本发明属于透气砖技术领域。具体涉及一种弥散型透气砖及其制备方法。
背景技术：
随着经济的发展，对于钢材的质量要求越来越高，炉外精炼技术有了新的发展。钢包底吹氩是炉外精炼工艺的关键，底吹透气砖是这一工艺最为关键的功能元件，通过安装在钢包底部的透气砖向钢液中吹人氩气、氮气等惰性气体，充分搅拌钢水，使钢水中的有害夹杂物和气体上浮，达到降低气体含量和精炼钢液的目的。
透气砖主要分为三种：弥散型透气砖、直通型透气砖和狭缝型透气砖。而弥散型透气砖具有良好的工作可靠性、安全性和经济性，这些优势是直通型和狭缝型透气砖所不能比拟的。“一种高吹通率透气砖及其制造方法”（cn201410094948.8）的专利技术，该方法以0.5~1mm的粗刚玉颗粒、0~0.5mm的细刚玉颗粒、0.020~0.044mm的氧化铝细粉和0~0.020mm的氧化铝微粉为原料，通过机压成型制得高吹通率透气砖，机压方法成型需要大型的压力机，购买设备耗资巨大，并且劳动强度高；“一种防渗透气砖及其制造方法”（cn201210247846.6）的专利技术，该方法以粒度为2~4mm、1~2mm、0~1mm的刚玉颗粒、刚玉细粉、α-al2o3微粉、尖晶石细粉和水合氧化铝为原料，加入有机纤维以及微气孔形成剂（包括淀粉、硫酸铝、硫酸铝铵、无水硫酸镁），通过微气孔形成剂的分解或烧失形成大量均匀分布的微气孔，由于微气孔形成剂在分解或烧失的过程中会向外界环境中释放出co2以及nh3等气体，对环境造成了污染，并且硫酸铝对眼睛、粘膜有一定的刺激作用，安全性低。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、劳动强度低、生产效率高、对环境友好的弥散型透气砖的制备方法，用该方法制备的弥散型透气砖的透气性好、除杂能力强、热震稳定性能优异。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：以50~70wt%的板状刚玉颗粒、20~30wt%的氢氧化铝细粉、10~20wt%的氧化铝微粉为原料，混合均匀，得到混合料。按所述混合料∶溶剂∶分散剂的质量比为1∶（0.1~1.8）∶（0.001~0.01），将所述混合料、溶剂和分散剂搅拌均匀，得到分散体系。将所述分散体系在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，-60~-10℃条件下固化2~8h，将固化后的坯体于冷冻干燥机中干燥20~40h，然后在1500~1700℃条件下保温3~9h，即得弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.2~1.5mm。
所述氢氧化铝细粉的中位径小于88μm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉、或为煅烧氧化铝微粉，所述氧化铝微粉的中位径小于6μm。
所述溶剂为水或为叔丁醇。
所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸铵中的一种。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明采用粒径分布较窄的板状刚玉作为骨料，结合冷冻干燥成型工艺，所制备的弥散型透气砖透气性好，去除钢液中杂质以及非金属氧化物的能力强，且热震稳定性优异。
本发明采用的原料种类少，劳动强度低，在烧结过程中不会挥发co2、nh3等气体，对环境友好。
本发明采用浇注方式成型，工艺简单、劳动强度小和生产效率高，且还能浇注不规则形状的弥散型透气砖。
本发明制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为30~50%；体积密度为1.5~2.4g/cm3；透气度为40~150μm2；烧成后的耐压强度为15~50mpa。
因此，本发明具有工艺简单、劳动强度低、生产效率高和对环境友好的优点，所制备的弥散型透气砖透气性好、除杂能力强和热震稳定性能优异。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制：
为避免重复，先将本具体实施方式涉及到的有关物料统一描述如下，实施例中将不赘述：
所述氢氧化铝细粉的中位径小于88μm。
所述氧化铝微粉的中位径小于6μm。
实施例1
一种弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以63.5~70wt%的板状刚玉颗粒、20~25.5wt%的氢氧化铝细粉、10~15.5wt%的氧化铝微粉为原料，混合均匀，得到混合料。按所述混合料∶溶剂∶分散剂的质量比为1∶（0.1~0.9）∶（0.001~0.01），将所述混合料、溶剂和分散剂搅拌均匀，得到分散体系。将所述分散体系在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，-60~-10℃条件下固化2~8h，将固化后的坯体于冷冻干燥机中干燥20~40h，然后在1500~1580℃条件下保温3~9h，即得弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.2~0.7mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述溶剂为水。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
本发明制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为30~41%；体积密度为1.95~2.4g/cm3；透气度为40~105μm2；烧成后的耐压强度为42~50mpa。
实施例2
一种弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以62~68.5wt%的板状刚玉颗粒、20.5~26wt%的氢氧化铝细粉、10.5~16wt%的氧化铝微粉为原料，混合均匀，得到混合料。按所述混合料∶溶剂∶分散剂的质量比为1∶（0.2~1.0）∶（0.001~0.01），将所述混合料、溶剂和分散剂搅拌均匀，得到分散体系。将所述分散体系在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，-60~-10℃条件下固化2~8h，将固化后的坯体于冷冻干燥机中干燥20~40h，然后在1530~1610℃条件下保温3~9h，即得弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.4~0.9mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述溶剂为水。
所述分散剂为六偏磷酸钠。
本发明制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为31~42%；体积密度为1.9~2.35g/cm3；透气度为45~110μm2；烧成后的耐压强度为39~47mpa。
实施例3
一种弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以60.5~67wt%的板状刚玉颗粒、21~26.5wt%的氢氧化铝细粉、11~16.5wt%的氧化铝微粉为原料，混合均匀，得到混合料。按所述混合料∶溶剂∶分散剂的质量比为1∶（0.3~1.1）∶（0.001~0.01），将所述混合料、溶剂和分散剂搅拌均匀，得到分散体系。将所述分散体系在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，-60~-10℃条件下固化2~8h，将固化后的坯体于冷冻干燥机中干燥20~40h，然后在1560~1640℃条件下保温3~9h，即得弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.6~1.1mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述溶剂为水。
所述分散剂为聚丙烯酸铵。
本发明制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为32~43%；体积密度为1.85~2.3g/cm3；透气度为50~115μm2；烧成后的耐压强度为36~44mpa。
实施例4
一种弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以59~65.5wt%的板状刚玉颗粒、21.5~27wt%的氢氧化铝细粉、11.5~17wt%的氧化铝微粉为原料，混合均匀，得到混合料。按所述混合料∶溶剂∶分散剂的质量比为1∶（0.4~1.2）∶（0.001~0.01），将所述混合料、溶剂和分散剂搅拌均匀，得到分散体系。将所述分散体系在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，-60~-10℃条件下固化2~8h，将固化后的坯体于冷冻干燥机中干燥20~40h，然后在1590~1670℃条件下保温3~9h，即得弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.8~1.3mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述溶剂为水。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
本发明制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为33~44%；体积密度为1.8~2.25g/cm3；透气度为55~120μm2；烧成后的耐压强度为33~41mpa。
实施例5
一种弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以57.5~64wt%的板状刚玉颗粒、22~27.5wt%的氢氧化铝细粉、12~17.5wt%的氧化铝微粉为原料，混合均匀，得到混合料。按所述混合料∶溶剂∶分散剂的质量比为1∶（0.5~1.3）∶（0.001~0.01），将所述混合料、溶剂和分散剂搅拌均匀，得到分散体系。将所述分散体系在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，-60~-10℃条件下固化2~8h，将固化后的坯体于冷冻干燥机中干燥20~40h，然后在1620~1700℃条件下保温3~9h，即得弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为1.0~1.5mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述溶剂为水。
所述分散剂为六偏磷酸钠。
本发明制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为34~45%；体积密度为1.75~2.2g/cm3；透气度为60~125μm2；烧成后的耐压强度为30~38mpa。
实施例6
一种弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以56~62.5wt%的板状刚玉颗粒、22.5~28wt%的氢氧化铝细粉、12.5~18wt%的氧化铝微粉为原料，混合均匀，得到混合料。按所述混合料∶溶剂∶分散剂的质量比为1∶（0.6~1.4）∶（0.001~0.01），将所述混合料、溶剂和分散剂搅拌均匀，得到分散体系。将所述分散体系在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，-60~-10℃条件下固化2~8h，将固化后的坯体于冷冻干燥机中干燥20~40h，然后在1500~1580℃条件下保温3~9h，即得弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.2~0.7mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述溶剂为叔丁醇。
所述分散剂为聚丙烯酸铵。
本发明制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为35~46%；体积密度为1.7~2.15g/cm3；透气度为65~130μm2；烧成后的耐压强度为27~35mpa。
实施例7
一种弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以54.5~61wt%的板状刚玉颗粒、23~28.5wt%的氢氧化铝细粉、13~18.5wt%的氧化铝微粉为原料，混合均匀，得到混合料。按所述混合料∶溶剂∶分散剂的质量比为1∶（0.7~1.5）∶（0.001~0.01），将所述混合料、溶剂和分散剂搅拌均匀，得到分散体系。将所述分散体系在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，-60~-10℃条件下固化2~8h，将固化后的坯体于冷冻干燥机中干燥20~40h，然后在1530~1610℃条件下保温3~9h，即得弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.4~0.9mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述溶剂为叔丁醇。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
本发明制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为36~47%；体积密度为1.65~2.1g/cm3；透气度为70~135μm2；烧成后的耐压强度为24~32mpa。
实施例8
一种弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以53~59.5wt%的板状刚玉颗粒、23.5~29wt%的氢氧化铝细粉、13.5~19wt%的氧化铝微粉为原料，混合均匀，得到混合料。按所述混合料∶溶剂∶分散剂的质量比为1∶（0.8~1.6）∶（0.001~0.01），将所述混合料、溶剂和分散剂搅拌均匀，得到分散体系。将所述分散体系在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，-60~-10℃条件下固化2~8h，将固化后的坯体于冷冻干燥机中干燥20~40h，然后在1560~1640℃条件下保温3~9h，即得弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.6~1.1mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉，
所述溶剂为叔丁醇。
所述分散剂为六偏磷酸钠。
本发明制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为37~48%；体积密度为1.6~2.05g/cm3；透气度为75~140μm2；烧成后的耐压强度为21~29mpa。
实施例9
一种弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以51.5~58wt%的板状刚玉颗粒、24~29.5wt%的氢氧化铝细粉、14~19.5wt%的氧化铝微粉为原料，混合均匀，得到混合料。按所述混合料∶溶剂∶分散剂的质量比为1∶（0.9~1.7）∶（0.001~0.01），将所述混合料、溶剂和分散剂搅拌均匀，得到分散体系。将所述分散体系在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，-60~-10℃条件下固化2~8h，将固化后的坯体于冷冻干燥机中干燥20~40h，然后在1590~1670℃条件下保温3~9h，即得弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.8~1.3mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述溶剂为叔丁醇。
所述分散剂为聚丙烯酸铵。
本发明制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为38~49%；体积密度为1.55~2.0g/cm3；透气度为80~145μm2；烧成后的耐压强度为18~26mpa。
实施例10
一种弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以50~56.5wt%的板状刚玉颗粒、24.5~30wt%的氢氧化铝细粉、14.5~20wt%的氧化铝微粉为原料，混合均匀，得到混合料。按所述混合料∶溶剂∶分散剂的质量比为1∶（1.0~1.8）∶（0.001~0.01），将所述混合料、溶剂和分散剂搅拌均匀，得到分散体系。将所述分散体系在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，-60~-10℃条件下固化2~8h，将固化后的坯体于冷冻干燥机中干燥20~40h，然后在1620~1700℃条件下保温3~9h，即得弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为1.0~1.5mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述溶剂为叔丁醇。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
本发明制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为39~50%；体积密度为1.5~1.95g/cm3；透气度为85~150μm2；烧成后的耐压强度为15~23mpa。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式采用粒径分布较窄的板状刚玉作为骨料，结合冷冻干燥成型工艺，所制备的弥散型透气砖透气性好，去除钢液中杂质以及非金属氧化物的能力强，且热震稳定性优异。
本具体实施方式采用的原料种类少，劳动强度低，在烧结过程中不会挥发co2、nh3等气体，对环境友好。
本具体实施方式采用浇注方式成型，工艺简单、劳动强度小和生产效率高，且还能浇注不规则形状的弥散型透气砖。
本具体实施方式制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为30~50%；体积密度为1.5~2.4g/cm3；透气度为40~150μm2；烧成后的耐压强度为15~50mpa。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、劳动强度低、生产效率高和对环境友好的优点，所制备的弥散型透气砖透气性好、除杂能力强和热震稳定性能优异。