专利名称：一种中间包透气砖及其制备方法
技术领域：
本发明属于Al2O3-SiO2质耐火材料技术领域。尤其涉及一种Al2O3-SiO2中间包透气耐火材料及其方法。
背景技术：
通过安装在中间包底部的透气砖向钢液中吹氩进行搅拌，使成份和温度均匀，可以显著去除钢液中非金属夹杂物、微小颗粒和降低[O]含量，对钢水起到净化作用。
在透气材料的材质选择上，国内外普遍流行的是镁质与刚玉质两类。在使用中，因方镁石与方铁矿形成连续固溶体，所以镁质透气材料对含有氧化铁和氧化钙的碱性渣有较好的抵抗性，但镁质热膨胀系数大、弹性模量高、热震稳定性差，并且在使用时熔渣向方镁石晶粒间渗透，进而导致其结构剥落。相比之下，刚玉质透气砖具有良好的高温性能和抗热震稳定性等特点，但纯刚玉质透气塞在使用中抗侵蚀性能差，剥落掉块现象严重。
为进一步提高刚玉质透气材料抗渣侵蚀性能，多采用向基质中添加Cr2O3微粉措施。采用电熔刚玉为主要原料(ZL 95110026.2)，同时添加Cr2O3微粉烧结制成，Cr2O3与刚玉细粉形成铝铬固溶体，与其他杂质则形成含铬的玻璃相，呈孤岛状充填于铬刚玉晶体之间，这种高粘度的含铬玻璃相对阻止渣的渗透非常有利，但过于致密的组织结构使热震稳定性劣化，且Cr2O3在高温下易挥发，对环境有害。
为谋求透气材料的抗侵蚀与热震稳定性的综合平衡，采用了向基质中添加尖晶石(ZL94118264.9)、配合SiO2质原料(特开平10-251739)、加入Al2O3·ZrO2系原料(特开平10-280029)、添加锆莫来石细粉(特开平9-52168)、将Al2O3·ZrO2原料和MgO微粉同时加入(特开平9-268051)，使尖晶石、莫来石、锆莫来石构成透气塞的基质部分。在刚玉质骨料中添加莫来石或原位生成莫来石(Nobuyuki Mimure，Hironobu Toritani and Tatsuo Kawakami.GasPermeable Brick for the Refining in Steel Ladles[A].UNITE′89 Congress[C]，Vol.1，(1989)442-452)，可以提高材料的热震稳定性，但是由于SiO2的引入使其寿命降低。VladimirV.Primachenko等(Vladimir V.Primachenko Valery V.Martynenko and Vladimir A.Ustichenko.TheManufacturing Experience and Application in the Ukraine Mullite-corrundom Purging Plugs for theBlowing of Steel in the Ladles[A].UNITECR′2001 Congress[C]，(2001)490-493)研究了莫来石结合刚玉烧成透气砖，利用莫来石比刚玉膨胀系数小的特点来改善剥落性。
刚玉-莫来石质透气材料虽然有较好的透气性能，而且在某些方面的物化性能也能很好的适应在中间包的使用环境，但由于其弥散型结构的透气方式，强度较低。
发明内容
本发明的任务是提供一种具有优良的抗热震、抗渣侵蚀、抗冲刷性、对环境无污染的、增强效果好、能提高耐火透气浇注料的强度，同时可改善透气性能的中间包透气砖及其制备方法。
为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是按重量百分含量将76～85％刚玉、5～20％莫来石、2～10％结合剂、1～5％硅微粉的原料混合，外加0.05～0.20％分散剂、7～9％水、5～20％干凝胶粉、1～5％AlF3，搅拌6～8分钟，浇注成型，经110℃×24h干燥，1200～1400℃×3h烧成。其中所述的干凝胶粉为溶胶-凝胶莫来石前驱体所制得的凝胶，在110℃×24h条件下烘干；分散剂是三聚磷酸钠、六偏磷酸钠按重量比为2∶1混合。
所述原料的刚玉的Al2O3含量≥95％、莫来石的Al2O3含量≥65％、结合剂的Al2O3含量≥70％、硅微粉的SiO2含量≥88％。原料的颗粒级配是，刚玉为2～0.15mm、莫来石为1～0.088mm、结合剂为≤10μm、硅微粉为≤1μm。
所述的结合剂为Alphabond、ρ-Al2O3、铝凝胶粉、铝镁凝胶粉中的一种、或为两种、或为两种以上的组合。
本发明采用刚玉和莫来石为主要原料，选择氧化铝结合剂，通过优化配料组成及调整颗粒级配，制造的刚玉-莫来石质透气砖具有高耐用性和优良的抗热震、抗渣侵蚀及抗钢水冲刷性能并对环境无污染等优点。引入的干凝胶粉，配合一定的催化剂，所生成的莫来石晶须可以进一步提高强度，形成微气孔改善透气性能。
具体实施例方式
实施例中间包刚玉-莫来石质透气砖的制备方法是，其组分的重量百分含量将Al2O3含量≥99.8％的板状刚玉为77～83％、Al2O3含量≥71％的莫来石为10～15％、Al2O3含量≥74.5％的ρ-Al2O3结合剂为3～6％、SiO2含量≥95％的硅微粉1～3％的原料混合，按上述配比的原料外加7.8％的水、0.1～0.15％的分散剂、干凝胶粉11％～14％、3～5％的AlF3，搅拌6～7分钟后浇注成型，然后经110℃×24h干燥，1200℃×3h烧成。干凝胶粉为溶胶-凝胶莫来石前驱体所制得的凝胶，在110℃×24h条件下烘干。
各组分的颗粒级配刚玉2～0.15mm，莫来石1～0.088mm，ρ-Al2O3结合剂为≤10μm，硅微粉≤1μm。
其实测理化指标显气孔率为110℃×24h 20％，1200℃×3h 27％；体积密度为110℃×24h 2.5g/cm3，1200℃×3h 2.5g/cm3；耐压强度为110℃×24h 13MPa，1200℃×3h 16MPa；常温抗折强度为110℃×24h 4.8MPa，1200℃×3h 4.9MPa；线变化率为1200℃×3h烧后0.10％；常温透气度为110℃×24h 109毫达因，1200℃×3h 277毫达因，1500℃×3h 318毫达因。
比较例 采用(以重量百分含量)Al2O3含量≥99.8％的板状刚玉为70～76％，Al2O3含量≥71％的莫来石为16～21％，Al2O3含量≥74.5％的ρ-Al2O3结合剂为3～6％，SiO2含量≥95％的硅微粉1～3％的原料混合。÷外加7％的水、0.1～0.15％的分散剂，搅拌6～7分钟后浇注成型，然后经110℃×24h干燥，≥1200℃×3h烧成。
各组分的颗粒级配刚玉2～0.15mm，莫来石1～0.088mm，结合剂ρ-Al2O3为≤10μm，硅微粉≤1μm。
其实测理化指标显气孔率为110℃×24h 28％，1500℃×3h 30％；体积密度为110℃×24h 2.6g/cm3，1500℃×3h 2.7g/cm3耐压强度为110℃×24h 14MPa，1500℃×3h 21MPa；常温抗折强度为110℃×24h 2.7MPa，1500℃×3h 5.3MPa；线变化率为1500℃×3h烧后-0.36％常温透气度为110℃×24h 91毫达因，1200℃×3h 140毫达因，1500℃×3h 154毫达因。
权利要求
1.一种中间包透气砖的制备方法，其特征在于按重量百分含量将76～85％刚玉、5～20％莫来石、2～10％结合剂、1～5％硅微粉的原料混合，外加0.05～0.20％分散剂、7～9％水、5～20％干凝胶粉、1～5％AlF3，搅拌6～8分钟，浇注成型，经110℃×24h干燥，1200～1400℃×3h烧成。
2.根据权利要求1所述的中间包透气砖的制备方法，其特征在于所述原料的主要化学成分为，刚玉的Al2O3含量≥95％、莫来石的Al2O3含量≥65％、结合剂的Al2O3含量≥70％、硅微粉的SiO2含量≥88％。
3.根据权利要求1或2所述的中间包透气砖的制备方法，其特征在于所述原料的颗粒级配是，刚玉为2～0.15mm、莫来石为1～0.088mm、结合剂为≤10μm、硅微粉为≤1μm。
4.根据权利要求1或2所述的中间包透气砖的制备方法，其特征在于所述的结合剂为Alphabond、ρ-Al2O3、铝凝胶粉、铝镁凝胶粉中的一种、或为两种、或为两种以上的组合。
5.根据权利要求1或2所述的中间包透气砖的制备方法，其特征在于所述的分散剂是三聚磷酸钠、六偏磷酸钠按重量比为2∶1混合。
6.根据权利要求1或2所述的中间包透气砖的制备方法，其特征在于所述的干凝胶粉为溶胶-凝胶莫来石前驱体所制得的凝胶，在110℃×24h条件下烘干。
7.根据权利要求1～6所述的中间包透气砖的制备方法所制备的中间包透气砖。
全文摘要
本发明涉及一种Al
文档编号C04B35/10GK1699267SQ20051001894
公开日2005年11月23日 申请日期2005年6月17日 优先权日2005年6月17日
发明者顾华志, 汪厚植, 朱永军 申请人:武汉科技大学