专利名称：一种抗断裂的复合式透气座砖的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢铁冶金行业中钢包底吹元件透气座砖的制作，尤其是能防止透气座 砖在使用过程中出现断裂的情况。
背景技术：
随着冶炼技术的飞速发展，钢包不再是单纯盛接钢水的容器，从某种意义上讲更 是一台精炼炉，因此，钢包精炼的关键在于底吹系统能够有效的工作，钢液才能得到充分的 搅拌，从而达到精炼的目的。透气砖(透气芯和透气座砖)的正常损毁机理主要是钢渣侵蚀、钢水和气流的冲 刷、热剥落，然而横向断裂则是大、中型钢包用透气砖所面临的最为严重的问题。透气座砖 的主要功能是保护透气芯，如果透气座砖出现断裂，那么透气芯也会一起断裂，因此，防止 透气座砖在使用过程中断裂对钢液的正常精炼和安全精炼至关重要。传统的透气座砖一般采用浇注成型、养护后经220°C _250°C烘烤后完成生产制作 过程，其材质以钢纤维增强铬钢玉-尖晶石和钢纤维增强刚玉-尖晶石为主。目前，通过控 制原料纯度和工艺过程以及合理的原料配比，传统透气座砖的寿命得到了显著的提高，但 是，使用过程中的断裂问题依然无法从上述办法中得到有效的解决。
发明内容
本发明解决钢包透气座砖使用时的断裂问题采用的技术方案是首先，制作高强、 高韧性复合材料棒，其材质为&02-Α1203复合材料或β -Sialon-Al2O3复合材料。ZrO2-Al2O3 复合材料的制作工艺采用凝胶注模工艺；β -Sialon-Al2O3复合材料的制作工艺采用等静 压成型工艺。所制作的高强、高韧性复合材料棒具有强度高、热震稳定性好、断裂韧性高等 优点。其次，在透气座砖本体浇注成型时，将四个高强、高韧性复合材料棒埋入浇注料，并保 证一定的垂直度，拆模后经40°C -50°C养护12小时，然后烘烤220°C _250°C。高强、高韧性复合材料棒在服役温度下的强度、热震稳定性、断裂韧性均优于透气 座砖本体材料，因此，将两者复合到一起时，透气座砖的抗断裂能力会显著提高。透气座砖 在使用时，底部到工作面存在的温度梯度，使得透气座砖有了不同程度的烧结，这种结构的 不均勻性势必会导致透气座砖内部产生热应力，进而产生微裂纹。透气座砖断裂的主要原 因是首先，钢包在周转过程中受到的热冲击使得透气座砖内部的热应力骤增，当裂纹尖端 的应力大于材料自身的强度时，微裂纹便迅速扩展，导致透气座砖发生灾难性断裂；其次， 钢包热态下包底砖、钢液、底吹氩气等复杂的作用力加剧了透气座砖的断裂。总之，透气座 砖断裂的主要原因是在温度梯度下产生了应力损伤，透气座砖本体材料抵抗热应力的能力 不高。因此，本发明能够很有针对性的解决问题。实践证明，采用该发明制作的透气座砖抗 断裂能力明显优于传统的透气座砖。
图1高强、高韧性复合材料棒图；图2是透气砖砌筑图；图3是图2的A-A视图，表示了高强、高韧性复合材料棒在透气座砖中的位置。图4是图3的B-B视图，同时也表示了陶瓷棒的位置。图中①，透气座砖本体；②，高强、高韧性复合材料棒；③，透气芯；④，座砖周围刚 玉质填缝料；⑤，包底砖；⑥，包底永久衬浇注料；⑦，包底钢板。
具体实施例方式1，如图2所示，根据透气座砖的高度制作高强、高韧性复合材料棒②。1.1，凝胶注模工艺制作Al2O3-^O2复合材料棒1. 1. 1，首先，将α-Al2O3(纯度为彡99. 5%，中位径2 μ m)和镁稳定型氧化锆(MgO 2. 2-2. 6%，中位径1 μ m)按96 4重量比混合制成固相，外加0. 6%的促烧剂TiO2 ；1. 1. 2，将有机单体丙烯酰胺和交联剂亚甲基双丙烯酰胺按比例10 1混合，制成 浓度为15%的溶液，溶质水为去离子水；1. 1.3，将固相和溶剂按重量比60 40混合并加入FDN-3000分散剂，加入量为固 相质量0. 2 %，搅拌均勻后用浓度为25 %的柠檬酸调整流体的PH值在9-10范围内，经球磨 机共磨8h ；1. 1.4，共磨后的流体加入浓度为12%的过硫酸铵溶液3%快速搅拌均勻后进行 真空度为80%的真空状态下注浆；1. 1. 5，注模完毕后在相对湿度为70%、温度为30°C _40°C条件下养护lh，相对湿 度为30%、温度为iio°c条件下烘烤池后拆除模具；1. 1. 6，将坯体经1630°C保温池后即可完成对高强、高韧性复合材料棒②的制作。1. 2，等静压成型工艺制作β -Sialon-Al2O3复合材料棒1.2. 1，按以下比例备料板状刚玉0.5-1. 5mm 40%,0-0. 5mm 20%，白刚玉<320 目20% ； α-Al2O3 :9. 5%，金属铝粉1.5%，金属硅粉9%，氧化钇0. 2%，聚乙烯醇3% ；1. 2. 2，先加入骨料再加入结合剂混炼均勻后加入粉料充分混合；1. 2. 3，将混炼好的料进行等静压成型，成型压力为200MPa ；1. 2. 4，将成型后的砖坯于110°C烘干M小时，然后经在流动氮气保护下于 1600°C X5h烧成后完成高强、高韧性复合材料棒②的制作。2，透气座砖本体①浇注成型前将高强、高韧性复合材料棒②按图3、图4中的位置 垂直固定在透气座砖模具上，要求定位准确，然后开始浇注成型透气座砖本体①。3，浇注成型结束、拆模后经40°C -50°C养护12小时，然后烘烤220°C _250°C，加工 完毕后按图2砌筑在钢包上。
权利要求
1.一种抗断裂的复合式透气座砖，其特征是将高强、高韧性的复合材料棒预埋在透 气座砖里面。
2.根据权利要求书1中的描述，其特征是高强、高韧性复合材料棒选用^O2-Al2O3复 合材料或P-Sialon-Al2O3复合材料。
全文摘要
一种抗断裂的复合式透气座砖，是将高强、高韧性的复合材料棒和透气座砖本体材料复合而成。高强、高韧性复合材料棒在服役温度下的强度、热震稳定性、断裂韧性均优于透气座砖本体材料，这种方法相当于在传统的透气座砖里面置入了一个增加强度和韧性的复合材料棒，提高了透气座砖抵抗断裂的能力。
文档编号B22D41/02GK102133631SQ20111004386
公开日2011年7月27日 申请日期2011年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者张小旭, 王会先, 马军强, 黄甲灿 申请人:洛阳市科创耐火材料有限公司