徑的燒結(jié)板狀剛玉制備透氣磚，使得制備的透氣磚顯氣孔率和耐壓強(qiáng)度達(dá)到最優(yōu)。
具體實(shí)施例方式
下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限由此。實(shí)施例所用原料均為常規(guī)市購(gòu)產(chǎn)品。其中，致密電熔剛玉A1203彡 98. 8%, Na2CHK2O ( O. 3%, Ca0+Si02+Mg0+Fe203 ( O. 1%，顯氣孔率< 4%，三門峽電熔剛玉有限責(zé)任公司有售。燒結(jié)板狀剛玉=Al2O3彡 99. 0%，Na2O ( O. 3%，SiO2 ( O. 1%，F(xiàn)e2O3 ( O. 1%，體積密度彡3. 6g/cm3,青島美鋁有限公司有售。燒結(jié)尖晶石A1203+Mg0彡 97. 5%Mg0 :24. 5 27%，Na2CHK2O ( O. 3%,Ca0+Si02+Fe203 ( 1%，體積密度=3. 26g/cm3,開封特耐股份有限公司有售。 電熔鎂砂=MgO彡 97. %，SiO2 (1. 2%，CaO (1. 2%，體積密度=3. 5g/cm3，遼寧鑫榮礦業(yè)集團(tuán)有限公司有售?；钚匝趸X微粉=Al2O3彡 99. 0%, Na2CHK2O ( O. 3%, SiO2 ( O. 1%，F(xiàn)e2O3 ( O. 1%，開封市高達(dá)新型耐火材料廠有售。工業(yè)三氧化二鉻=Cr2O3彡97. 0%，SiO2 ( O. 5%，F(xiàn)e2O3 ( O. 3%，天津市碧龍化學(xué)有限責(zé)任公司有售。富鋁尖晶石微粉A1203+Mg0彡97. 5%Mg0 :8 12%，Na2CHK2O ( O. 3%,宜興市東盛窯業(yè)新材料有限公司有售。純鋁酸鈣水泥=Al2O3彡 70%, CaO 彡 28%, Si02+Na20+Fe203 彡 2%,耐火度彡 1750°C，初凝彡1. 5h，終凝彡6h，一天耐壓彡30Mpa，拉法基鋁酸鹽(中國(guó))公司有售。SM減水劑減水率> 20%,蘇州混凝土水泥制品研究院有售。SN-2減水劑減水率彡16%，上海五四助劑廠有售。噴霧鋁粉A1 ^ 98%，粒度60-150目篩余量< 10%，江蘇江南鐵合金廠有售。丙綸纖維熔點(diǎn)< 165°C，遼寧石油化纖公司有售。實(shí)施例1 :一種透氣磚,原料重量份組成為①致密電熔剛玉粒徑范圍8 5mm 14份②燒結(jié)板狀剛玉粒徑范圍6 3mm 28份粒徑范圍3 1_ 15份粒徑范圍I Omm 15份100 目6 份③燒結(jié)尖晶石100目 2份④電熔鎂砂200目 O. 5份⑤活性氧化鋁微粉粒度< 4. 5 μ m 3份⑥工業(yè)三氧化二鉻粒度< 5 μ m2份⑦富鋁尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m 9份⑧純鋁酸鈣水泥2份⑨SM減水劑O. 16份SN-2 減水劑O. 03 份⑩噴霧鋁粉60-150目 O. 025份 丙綸纖維00.03 X 4mmO. 06 份；
制備步驟如下(I)將上述重量份的組分混合均勻得固體物料；( 2 )加入固體物料總質(zhì)量4%的水混合均勻，得混合漿料；(3)將混合漿料加入模具中振動(dòng)成型后，靜置4 5h ;所述的模具為鋼鑄件，圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)；模具內(nèi)側(cè)豎直設(shè)置有O. 16mm后的PVC薄片，薄片豎直長(zhǎng)度與模具相同； (4)脫模，在室溫、空氣相對(duì)濕度為90%條件下靜置養(yǎng)護(hù)3天后，烘干；烘干方式為從室溫以任意速率升溫至150°C后；以15°C /h的速率升溫至180°C，保溫5h ;以12°C /h的速率升溫至320°C，保溫5h ;以20°C /h的速率升溫至550°C，保溫5h ;以10°C /h的速率冷卻至120。。；(5) 120(Tl550°C燒結(jié) 45 48h，燒結(jié)方式為從室溫以200°C /h的速率升溫至1200°C ;以40°C /h的速率升溫至1450°C，保溫3h ;以80°C /h的速率升溫至1550°C，保溫5h ;以80°C /h的速率冷卻至1200°C ;隨爐溫自
然冷卻至室溫；即得。本實(shí)施例制備的透氣磚，理化性能指標(biāo)如下(15000C X 3h)
抗折強(qiáng)度(MPa)彡8
耐壓強(qiáng)度(MPa)彡40
體積密度(g/m3)彡3
顯氣孔率(％)彡20
線變化率(％)0-+0.5實(shí)施例2:—種透氣磚,原料重量份組成為①致密電熔剛玉粒徑范圍8 5mm 18份②燒結(jié)板狀剛玉粒徑范圍6 3mm 32份粒徑范圍Tlmm 21份粒徑范圍I Omm 21份100 目10 份③燒結(jié)尖晶石 100目6份④電熔鎂砂200目2份⑤活性氧化鋁微粉粒度彡4. 5 μ m 6份⑥工業(yè)三氧化二鉻粒度< 5 μ m 4份⑦富鋁尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m 15份⑧純鋁酸鈣水泥4份⑨SM減水劑O. 25份SN-2 減水劑O. 06 份⑩噴霧鋁粉 60-150目O. 025份 丙綸纖維00.03 X 4mmO. 07 份；制備步驟同實(shí)施例1，不同的是步驟(2)中加入固體物料總質(zhì)量8%的水。實(shí)施例3
—種透氣磚,原料重量份組成為①致密電熔剛玉粒徑范圍8 5mm15份②燒結(jié)板狀剛玉粒徑范圍6 3mm28份粒徑范圍3 Imm 16份粒徑范圍I Omm 16份100 目7 份③燒結(jié)尖晶石 100目4份④電熔鎂砂 200目I份
⑤活性氧化鋁微粉粒度彡4. 5 μ m4份⑥工業(yè)三氧化二鉻粒度< 5 μ m2份⑦富鋁尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m11份⑧純鋁酸鈣水泥2份⑨SM減水劑O. 16份SN-2 減水劑O. 03 份⑩噴霧鋁粉 60-150目O. 025份 丙綸纖維00.03 X 4mmO. 07 份；制備步驟同實(shí)施例1。實(shí)施例4:—種透氣磚,原料重量份組成為①致密電熔剛玉粒徑范圍8 5mm15份②燒結(jié)板狀剛玉粒徑范圍6 3mm28份粒徑范圍3 Imm 19份粒徑范圍I Omm 21份100 目7. 5 份③燒結(jié)尖晶石 100目6份④電熔鎂砂 200目I份⑤活性氧化鋁微粉粒度彡4. 5 μ m4份⑥工業(yè)三氧化二鉻粒度< 5 μ m4份⑦富鋁尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m12份⑧純鋁酸鈣水泥2. 5份⑨SM減水劑O. 2份SN-2 減水劑O. 04 份⑩噴霧鋁粉 60-150目O. 025份 丙綸纖維00.03 X 4mmO. 06 份；制備步驟同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種透氣磚，其特征在于，原料重量份組成如下(1)致密電熔剛玉粒徑范圍8 5mm14 18份(2)燒結(jié)板狀剛玉粒徑范圍6 3mm28 32份粒徑范圍3 Imm 15 21份 粒徑范圍I Omm 15 21份 100目6 10份(3)燒結(jié)尖晶石100目2飛份(4)電熔鎂砂200目0. 5^2份(5 )活性氧化鋁微粉粒度< 4. 5 ü m 3飛份(6)工業(yè)三氧化二鉻粒度<5 iim 2 4份(7)富鋁尖晶石微粉粒度彡4.5um 9^15份(8)純鋁酸鈣水泥2 4份(9)SM減水劑0.16 0.25份SN-2減水劑0. 03 0. 06份(10)噴霧鋁粉60-150目0.025份(11)丙綸纖維00.03 X 4mm0. 06 0. 07 份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透氣磚，其特征在于，原料重量份組成如下(1)致密電熔剛玉粒徑范圍8 5mm15 17份(2)燒結(jié)板狀剛玉粒徑范圍6 3mm28 30份粒徑范圍3 Imm 16 19份 粒徑范圍1 Omm 16 21份 100目7 9份(3)燒結(jié)尖晶石100目4 6份(4)電熔鎂砂200目I I. 5份(5 )活性氧化鋁微粉粒度< 4. 5 ü m 4飛份(6)工業(yè)三氧化二鉻粒度<5 iim 2 4份(7)富鋁尖晶石微粉粒度<4.5iim If 13份(8)純鋁酸鈣水泥2 4份(9)SM減水劑0.16 0.25份SN-2減水劑0. 03 0. 06份(10)噴霧鋁粉60-150目0.025份(11)丙絕纖維00.03 X 4mm0. 06 0. 07 份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透氣磚，其特征在于，原料重量份組成如下(1)致密電熔剛玉粒徑范圍8 5mm15份(2)燒結(jié)板狀剛玉粒徑范圍6 3mm28份粒徑范圍3 Imm 19份 粒徑范圍I Omm 21份 100目7. 5份(3)燒結(jié)尖晶石100目6份(4)電熔鎂砂200目(5)活性氧化鋁微粉粒度<4. 5 μ m(6)工業(yè)三氧化二鉻粒度<5 μ m(7)富鋁尖晶石微粉粒度彡4.5 μ m(8)純鋁酸鈣水泥(9)SM減水劑SN-2減水劑(10)噴霧鋁粉60-150目(11)丙絕纖維00.03 X 4mmO. 04 份 O. 025 份 O. 06 份。I份 4份 4份 12份 2. 5份 O. 2份
4.一種權(quán)利要求f 3任一項(xiàng)所述的透氣磚的制備方法，步驟如下(1)將上述重量份的組分混合均勻得固體物料；(2)加入固體物料總質(zhì)量49Γ8%的水混合均勻，得混合漿料；(3)將混合漿料加入模具中振動(dòng)成型后，靜置4 5h；(4)脫模，靜置養(yǎng)護(hù)3 4天后，15(T550°C烘干；(5)120(Tl550°C燒結(jié)45 48h后，自然冷卻至室溫，即得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透氣磚的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的模具為鋼鑄件，圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)；模具內(nèi)側(cè)豎直設(shè)置有O. 16^0. 19mm后的PVC薄片，薄片豎直長(zhǎng)度與模具相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透氣磚的制備方法，其特征在于，所述的步驟(4)中養(yǎng)護(hù)條件為室溫，空氣相對(duì)濕度為7(Γ90%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透氣磚的制備方法，其特征在于，所述的步驟(4)中烘干方式為從室溫以任意速率升溫至150°C后；以15°C /h的速率升溫至180°C，保溫5h ;以12°C / h的速率升溫至320°C，保溫5h ;以20°C /h的速率升溫至550°C，保溫5h ;以10°C /h的速率冷卻至120°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透氣磚的制備方法，其特征在于，所述的步驟(5)中燒結(jié)方式為從室溫以20(T30(TC /h的速率升溫至1200°C ;以4(T50°C /h的速率升溫至1450°C，保溫3h ;以8(Tl00°C /h的速率升溫至1550°C，保溫5h ；以8(Tl00°C /h的速率冷卻至1200°C ； 隨爐溫自然冷卻至120°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種透氣磚及其制備方法，該透氣磚原料組成為致密電熔剛玉、燒結(jié)板狀剛玉、燒結(jié)尖晶石、電熔鎂砂、活性氧化鋁微粉、工業(yè)三氧化二鉻、富鋁尖晶石微粉、純鋁酸鈣水泥、SM減水劑和SN-2減水劑、噴霧鋁粉和丙綸纖維。本發(fā)明還涉及一種透氣磚的制備方法。本發(fā)明的透氣磚，抗壓能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，一塊透氣磚能夠使用90次以上；耐高溫強(qiáng)度大，抗渣滲透和抗熔損剝落性能優(yōu)；燒結(jié)溫度低，僅1200~1550℃，能耗?。磺鍧崯o污染，制備工藝簡(jiǎn)單、環(huán)保。
文檔編號(hào)C04B35/622GK103011865SQ20121057158
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者郭樹杰, 郭寧 申請(qǐng)人:濰坊華強(qiáng)耐火材料有限公司