专利名称：镁碳质钢包用透气砖及其生产方法
技术领域：
本发明涉及钢铁冶金用含碳耐火材料，尤其是一种镁碳质钢包用透气砖及其生产方法。
背景技术：
透气砖是钢铁冶金工业中广泛使用的一种功能耐火材料，主要安装于转炉、电炉或 钢包等冶金工业设备，其主要功能为将氩气、氮气、氦气等气体通过透气砖吹入搅拌钢 水，可大幅度提高冶炼效率。目前，钢包用透气砖主要材质为刚玉质、铬刚玉质、刚玉 -尖晶石质、高温烧成的铬-刚玉-莫来石质，专利号为ZL94118264.9的专利文献公开的 内容代表了这类材质的透气砖；e -Sialon结合SiC质，专利号ZL 02137247.0的专利文 献介绍；铝尖晶石碳质，专利号为ZL200310115042.1的专利文献介绍；铝和/或锆碳质， 专利号为200310115041.7的专利文献也有介绍。由于以上材质均为中性耐火材料，易 与碱性熔渣中的CaO、 Si02、 Fe203等发生化学反应，生成低熔点化合物，抗碱性熔渣 侵蚀的能力均较碱性耐火材料差，因此以上材质的透气砖均存在抗侵蚀性差、抗钢水和 熔渣渗透性差、易粘渣、使用寿命低、工人须多次更换透气砖等缺点。
上述材质钢包用透气砖均采用振动浇注成型或压力成型，存在显气孔率高的问题， 振动浇注成型的刚玉质透气砖的显气孔率为20%，压力成型的e -Sialon结合SiC质透 气砖的显气孔率为14%。同时也存在抗侵蚀性差、抗钢水和熔渣渗透性差、气道容易堵 塞、易粘渣、使用寿命低等问题。
发明内容
本发明提供镁碳质钢包用透气砖及其生产方法，生产一种密度大、显气孔率低、抗 钢水和熔渣渗透性好、透气性好、不易粘渣、使用寿命高的钢包用透气砖。
本发明所提供的镁碳质钢包用透气砖化学组成质量百分数为MgO 55 99% ， C 0 20%， Al2O30 20%， ZrO20 5%， A10 5%， Al-Mg合金0 5%， CaB60 5%， B4C0 2%;
本发明所提供的镁碳质钢包用透气砖物理性能指标为体积密度g/cm3 :3.00 3.15， 显气孔率％: 1.5 5.0，常温耐压强度MPa (110。CX24h): 40 65，高温抗折强度MPa
(1400。CX0.5h): 14.0 25.0。
本发明提供的镁碳质钢包用透气砖的生产方法如下
1. 原料
采用的原料包括电熔镁砂、烧结镁砂，鳞片石墨、刚玉、氧化锆、结合剂和防氧化 剂，其中各种原料加入量如下
电熔镁砂或烧结镁砂58 99% 刚玉 0 20% 鳞片石墨 0 21% 氧化锆 0 6% 结合剂 2 5% 防氧化剂 0.5 5%
其中所述的电熔镁砂、烧结镁砂为MgO》95X，粒度〈5mm，属于碱性耐火原料， 与钢包内的碱性熔渣不易发生化学反应，可提高抗碱性熔渣侵蚀的能力；
其中所述的鳞片石墨为C》95%，粒度〈0.15mm的碳素材料，不易被钢水或熔渣 润湿；
其中所述的刚玉为八1203》99%的烧结板状刚玉或电熔白刚玉或八1203》98%的致 密电熔刚玉或亚白刚玉或八1203》94.5%的电熔棕刚玉，粒度〈5mm，在温度升高过程 中可与镁砂反应生成高熔点的结合相镁铝尖晶石，从而提高制品的高温强度；
其中所述的氧化锆为Zr02》92X的部分稳定氧化锆或ZrO2》90X的脱硅锆，粒度 <3mm，用于改善制品的热震稳定性；
其中所述的结合剂为常温下为液态的热固性酚醛树脂，残碳量》45%，或固体树脂 粉末，使用时按照固体树脂粉乙二醇=1 : 2 4比例加入乙二醇；
其中所述的防氧化剂包括金属Al粉、Al-Mg合金粉、CaB6粉末、B4C粉末其中的 一种或几种；
2. 生产工艺
将电熔镁砂、烧结镁砂，鳞片石墨、刚玉、氧化锆和防氧化剂加入到泥碾机中，外 加2% 5%的结合剂，混练30 40分钟，至全部物料混练均匀即为混练好的泥料；将 塑料条、尼龙条、金属片或金属管按照气孔布置形式安装到模具中；将混练好的泥料加 入到模具中，利用等静压设备或摩擦压砖机或液压机在100 300MPa下成型；经100 。C 20(TC热处理12 48小时；利用车床将坯体按图纸尺寸进行车削，车削干燥后，按 照透气砖的组装工艺组装。
本发明的关键技术是利用含碳材料不易被钢水及熔渣润湿的特性及镁砂作为碱性 耐火原料与钢包内的碱性熔渣不易发生化学反应的优势，选用镁碳材质作为钢包用透气 砖的主要材质，利用等静压设备或摩擦压砖机或液压机成型，特别是利用等静压设备成 型时的大压力及压力均匀性，制备密度大、显气孔率低的制品，解决钢水渗透导致气体 通道堵塞、钢水或熔渣与透气砖反应使寿命短、工人须多次更换透气砖等问题，降低工 人劳动强度、保证钢包连续周转和节省炼钢用耐火材料成本。
本发明与现有技术相比，其显著的有益效果在于通过利用等静压设备或摩擦压砖 机或液压机成型，显著降低目前使用的透气砖的显气孔率。通过采用含碳材料使其不易 被钢水及熔渣润湿，增强了抗钢水或熔渣渗透性能，保证气体通道畅通，避免或减少了 由于气道堵塞而必须采用的"烧氧"操作。通过选用镁砂这种碱性耐火原料，不仅可提 高透气砖抗碱性熔渣侵蚀的能力，而且可降低生产用原料成本三分之二以上。
刚玉-尖晶石和铬刚玉质透气砖物理性能指标为体积密度g/cm、 3.10 3.35，显 气孔率％: 10.0 18.0，常温耐压强度MPa(150(TCX3h): 60 140，高温抗折强度MPa (140(TCX0.5h): 10.0 22.0，本发明产品与之相比，最明显之处是显气孔率降低了 50 % 90%，从而大幅减少了钢水和熔渣渗入的通道，提高了抗渗透性。
通过以上技术措施生产的钢包用透气砖，生产成本下降，大幅度减少更换频率，降 低了工人劳动强度、保证了钢包连续周转，提高了使用寿命，节省了炼钢用耐火材料成 本。
具体实施例方式
下面用具体实施例来详细描述本发明的内容
实施例1
本发明所生产的镁碳质钢包用透气砖化学组成质量百分数为MgO 75 79%， C 13 15%， Al203 3 6%;
本发明所生产的镁碳质钢包用透气砖物理性能指标为体积密度g/cm3 :3.00 3.04, 显气孔率％: 1.5 3.0，常温耐压强度MPa (110。CX24h): 40 55，高温抗折强度MPa (1400。CX0.5h): 14.0 18.0。
本发明所述镁碳质钢包用透气砖的生产方法如下
将78 83%电熔镁砂、12 14%鳞片石墨、2 3%的防氧化剂金属Al粉混合，外 加3 5%液态的热固性酚醛树脂作为结合剂，混练30 40分钟，至全部物料均匀即为 泥料；将塑料条按照气孔布置形式安装到模具中；将混练好的泥料加入到模具中，利用 等静压设备在200MPa下成型；经20(TC热处理24小时；利用车床将坯体按图纸尺寸进行车削，车削干燥后，按照透气砖的组装工艺组装即制得透气砖制品。 其中所述的电熔镁砂为Mg0 96 98%，粒度〈5mm; 其中所述的鳞片石墨为C96 98X，粒度〈0.15mm; 其中所述的结合剂为常温下为液态的热固性酚醛树脂，残碳率45 48%。 实施例2
本发明所生产的镁碳质钢包用透气砖化学组成质量百分数为MgO 65 69%， C 13 15%， Al203 14 16%，其中八1203含量是板状刚玉和金属Al的合量；
本发明所生产的镁碳质钢包用透气砖物理性能指标为体积密度g/cm3 :3.04 3.10， 显气孔率％: 1.5 3.0，常温耐压强度MPa (110。CX24h): 50 65，高温抗折强度MPa (1400。CX0.5h): 16.0 20.0。
本发明所述的镁碳质钢包用透气砖的生产方法如下
将46 48%电熔镁砂、22 24%的烧结镁砂、12 14%鳞片石墨、9 11%的烧结 板状刚玉、2 3X的防氧化剂A1-Mg合金粉、1.5 2.5X的防氧化剂CaB6粉末混合，外 加3 5%液态的热固性酚醛树脂作为结合剂，混练30 40分钟，至全部物料均匀即为 泥料；将塑料条按照气孔布置形式安装到模具中；将混练好的泥料加入到模具中，利用 等静压设备在200MPa下成型；经200。C热处理24小时；利用车床将坯体按图纸尺寸进 行车削，车削干燥后，按照透气砖的组装工艺组装即制得透气砖制品。
其中所述的电熔镁砂和烧结镁砂均为Mg0 96 98X，粒度〈5mm;
其中所述的烧结板状刚玉为Al203 99.5 99.8%，粒度〈2mm
其中所述的鳞片石墨为C96 98%，粒度〈0.15mm;
其中所述的结合剂为常温下为液态的热固性酚醛树脂，残碳率45 48% 。
实施例3
本发明所生产的镁碳质钢包用透气砖化学组成质量百分数为MgO 70 74%， C 13 15%， Al203 3 6%、 Zr023 5%;
本发明所生产的镁碳质钢包用透气砖物理性能指标为体积密度g/cm3 :3.10 3.15, 显气孔率％: 1.5 3.0，常温耐压强度MPa (110。CX24h): 50 60，高温抗折强度MPa (1400。CX0.5h): 15.0 18.0。
本发明所述的镁碳质钢包用透气砖的生产方法如下
将73 77%电熔镁砂、12 14%鳞片石墨、3 5%的部分稳定氧化锆、1.5 3%的 防氧化剂金属A1粉、1.5 2.5X的防氧化剂CaB6粉末混合，外加3 5%液态的热固性 酚醛树脂作为结合剂，混练30 40分钟，至全部物料均匀即为泥料；将塑料条按照气
孔布置形式安装到模具中；将混练好的泥料加入到模具中，利用等静压设备在200MPa 下成型；经200'C热处理24小时；利用车床将坯体按图纸尺寸进行车削，车削干燥后， 按照透气砖的组装工艺组装即制得透气砖制品。
其中所述的电熔镁砂为Mg0 96 98%，粒度〈5mm;
其中所述的部分稳定氧化锆为CaO稳定的Zr02 93 95% ，粒度〈0.088mm 其中所述的鳞片石墨为C96 98%，粒度〈0.15mm; 其中所述的结合剂为常温下为液态的热固性酚醛树脂，残碳率45 48%。 实施例4
本发明所生产的镁碳质钢包用透气砖化学组成质量百分数为MgO 65 69%， C 13 15%， Al203 8 12%、 Zr023 5%;
本发明所生产的镁碳质钢包用透气砖物理性能指标为体积密度g/cm3 :3.06 3.12, 显气孔率％: 1.5 3.0，常温耐压强度MPa (11(TCX24h): 50 65，高温抗折强度MPa (1400。CX0.5h): 16.0 20.0。
本发明所述的镁碳质钢包用透气砖的生产方法如下
将68 72%电熔镁砂、12 14%鳞片石墨、5 8%的烧结板状刚玉、3 5%的部分 稳定氧化锆、2 3%的防氧化剂金属Al粉、1 2X的防氧化剂CaB6粉末、0.5%的防氧 化剂B4C粉末混合均匀，外加3 5%液态的热固性酚醛树脂作为结合剂，混练30 40 分钟，至全部物料均匀即为泥料；将塑料条按照气孔布置形式安装到模具中；将混练好 的泥料加入到模具中，利用等静压设备在200MPa下成型；经20(TC热处理24小时；利 用车床将坯体按图纸尺寸进行车削，车削干燥后，按照透气砖的组装工艺组装即制得透 气砖制品。
其中所述的电熔镁砂为Mg0 96 98%，粒度〈5mm; 其中所述的烧结板状刚玉为A1203 99.5 99.8% ，粒度〈2mm 其中所述的部分稳定氧化锆为CaO稳定的Zr02 93 95%，粒度〈0.088mm 其中所述的鳞片石墨为C96 98%，粒度〈0.15mm; 其中所述的结合剂为常温下为液态的热固性酚醛树脂，残碳率45 48%。
权利要求
1. 一种镁碳质钢包用透气砖，其特征在于透气砖化学组成质量百分数为MgO 55～99％，C 0～20％，Al2O30～20％，ZrO20～5％，Al 0～5％，Al-Mg合金0～5％，CaB60～5％，B4C 0～2％；上述镁碳质钢包用透气砖物理性能指标为体积密度g/cm33.00～3.15，显气孔率％1.5～5.0，常温耐压强度MPa(110℃×24h)40～65，高温抗折强度MPa(1400℃×0.5h)14.0～25.0。
2. 权利要求1所述的镁碳质钢包用透气砖的生产方法如下a. 原料采用的原料包括电熔镁砂、烧结镁砂，鳞片石墨、刚玉、氧化锆、结合剂和防氧化剂，其中各种原料加入量如下电熔镁砂或烧结镁砂58 99% 刚玉 0 20% 鳞片石墨 0 21% 氧化锆 0 6% 结合剂 2 5% 防氧化剂 0.5 5%b. 生产工艺将电熔镁砂、烧结镁砂，鳞片石墨、刚玉、氧化锆和防氧化剂加入到泥碾机 中，外加2% 5%的结合剂，混练30 40分钟，至全部物料混练均匀即为混练 好的泥料；将塑料条、尼龙条、金属片或金属管按照气孔布置形式安装到模具中； 将混练好的泥料加入到模具中，利用等静压设备或摩擦压砖机或液压机在100 300MPa下成型；经10(TC 20(TC热处理12 48小时；利用车床将坯体按图纸 尺寸进行车削，车削干燥后，按照透气砖的组装工艺组装。
3. 权利要求2所述的镁碳质钢包用透气砖的生产方法，原料中所述的电熔 镁砂或烧结镁砂MgO》95X，粒度〈5mm;鳞片石墨095%，粒度〈0.15mm 的碳素材料；刚玉为八1203》99%的烧结板状刚玉或电熔白刚玉或Al203》98% 的致密电熔刚玉或亚白刚玉或^203》94.5%的电熔棕刚玉，粒度〈5mm;氧化 锆为ZrO2》92X的部分稳定氧化锆或ZrO2》90X的脱硅锆，粒度〈3mm;结合 剂为常温下为液态的热固性酚醛树脂，残碳量》45%，或固体树脂粉末，使用时 按照固体树脂粉乙二醇=1 : 2 4比例加入乙二醇；防氧化剂包括金属Al粉、 Al-Mg合金粉、CaB6粉末、B4C粉末其中的一种或几种。
全文摘要
本发明公开了一种镁碳质钢包用透气砖及其生产方法。生产优质的钢包用透气砖。透气砖化学组成质量百分数为MgO 55～99％，C 0～20％，Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0～20％，ZrO<sub>2</sub> 0～5％，Al 0～5％，Al-Mg合金0～5％，CaB<sub>6</sub> 0～5％，B<sub>4</sub>C 0～2％；物理性能指标为体积密度g/cm<sup>3</sup>3.00～3.15，显气孔率％1.5～5.0，常温耐压强度MPa40～65，高温抗折强度MPa14.0～25.0。本发明采用的原料包括电熔镁砂、烧结镁砂，鳞片石墨、刚玉、氧化锆、防氧化剂。将原料加入到泥碾机中，外加结合剂混练。将混练好的泥料加入到模具中，利用等静压设备或摩擦压砖机或液压机成型。本发明显著降低了透气砖的显气孔率，不仅可提高透气砖抗碱性熔渣侵蚀的能力，而且可降低原料成本三分之二以上。
文档编号B28B3/00GK101391897SQ20071001290
公开日2009年3月25日 申请日期2007年9月20日 优先权日2007年9月20日
发明者锋 吴, 娜 徐, 李心慰, 李志坚, 盛开勋, 陈俊红 申请人:辽宁科技大学