一种特殊钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明公开了一种特殊钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法和应用，该钢包透气砖由以下按照重量份的原料组成：黑刚玉48?56份、硝酸镍5?12份、蒙脱石24?32份、酚醛树脂10?18份、正硅酸丙酯40?48份。将蒙脱石粉末与黑刚玉粉末混合研磨，然后加入正硅酸丙酯加热搅拌，然后加入硝酸镍粉末以及去离子水加热搅拌，超声处理、烘干即得预处理料；将预处理料与酚醛树脂粉末混合均匀，再加入去离子水浇注成型、带模养护、脱模高温处理即得。本发明制得的钢包透气砖具有强度高、透气性好、热震稳定性强、耐冲刷、抗钢渣的渗透好和抗侵蚀性优异的特点。
【专利说明】
一种特殊钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法和应用
技术领域
[0001 ]本发明涉及钢包透气砖技术领域，具体是一种特殊钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]随着特殊钢冶金技术及炉外精炼工艺的发展，通过钢包透气砖向钢液中吹入氢气等惰性气体，充分搅拌钢水，能快速、均匀地熔化添加在钢水中的各种材料，以达到去除有害杂质和提高钢水洁净度的目的。随着钢包的逐渐大型化以及冶炼温度的提高和冶炼时间的延长，耐火材料的使用环境越来越恶劣，这对钢包用耐火材料提出了更高的要求。由于透气砖在钢包中的位置及环境比较特殊，对其寿命、吹气成功率、透气量要求较高，目前钢包底吹透气砖己成为限制钢包寿命提高的瓶颈因素。早期的透气砖中使用的碱性材料(MgO)存在剥落性差和耐热冲击性差的问题，故目前很少使用这种产品。相比之下，刚玉质材料具有良好的高温性能、抗热震性以及对钢水润湿角比较大的特点，已经成为代替镁质材料的主要材质。但由于纯刚玉质透气砖在使用中抗侵蚀性能差，剥落掉块严重，在烧成过程中和Al2O3发生反应生成尖晶石，导致材料的膨胀系数增大而组织致密化，虽使透气砖的耐侵蚀性和抗氧化性提高，但其透气性受到严重影响。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种强度高、透气性好、热震稳定性强、耐冲刷、抗钢渣的渗透好和抗侵蚀性优异的特殊钢冶炼用钢包透气砖及其制备方法和应用，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
一种特殊钢冶炼用钢包透气砖，由以下按照重量份的原料组成:黑刚玉48-56份、硝酸镍5-12份、蒙脱石24-32份、酚醛树脂10-18份、正硅酸丙酯40-48份。
[0005]作为本发明进一步的方案:所述特殊钢冶炼用钢包透气砖，由以下按照重量份的原料组成:黑刚玉50-54份、硝酸镍7-10份、蒙脱石26-30份、酚醛树脂12-16份、正硅酸丙酯42-46份。
[0006]作为本发明进一步的方案:所述特殊钢冶炼用钢包透气砖，由以下按照重量份的原料组成:黑刚玉52份、硝酸镍9份、蒙脱石28份、酚醛树脂14、正硅酸丙酯44份。
[0007]所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，由以下步骤组成:
1)将黑刚玉、硝酸镍、蒙脱石、酚醛树脂分别粉碎、过200目筛，制得黑刚玉粉末、硝酸镍粉末、蒙脱石粉末、酚醛树脂粉末；
2)将蒙脱石粉末与黑刚玉粉末混合并研磨30-40min，然后加入正硅酸丙酯，在50-60°C下加热搅拌处理20-30min，然后加入硝酸镍粉末以及蒙脱石质量8-12倍的去离子水，在50-60°C下加热搅拌20-30min后，并在该温度下进行超声处理50-60min，超声功率为800W，100-105°C下烘干即得预处理料； 3)将预处理料与酚醛树脂粉末混合均匀，再加入原料总质量3-4%的去离子水，搅拌均匀后浇注成型，制得生坯;在55-60°C下带模养护1h后脱模;脱模后的坯体在氢气氛围下在15-20min的时间内升温至110-120°C，并在该温度下保温10-20min;再在50-60min的时间内升温至400-450°C，并在该温度下保温1-1.5h;然后将氢气换成氩气，在30-40min内升温至750-800°C，并在该温度下保温20-30min;再在30-40min的时间中升温至1100-1200°C，并在该温度下保温4_5h，即得钢包透气砖。
[0008]所述透气砖在特殊钢冶炼用钢包中的应用。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明中将蒙脱石与黑刚玉通过正硅酸丙酯预处理，使-S1-进入蒙脱石与黑刚玉中，与黑刚玉中的A1203形成结构稳定的化学键，镍离子在超声条件下进入分层的蒙脱石与黑刚玉中，经高温煅烧后还原为Ni，并与Al、0、S1、形成结构稳定的化学键，从而使其强度高、透气性好、热震稳定性强、耐冲刷、抗钢渣的渗透好和抗侵蚀性优异的特点。
【具体实施方式】
[0010]下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0011]实施例1
本发明实施例中，一种特殊钢冶炼用钢包透气砖，由以下按照重量份的原料组成:黑刚玉48份、硝酸镍5份、蒙脱石24份、酚醛树脂10份、正硅酸丙酯40份。
[0012]将黑刚玉、硝酸镍、蒙脱石、酚醛树脂分别粉碎、过200目筛，制得黑刚玉粉末、硝酸镍粉末、蒙脱石粉末、酚醛树脂粉末。将蒙脱石粉末与黑刚玉粉末混合并研磨30min，然后加入正硅酸丙酯，在50°C下加热搅拌处理20min，然后加入硝酸镍粉末以及蒙脱石质量8倍的去离子水，在50°C下加热搅拌20min后，并在该温度下进行超声处理50min，超声功率为800W，100°C下烘干即得预处理料。将预处理料与酚醛树脂粉末混合均匀，再加入原料总质量3%的去离子水，搅拌均匀后浇注成型，制得生坯;在55°C下带模养护1h后脱模;脱模后的还体在氢气氛围下在15min的时间内升温至110°C，并在该温度下保温1min;再在50min的时间内升温至400°C，并在该温度下保温Ih;然后将氢气换成氩气，在30min内升温至750°C，并在该温度下保温20min;再在30min的时间中升温至1100°C，并在该温度下保温4h，即得钢包透气砖。
[0013]本发明实施例所制得的特殊钢冶炼用钢包透气砖经检测:耐压强度为150-160MPa;抗折强度为27-32MPa; 1100°C水冷热震>45次;使用寿命>31次。
[0014]实施例2
本发明实施例中，一种特殊钢冶炼用钢包透气砖，由以下按照重量份的原料组成:黑刚玉56份、硝酸镍12份、蒙脱石32份、酚醛树脂18份、正硅酸丙酯48份。
[0015]将黑刚玉、硝酸镍、蒙脱石、酚醛树脂分别粉碎、过200目筛，制得黑刚玉粉末、硝酸镍粉末、蒙脱石粉末、酚醛树脂粉末。将蒙脱石粉末与黑刚玉粉末混合并研磨40min，然后加入正硅酸丙酯，在60°C下加热搅拌处理30min，然后加入硝酸镍粉末以及蒙脱石质量12倍的去离子水，在60°C下加热搅拌30min后，并在该温度下进行超声处理60min，超声功率为800W，105°C下烘干即得预处理料。将预处理料与酚醛树脂粉末混合均匀，再加入原料总质量4%的去离子水，搅拌均匀后浇注成型，制得生坯;在60°C下带模养护1h后脱模;脱模后的坯体在氢气氛围下在20min的时间内升温至120°C，并在该温度下保温20min;再在60min的时间内升温至450°C，并在该温度下保温1.5h;然后将氢气换成氩气，在40min内升温至800°C，并在该温度下保温30min;再在40min的时间中升温至1200°C，并在该温度下保温5h，SP得钢包透气砖。
[0016]本发明实施例所制得的特殊钢冶炼用钢包透气砖经检测:耐压强度为155-163MPa;抗折强度为28-33MPa ； 1100°C水冷热震>47次;使用寿命>32次。
[0017]实施例3
本发明实施例中，一种特殊钢冶炼用钢包透气砖，由以下按照重量份的原料组成:黑刚玉50份、硝酸镍7份、蒙脱石26份、酚醛树脂12份、正硅酸丙酯42份。
[0018]将黑刚玉、硝酸镍、蒙脱石、酚醛树脂分别粉碎、过200目筛，制得黑刚玉粉末、硝酸镍粉末、蒙脱石粉末、酚醛树脂粉末。将蒙脱石粉末与黑刚玉粉末混合并研磨35min，然后加入正硅酸丙酯，在55°C下加热搅拌处理25min，然后加入硝酸镍粉末以及蒙脱石质量10倍的去离子水，在55°C下加热搅拌25min后，并在该温度下进行超声处理55min，超声功率为800W，105°C下烘干即得预处理料。将预处理料与酚醛树脂粉末混合均匀，再加入原料总质量3.5%的去离子水，搅拌均匀后浇注成型，制得生坯;在58°C下带模养护1h后脱模;脱模后的还体在氢气氛围下在20min的时间内升温至115°C，并在该温度下保温15min;再在55min的时间内升温至425°C，并在该温度下保温1.2h;然后将氢气换成氩气，在35min内升温至775°C，并在该温度下保温25min;再在35min的时间中升温至1150°C，并在该温度下保温4.5h，即得钢包透气砖。
[0019]本发明实施例所制得的特殊钢冶炼用钢包透气砖经检测:耐压强度为160-170MPa;抗折强度为29-34MPa ； 1100°C水冷热震>49次;使用寿命>33次。
[0020]实施例4
本发明实施例中，一种特殊钢冶炼用钢包透气砖，由以下按照重量份的原料组成:黑刚玉54份、硝酸镍10份、蒙脱石30份、酚醛树脂16份、正硅酸丙酯46份。
[0021]将黑刚玉、硝酸镍、蒙脱石、酚醛树脂分别粉碎、过200目筛，制得黑刚玉粉末、硝酸镍粉末、蒙脱石粉末、酚醛树脂粉末。将蒙脱石粉末与黑刚玉粉末混合并研磨35min，然后加入正硅酸丙酯，在55°C下加热搅拌处理25min，然后加入硝酸镍粉末以及蒙脱石质量10倍的去离子水，在55°C下加热搅拌25min后，并在该温度下进行超声处理55min，超声功率为800W，105°C下烘干即得预处理料。将预处理料与酚醛树脂粉末混合均匀，再加入原料总质量3.5%的去离子水，搅拌均匀后浇注成型，制得生坯;在58°C下带模养护1h后脱模;脱模后的还体在氢气氛围下在20min的时间内升温至115°C，并在该温度下保温15min;再在55min的时间内升温至425°C，并在该温度下保温1.2h;然后将氢气换成氩气，在35min内升温至775°C，并在该温度下保温25min;再在35min的时间中升温至1150°C，并在该温度下保温4.5h，即得钢包透气砖。
[0022]本发明实施例所制得的特殊钢冶炼用钢包透气砖经检测:耐压强度为162-17 IMPa;抗折强度为30-35MPa ； 1100°C水冷热震>50次;使用寿命>34次。
[0023]实施例5
本发明实施例中，一种特殊钢冶炼用钢包透气砖，由以下按照重量份的原料组成:黑刚玉52份、硝酸镍9份、蒙脱石28份、酚醛树脂14、正硅酸丙酯44份。
[0024]将黑刚玉、硝酸镍、蒙脱石、酚醛树脂分别粉碎、过200目筛，制得黑刚玉粉末、硝酸镍粉末、蒙脱石粉末、酚醛树脂粉末。将蒙脱石粉末与黑刚玉粉末混合并研磨35min，然后加入正硅酸丙酯，在55°C下加热搅拌处理25min，然后加入硝酸镍粉末以及蒙脱石质量10倍的去离子水，在55°C下加热搅拌25min后，并在该温度下进行超声处理55min，超声功率为800W，105°C下烘干即得预处理料。将预处理料与酚醛树脂粉末混合均匀，再加入原料总质量3.5%的去离子水，搅拌均匀后浇注成型，制得生坯;在58°C下带模养护1h后脱模;脱模后的还体在氢气氛围下在20min的时间内升温至115°C，并在该温度下保温15min;再在55min的时间内升温至425°C，并在该温度下保温1.2h;然后将氢气换成氩气，在35min内升温至775°C，并在该温度下保温25min;再在35min的时间中升温至1150°C，并在该温度下保温4.5h，即得钢包透气砖。
[0025]本发明实施例所制得的特殊钢冶炼用钢包透气砖经检测:耐压强度为163-174MPa;抗折强度为32-35MPa ； 1100°C水冷热震>53次;使用寿命>38次。
[0026]对比例I
除不含有正硅酸丙酯外，其配方及制备过程与实施例5—致。
[0027]本对比例所制得的特殊钢冶炼用钢包透气砖经检测:耐压强度为90_95MPa;抗折强度为15_18MPa; 1100°C水冷热震>28次;使用寿命>20次。
[0028]对比例2
仅含有黑刚玉、正硅酸丙酯，其配方及制备过程与实施例5—致。
[0029]本对比例所制得的特殊钢冶炼用钢包透气砖经检测:耐压强度为60_63MPa;抗折强度为10_12MPa; 1100°C水冷热震>19次;使用寿命>16次。
[0030]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0031]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种特殊钢冶炼用钢包透气砖，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成:黑刚玉48-56份、硝酸镍5-12份、蒙脱石24-32份、酚醛树脂10-18份、正硅酸丙酯40-48份。2.根据权利要求1所述的特殊钢冶炼用钢包透气砖，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成:黑刚玉50-54份、硝酸镍7-10份、蒙脱石26-30份、酚醛树脂12-16份、正硅酸丙酯42-46份。3.根据权利要求2所述的特殊钢冶炼用钢包透气砖，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成:黑刚玉52份、硝酸镍9份、蒙脱石28份、酚醛树脂14、正硅酸丙酯44份。4.一种如权利要求1-3任一所述的特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成: 1)将黑刚玉、硝酸镍、蒙脱石、酚醛树脂分别粉碎、过200目筛，制得黑刚玉粉末、硝酸镍粉末、蒙脱石粉末、酚醛树脂粉末； 2)将蒙脱石粉末与黑刚玉粉末混合并研磨30-40min，然后加入正硅酸丙酯，在50-60°C下加热搅拌处理20-30min，然后加入硝酸镍粉末以及蒙脱石质量8-12倍的去离子水，在50-60°C下加热搅拌20-30min后，并在该温度下进行超声处理50-60min，超声功率为800W，100-105°C下烘干即得预处理料； 3)将预处理料与酚醛树脂粉末混合均匀，再加入原料总质量3-4%的去离子水，搅拌均匀后浇注成型，制得生坯;在55-60°C下带模养护1h后脱模;脱模后的坯体在氢气氛围下在15-20min的时间内升温至110-120°C，并在该温度下保温10-20min;再在50-60min的时间内升温至400-450°C，并在该温度下保温1-1.5h;然后将氢气换成氩气，在30-40min内升温至750-800°C，并在该温度下保温20-30min;再在30-40min的时间中升温至1100-1200°C，并在该温度下保温4_5h，即得钢包透气砖。5.如权利要求1-3任一所述的透气砖在特殊钢冶炼用钢包中的应用。
【文档编号】C04B35/101GK106007752SQ201610339312
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】魏倩
【申请人】魏倩