专利名称：一种透气砖及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种透气砖及其制备方法，属于耐火材料的技术领域。
背景技术：
20世纪末，钢铁冶炼领域发展起来的一项去除钢液中杂质的技术，即钢包底部安装透气砖吹气技术，其原理为在钢包底部安装透气砖，从透气砖底部向钢包中吹入氧气或其他气体，一方面将钢水中的碳等杂质进一步降低，另一方面吹入的气体在钢水中自下往上流动，对钢水进行搅拌，从而提高冶炼的效率。透气砖在该过程中起着关键作用，其主要由耐火材料制备而成，必须具有良好的透气性能、较高的耐高温强度和抗渣渗透能力。
中国专利文献CN100564309C (200710129742. 4)公开了一种中间包用弥散式镁质透气砖，其由镁砂颗粒、镁砂粉、氧化铝微粉和结合剂按要求重量份比例组成，经混练、成型、干燥、烧成等工艺制成；中间包用弥散式镁质透气砖气孔分布均匀，透气性好，抗侵蚀性及抗冲刷性强。但现有的透气砖一般存在不抗渣渗透和容易熔损剥落的缺点，使用寿命较短，烧结温度较高，生产能耗较大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种透气砖及其制备方法。本发明的技术方案如下一种透气砖,原料重量份组成如下(I)致密电熔刚玉粒径范围8 5mm 14 18份(2)烧结板状刚玉粒径范围6 3mm 28 32份粒径范围3 1_ 15 21份粒径范围1 ^Omm 15 21份100 目6 10 份(3)烧结尖晶石 100目2 6份(4)电熔镁砂200目O. 5 2份(5)活性氧化铝微粉粒度彡4. 5 μ m 3 6份(6)工业三氧化二铬粒度< 5 μ m 2 4份(7)富铝尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m 9 15份(8)纯铝酸钙水泥2 4份(9) SM 减水剂O. 16 O. 25 份SN-2 减水剂O. 03 O. 06 份(10)喷雾铝粉 60-150 目O. 025 份(11)丙绝纤维0 0.03 X. 4.mniO. 06 O. 07 份。根据本发明，优选的，所述的透气砖，原料重量份组成如下(I)致密电熔刚玉粒径范围8 5mm 15 17份
(2)烧结板状刚玉粒径范围6 3mm 28 30份粒径范围3 1_ 16 19份粒径范围I 0_ 16 21份100 目7 9 份(3)烧结尖晶石100目 4 6份(4)电熔镁砂200目 I 1. 5份(5 )活性氧化铝微粉粒度< 4. 5 μ m 4 5份 (6)工业三氧化二铬粒度< 5 μ m2 4份(7)富铝尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m 1Γ13份(8)纯铝酸钙水泥2 4份(9) SM 减水剂O. 16 O. 25 份SN-2 减水剂O. 03 O. 06 份(10)喷雾铝粉60-150 目O. 025 份(11)丙绝纤维0 0.03 X 4mmO. 06 O. 07 份。根据本发明，优选的，所述的透气砖，原料重量份组成如下(I)致密电熔刚玉粒径范围8 5mm 15份(2)烧结板状刚玉粒径范围6 3mm 28份粒径范围3 Imm 19份粒径范围f 0_ 21份100 目7. 5 份(3)烧结尖晶石100目 6份(4)电熔镁砂200目 I份(5 )活性氧化铝微粉粒度< 4. 5 μ m 4份(6 )工业三氧化二铬粒度彡5 μ m4份(7)富铝尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m 12份(8)纯铝酸钙水泥2. 5份(9) SM 减水剂O. 2 份SN-2 减水剂O. 04 份(10)喷雾铝粉60-150 目O. 025 份(11)丙纶纤维0 0.03 X 4mmO. 06 份。根据本发明，优选的，所述的致密电熔刚玉成分指标为=Al2O3 ^ 98. 8%，Na2CHK2O彡O. 3%, Ca0+Si02+Mg0+Fe203 ( O. 1% ；所述的烧结板状刚玉成分指标为=Al2O3彡99. 0%，Na2O ( O. 3%，SiO2 ( O. 1%，Fe2O3 (O. 1% ；所述的烧结尖晶石成分指标为A1203+Mg0彡97. 5%Mg0 24. 5 27%，Na2CHK2O彡O. 3%，Ca0+Si02+Fe203 ( 1% ；所述的电熔镁砂成分指标为MgO彡97. %，SiO2 (1. 2%，CaO (1. 2% ；所述的活性氧化铝微粉成分指标为=Al2O3 ^ 99. 0%，Na2CHK2O ( O. 3%, SiO2 ( O. 1%，Fe2O3 ( O. 1% ；
所述的工业三氧化二铬成分指标为Cr203≥97. 0%，SiO2 ≤O. 5%，Fe2O3 ≤O. 3% ；所述的富铝尖晶石微粉成分指标为A1203+Mg0≥97. 5%Mg0 :8 12%，Na2CHK2O ≤ O. 3% ； 所述的纯铝酸钙水泥成分指标为A1203≥70%, CaO ≤ 28%，Si02+Na20+Fe203 ≤2%，耐火度≥ 1750°C，凝固指标为初凝≥1. 5h，终凝≤ 6h。根据本发明，优选的，所述的SM减水剂的减水率≥20%,所述的SN-2减水剂的减水率≥16%。根据本发明，优选的，所述的喷雾铝粉A1≥98%，粒度60-150目筛余量< 10%。本发明透气砖的制备方法，步骤如下( I)将上述重量份的组分混合均匀得固体物料；( 2 )加入固体物料总质量4°/Γ8%的水混合均匀，得混合浆料；(3)将混合浆料加入模具中振动成型后，静置4 5h ；(4)脱模，静置养护3 4天后，15(T550°C烘干；(5) 120(Tl55(TC烧结45 48h后，自然冷却至室温，即得。本发明所述步骤(3)中的模具为本领域常规设备，优选的模具为钢铸件，圆锥台结构；模具内侧竖直设置有O. 16^0. 19mm后的PVC薄片，薄片竖直长度与模具相同。PVC薄片在透气砖烘干及煅烧过程中燃烧消失，在透气砖四周形成竖直方向的细小夹缝，更有利于向钢包中吹入气体。根据本发明，优选的，所述的步骤(4)中养护条件为室温，空气相对湿度为70 90%。根据本发明，优选的，所述的步骤(4)中烘干方式为从室温以任意速率升温至150°C后；以15°C /h的速率升温至180°C，保温5h ;以12°C /h的速率升温至320°C，保温5h ;以20°C /h的速率升温至550°C，保温5h ;以10°C /h的速率冷却至120°C。根据本发明，优选的，所述的步骤(5)中烧结方式为从室温以20(T300 °C /h的速率升温至1200 V ；以4(T50 °C /h的速率升温至1450°C，保温3h ;以8(Tl00°C /h的速率升温至1550°C，保温5h ;以8(Tl00°C /h的速率冷却至1200°C ;随炉温自然冷却至120°C。本发明有如下有益效果1、本发明的透气砖，抗压能力强，耐压强度能达40Mpa以上；使用寿命长，一块透气砖能够使用90次以上。2、本发明透气砖耐高温强度大，抗渣渗透和抗熔损剥落性能优。3、本发明透气砖的烧结温度低，仅1200 1550°C，能耗小。4、本发明透气砖清洁无污染，制备工艺简单、环保。5、随着烧结板状刚玉粒径的减小透气砖气孔平均直径减小，而显气孔率增加，耐压强度增大；本发明使用不同粒径的烧结板状刚玉制备透气砖，使得制备的透气砖显气孔率和耐压强度达到最优。
具体实施例方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限由此。实施例所用原料均为常规市购产品。其中，致密电熔刚玉A1203彡 98. 8%, Na2CHK2O ( O. 3%, Ca0+Si02+Mg0+Fe203 ( O. 1%，显气孔率< 4%，三门峡电熔刚玉有限责任公司有售。烧结板状刚玉=Al2O3彡 99. 0%，Na2O ( O. 3%，SiO2 ( O. 1%，Fe2O3 ( O. 1%，体积密度彡3. 6g/cm3,青岛美铝有限公司有售。烧结尖晶石A1203+Mg0彡 97. 5%Mg0 :24. 5 27%，Na2CHK2O ( O. 3%,Ca0+Si02+Fe203 ( 1%，体积密度=3. 26g/cm3,开封特耐股份有限公司有售。 电熔镁砂=MgO彡 97. %，SiO2 (1. 2%，CaO (1. 2%，体积密度=3. 5g/cm3，辽宁鑫荣矿业集团有限公司有售。活性氧化铝微粉=Al2O3彡 99. 0%, Na2CHK2O ( O. 3%, SiO2 ( O. 1%，Fe2O3 ( O. 1%，开封市高达新型耐火材料厂有售。工业三氧化二铬=Cr2O3彡97. 0%，SiO2 ( O. 5%，Fe2O3 ( O. 3%，天津市碧龙化学有限责任公司有售。富铝尖晶石微粉A1203+Mg0彡97. 5%Mg0 :8 12%，Na2CHK2O ( O. 3%,宜兴市东盛窑业新材料有限公司有售。纯铝酸钙水泥=Al2O3彡 70%, CaO 彡 28%, Si02+Na20+Fe203 彡 2%,耐火度彡 1750°C，初凝彡1. 5h，终凝彡6h，一天耐压彡30Mpa，拉法基铝酸盐(中国)公司有售。SM减水剂减水率> 20%,苏州混凝土水泥制品研究院有售。SN-2减水剂减水率彡16%，上海五四助剂厂有售。喷雾铝粉A1 ^ 98%，粒度60-150目筛余量< 10%，江苏江南铁合金厂有售。丙纶纤维熔点< 165°C，辽宁石油化纤公司有售。实施例1 :一种透气砖,原料重量份组成为①致密电熔刚玉粒径范围8 5mm 14份②烧结板状刚玉粒径范围6 3mm 28份粒径范围3 1_ 15份粒径范围I Omm 15份100 目6 份③烧结尖晶石100目 2份④电熔镁砂200目 O. 5份⑤活性氧化铝微粉粒度< 4. 5 μ m 3份⑥工业三氧化二铬粒度< 5 μ m2份⑦富铝尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m 9份⑧纯铝酸钙水泥2份⑨SM减水剂O. 16份SN-2 减水剂O. 03 份⑩喷雾铝粉60-150目 O. 025份 丙纶纤维00.03 X 4mmO. 06 份；
制备步骤如下(I)将上述重量份的组分混合均匀得固体物料；( 2 )加入固体物料总质量4%的水混合均匀，得混合浆料；(3)将混合浆料加入模具中振动成型后，静置4 5h ;所述的模具为钢铸件，圆锥台结构；模具内侧竖直设置有O. 16mm后的PVC薄片，薄片竖直长度与模具相同； (4)脱模，在室温、空气相对湿度为90%条件下静置养护3天后，烘干；烘干方式为从室温以任意速率升温至150°C后；以15°C /h的速率升温至180°C，保温5h ;以12°C /h的速率升温至320°C，保温5h ;以20°C /h的速率升温至550°C，保温5h ;以10°C /h的速率冷却至120。。；(5) 120(Tl550°C烧结 45 48h，烧结方式为从室温以200°C /h的速率升温至1200°C ;以40°C /h的速率升温至1450°C，保温3h ;以80°C /h的速率升温至1550°C，保温5h ;以80°C /h的速率冷却至1200°C ;随炉温自
然冷却至室温；即得。本实施例制备的透气砖，理化性能指标如下(15000C X 3h)
抗折强度(MPa)彡8
耐压强度(MPa)彡40
体积密度(g/m3)彡3
显气孔率(％)彡20
线变化率(％)0-+0.5实施例2:—种透气砖,原料重量份组成为①致密电熔刚玉粒径范围8 5mm 18份②烧结板状刚玉粒径范围6 3mm 32份粒径范围Tlmm 21份粒径范围I Omm 21份100 目10 份③烧结尖晶石 100目6份④电熔镁砂200目2份⑤活性氧化铝微粉粒度彡4. 5 μ m 6份⑥工业三氧化二铬粒度< 5 μ m 4份⑦富铝尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m 15份⑧纯铝酸钙水泥4份⑨SM减水剂O. 25份SN-2 减水剂O. 06 份⑩喷雾铝粉 60-150目O. 025份 丙纶纤维00.03 X 4mmO. 07 份；制备步骤同实施例1，不同的是步骤(2)中加入固体物料总质量8%的水。实施例3
—种透气砖,原料重量份组成为①致密电熔刚玉粒径范围8 5mm15份②烧结板状刚玉粒径范围6 3mm28份粒径范围3 Imm 16份粒径范围I Omm 16份100 目7 份③烧结尖晶石 100目4份④电熔镁砂 200目I份
⑤活性氧化铝微粉粒度彡4. 5 μ m4份⑥工业三氧化二铬粒度< 5 μ m2份⑦富铝尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m11份⑧纯铝酸钙水泥2份⑨SM减水剂O. 16份SN-2 减水剂O. 03 份⑩喷雾铝粉 60-150目O. 025份 丙纶纤维00.03 X 4mmO. 07 份；制备步骤同实施例1。实施例4:—种透气砖,原料重量份组成为①致密电熔刚玉粒径范围8 5mm15份②烧结板状刚玉粒径范围6 3mm28份粒径范围3 Imm 19份粒径范围I Omm 21份100 目7. 5 份③烧结尖晶石 100目6份④电熔镁砂 200目I份⑤活性氧化铝微粉粒度彡4. 5 μ m4份⑥工业三氧化二铬粒度< 5 μ m4份⑦富铝尖晶石微粉粒度彡4. 5 μ m12份⑧纯铝酸钙水泥2. 5份⑨SM减水剂O. 2份SN-2 减水剂O. 04 份⑩喷雾铝粉 60-150目O. 025份 丙纶纤维00.03 X 4mmO. 06 份；制备步骤同实施例1。
权利要求
1.一种透气砖，其特征在于，原料重量份组成如下(1)致密电熔刚玉粒径范围8 5mm14 18份(2)烧结板状刚玉粒径范围6 3mm28 32份粒径范围3 Imm 15 21份 粒径范围I Omm 15 21份 100目6 10份(3)烧结尖晶石100目2飞份(4)电熔镁砂200目0. 5^2份(5 )活性氧化铝微粉粒度< 4. 5 ü m 3飞份(6)工业三氧化二铬粒度<5 iim 2 4份(7)富铝尖晶石微粉粒度彡4.5um 9^15份(8)纯铝酸钙水泥2 4份(9)SM减水剂0.16 0.25份SN-2减水剂0. 03 0. 06份(10)喷雾铝粉60-150目0.025份(11)丙纶纤维00.03 X 4mm0. 06 0. 07 份。
2.根据权利要求I所述的透气砖，其特征在于，原料重量份组成如下(1)致密电熔刚玉粒径范围8 5mm15 17份(2)烧结板状刚玉粒径范围6 3mm28 30份粒径范围3 Imm 16 19份 粒径范围1 Omm 16 21份 100目7 9份(3)烧结尖晶石100目4 6份(4)电熔镁砂200目I I. 5份(5 )活性氧化铝微粉粒度< 4. 5 ü m 4飞份(6)工业三氧化二铬粒度<5 iim 2 4份(7)富铝尖晶石微粉粒度<4.5iim If 13份(8)纯铝酸钙水泥2 4份(9)SM减水剂0.16 0.25份SN-2减水剂0. 03 0. 06份(10)喷雾铝粉60-150目0.025份(11)丙绝纤维00.03 X 4mm0. 06 0. 07 份。
3.根据权利要求I所述的透气砖，其特征在于，原料重量份组成如下(1)致密电熔刚玉粒径范围8 5mm15份(2)烧结板状刚玉粒径范围6 3mm28份粒径范围3 Imm 19份 粒径范围I Omm 21份 100目7. 5份(3)烧结尖晶石100目6份(4)电熔镁砂200目(5)活性氧化铝微粉粒度<4. 5 μ m(6)工业三氧化二铬粒度<5 μ m(7)富铝尖晶石微粉粒度彡4.5 μ m(8)纯铝酸钙水泥(9)SM减水剂SN-2减水剂(10)喷雾铝粉60-150目(11)丙绝纤维00.03 X 4mmO. 04 份 O. 025 份 O. 06 份。I份 4份 4份 12份 2. 5份 O. 2份
4.一种权利要求f 3任一项所述的透气砖的制备方法，步骤如下(1)将上述重量份的组分混合均匀得固体物料；(2)加入固体物料总质量49Γ8%的水混合均匀，得混合浆料；(3)将混合浆料加入模具中振动成型后，静置4 5h；(4)脱模，静置养护3 4天后，15(T550°C烘干；(5)120(Tl550°C烧结45 48h后，自然冷却至室温，即得。
5.根据权利要求4所述的透气砖的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的模具为钢铸件，圆锥台结构；模具内侧竖直设置有O. 16^0. 19mm后的PVC薄片，薄片竖直长度与模具相同。
6.根据权利要求4所述的透气砖的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中养护条件为室温，空气相对湿度为7(Γ90%。
7.根据权利要求4所述的透气砖的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中烘干方式为从室温以任意速率升温至150°C后；以15°C /h的速率升温至180°C，保温5h ;以12°C / h的速率升温至320°C，保温5h ;以20°C /h的速率升温至550°C，保温5h ;以10°C /h的速率冷却至120°C。
8.根据权利要求4所述的透气砖的制备方法，其特征在于，所述的步骤(5)中烧结方式为从室温以20(T30(TC /h的速率升温至1200°C ;以4(T50°C /h的速率升温至1450°C，保温3h ;以8(Tl00°C /h的速率升温至1550°C，保温5h ；以8(Tl00°C /h的速率冷却至1200°C ； 随炉温自然冷却至120°C。
全文摘要
本发明涉及一种透气砖及其制备方法，该透气砖原料组成为致密电熔刚玉、烧结板状刚玉、烧结尖晶石、电熔镁砂、活性氧化铝微粉、工业三氧化二铬、富铝尖晶石微粉、纯铝酸钙水泥、SM减水剂和SN-2减水剂、喷雾铝粉和丙纶纤维。本发明还涉及一种透气砖的制备方法。本发明的透气砖，抗压能力强，使用寿命长，一块透气砖能够使用90次以上；耐高温强度大，抗渣渗透和抗熔损剥落性能优；烧结温度低，仅1200~1550℃，能耗小；清洁无污染，制备工艺简单、环保。
文档编号C04B35/622GK103011865SQ20121057158
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者郭树杰, 郭宁 申请人:潍坊华强耐火材料有限公司