本发明属于冶金设备技术领域，具体涉及一种含新型透气砖的倾转式钢包。
背景技术：
钢水的纯净程度直接影响铸件质量，钢水中氧化物、夹杂物、气体等杂质的含量直接影响铸件材质性能。为保证钢水以纯净状态形成铸件，除在熔炼炉内进行精炼净化以外，在钢水倒入钢包过程中，会出现夹渣、夹杂、夹气、氧化等有害影响，有必要对钢包进行改进，提高钢水净化效果。目前通用的钢包内钢水净化方法有三种：1.大型、连铸方面采用中间包进行炉外精炼，这种方法不适合于多品种小批量铸件的生产，且能耗高、占地大；2.传统的做法大都采用钢水在包中被动静置的方法，由钢水中的钢渣、氧化物通过密度差异自动上浮，气体通过聚合形成足够压力后上浮，钢水净化效果并不理想；3.通过钢包内插管吹氧的方法进行，存在对钢水中化学成分形成影响、增加氧化物、操作不方便等缺陷。
钢包透气砖作为炉外精炼底吹氩工艺中关键的功能元件，它的使用性能对保证炉外精炼工艺的可靠性和安全性起着至关重要的作用。由于特殊的使用条件和功能要求，钢包透气砖作业条件十分苛刻主要包括：转炉或电炉出钢时，于烘烤温度(1000℃左右)瞬间接钢(1600℃左右)受到的热震冲击作用；精炼吹气时须承受高速气流造成的冲刷和热震作用；钢包维护吹氧时的熔蚀和反吹气体所引起的热震作用；钢包在接钢—精炼—浇铸—维护的循环操作使用过程中温度的周期性变化引起的热震作用等。所以，热震破坏是引起钢包透气砖损毁的主要原因之一。
目前，由于钢包趋于大型化的发展，熔炼温度和熔炼时间都相继有所提高，使耐火材料在使用过程中所承受的环境越来越苛刻，因此需要进一步改善透气砖的性能，以满足当代炼钢工艺和炼钢技术对透气砖的要求。
因此，如何改善传统透气砖抗渣侵蚀和抗热震性差，以及力学性能和透气性不佳的缺点，以获取更高综合性能的透气砖，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种含新型透气砖的倾转式钢包，以解决上述问题。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种含新型透气砖的倾转式钢包，包括包体，包体上设置有浇筑手摇系统，包体内设置有包衬，该包衬包括衬砖、砂层、保温板，其中，衬砖底部还设置有透气砖，透气砖进气口依次通过钢管、软管与氩气瓶连接，所述的透气砖，包括以下原料：镁白云石砂、锰渣、氢氧化铝、硝酸锌、纳米活性白土、玉米杆碎物、碳酸氢钾粉末、碳酸钙粉末。
进一步地，所述钢管为无缝不锈钢管。
进一步地，所述软管为pu软气管。
进一步地，所述无缝不锈钢管通过快速接头与pu软气管连接。
进一步地，所述氩气瓶规格为13.1kg、15mpa。
进一步地，所述的透气砖，以重量份为单位，包括以下原料：镁白云石砂46-82份、锰渣23-34份、氢氧化铝35-68份、硝酸锌12-18份、纳米活性白土10-14份、玉米杆碎物6-10份、碳酸氢钾粉末5-8份、碳酸钙粉末9-16份。
进一步地，所述的透气砖，以重量份为单位，包括以下原料：所述的透气砖，以重量份为单位，包括以下原料：镁白云石砂74-82份、锰渣32-34份、氢氧化铝45-68份、硝酸锌15-18份、纳米活性白土13-14份、玉米杆碎物9-10份、碳酸氢钾粉末7-8份、碳酸钙粉末12-16份。
进一步地，所述的透气砖，以重量份为单位，包括以下原料：镁白云石砂74份、锰渣32份、氢氧化铝45份、硝酸锌15份、纳米活性白土13份、玉米杆碎物9份、碳酸氢钾粉末7份、碳酸钙粉末12份。
进一步地，所述透气砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳酸钙粉末、玉米杆碎物、碳酸氢钾粉末混合球磨后，过筛，得添加料；
(2)将镁白云石砂、锰渣、氢氧化铝、硝酸锌混合球磨后，过筛，得混合料a，向混合物中加入105-185份水和步骤(1)制得的添加料，搅拌混合后，在加入纳米活性白土混合均匀，得混合料b，将混合料b移入模具中，振动成型，得坯料；
(3)将坯料恒温避光养护后，脱模，将脱模后的坯料移入煅烧炉煅烧，冷却至室温后，得透气砖坯料；
(4)将透气砖坯料移入烧结炉中于氩气保护状态下烧结，冷却至室温后，出料，得一次烧结透气砖；
(5)将一次烧结透气砖与处理液按质量比1-8：1-12混合，浸泡，过滤，干燥，得预处理一次烧结透气砖，将预处理一次烧结透气砖移入烧结炉中，先于氮气保护状态下低温炭化，再于高温下，高温烧结，得二次烧结透气砖；
(6)将二次烧结砖与水按质量比1-7：1-13混合，并向水中通入二氧化碳，浸泡，过滤，干燥，得透气砖成品。
进一步地，步骤(5)中所述处理液的制备方法，包括以下步骤：
(a)将桃胶与60℃的水按质量比1-13：1-18混合，并加入氢氧化钙，直至有晶体析出，过滤，得滤液；
(b)将滤液与氟化钠按质量比1-12：1-3混合，并加入滤液质量0.1-0.2倍的纳米铁粉，超声振荡，制得处理液。
本发明具有以下有益效果：
(1)与现有技术相比，本发明在钢包底部合理设置透气砖，通过注入惰性压力气体，有助于钢水中的钢渣、氧化物等杂质迅速上浮，净化充分且有效避免钢水成分氧化和损失，操作简单灵活，维护方便，不需要更换出钢装置，特别适合于批量生产中小型铸件产品。
(2)本发明新型透气砖具有优异的抗热震性和抗渣侵蚀性特点，同时较之于传统透气砖其力学性能及透气性也显著提高，在钢包耐火材料行业的发展中具有广阔的前景。透气砖的制备技术原理如下：
1)镁白云石砂具有耐高温，抗浸蚀，化学稳定性好等优点，镁白云石砂具有较高的耐火度和抗金属氧化侵蚀能力，能有效的防止铸件产生化学粘砂，保证得到光洁的铸造表面和清晰的铸件轮廓。镁白云石砂在高温下膨胀缓慢，且小于变形，没有骤然膨胀的特点，铸件不易产主夹砂缺陷。
2)本发明对工业锰渣进行回收利用，采用氢氧化铝的原位分解，在高温下形成微通道网络，结合碳化物和硝酸锌实现锰渣中mn6+的高温原位反应解毒，并形成微小均匀分布的镁锰合金等复合结合及基质体系，能很好地抵抗低粘度和高侵蚀性钢渣，且热震稳定性优异；在使用时，贯通微通道网络具有合适的黏性和惯性阻力，不易渗渣，且主要由狭缝逸出的惰性气体，根据狭缝的阻力变化情况，特别是狭缝开始少量堵塞，部分会进入微通道网络，降低透气砖自身温差和气固界面温度梯度，同时狭缝堵塞处温度短时间增加而排堵，也利于热应力的释放，从而提高了透气砖的抗压强度和抗折强度保持率。
3)透气砖引入纳米活性白土后，透气砖内部形成分布均匀的微气孔，这能有效阻止使用过程中裂纹的继续扩散，从而提高透气砖韧性，减少剥落，达到提高使用寿命的目的，在使用中抵抗钢水侵蚀和冲刷的能力显著提升，浇钢完成后透气砖表面粘渣很少甚至不粘渣，抗剥落效果好，这样就减轻了现场工人的劳动强度，带来了良好的社会效益。
4)在制备透气砖时加入玉米杆碎物，首先，玉米杆碎物中的炭质在煅烧过程中可燃烧释放气体，从而使透气砖中的孔隙增加，进而使产品的透气性提高，其次，玉米杆碎物表面具有二氧化硅角质层，在二次烧结过程中，二氧化硅可反应生成碳化硅，吸附在透气砖内部的孔壁上，从而对透气砖的孔隙起到支撑作用，进而使产品的力学性能得到提高，并且由于碳化硅导热性能优异，在产品内部形成后可增加产品的导热性能，使得产品在使用过程中均匀受热，进而使产品的抗热震性能得到提高；
5)在制备透气砖时加入碳酸氢钾粉末和碳酸钙粉末，一方面，加入的碳酸氢钾粉末和碳酸钙粉末可在煅烧过程中，在坯料体系内部产生气体，使坯料内部富含孔隙，从而使产品的透气性进一步提高，另一方面，碳酸氢钾分解产生的二氧化碳可与碳酸钙分解产生的氧化钙在后续处理过程中在透气砖体系中形成碳酸钙，在使用过程中，碳酸钙可分解，从而使产品体系内的孔隙增大，进而使产品的抗渣侵蚀性得到提高。
【附图说明】
图1是本发明的倾转式钢包结构示意图。
图中，1为浇筑手摇系统，2为包体，3为包衬，4为透气砖，5为无缝不锈钢管，6为pu软气管，7为氩气瓶。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例1
如图1所示，一种含新型透气砖的倾转式钢包，包括包体2，包体2上设置有浇筑手摇系统1，包体2内设置有包衬3，该包衬3包括衬砖、砂层、保温板，其中，衬砖底部还设置有透气砖4，透气砖4进气口依次通过无缝不锈钢管5、快速接头、pu软气管6与氩气瓶7连接，其中，氩气瓶7规格为13.1kg、15mpa。
所述透气砖，以重量份为单位，包括以下原料：镁白云石砂74份、锰渣32份、氢氧化铝45份、硝酸锌15份、纳米活性白土13份、玉米杆碎物9份、碳酸氢钾粉末7份、碳酸钙粉末12份。
所述透气砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳酸钙粉末、玉米杆碎物、碳酸氢钾粉末混合球磨后，过筛，得添加料；
(2)将镁白云石砂、锰渣、氢氧化铝、硝酸锌混合球磨后，过筛，得混合料a，向混合物中加入150份水和步骤(1)制得的添加料，搅拌混合后，在加入纳米活性白土混合均匀，得混合料b，将混合料b移入模具中，振动成型，得坯料；
(3)将坯料恒温避光养护后，脱模，将脱模后的坯料移入煅烧炉煅烧，冷却至室温后，得透气砖坯料；
(4)将透气砖坯料移入烧结炉中于氩气保护状态下烧结，冷却至室温后，出料，得一次烧结透气砖；
(5)将一次烧结透气砖与处理液按质量比2：5混合，浸泡，过滤，干燥，得预处理一次烧结透气砖，将预处理一次烧结透气砖移入烧结炉中，先于氮气保护状态下低温炭化，再于高温下，高温烧结，得二次烧结透气砖；
所述处理液的制备方法，包括以下步骤：(a)将桃胶与60℃的水按质量比3：15混合，并加入氢氧化钙，直至有晶体析出，过滤，得滤液；
(b)将滤液与氟化钠按质量比6：2混合，并加入滤液质量0.1倍的纳米铁粉，超声振荡，制得处理液；
(6)将二次烧结砖与水按质量比4：9混合，并向水中通入二氧化碳，浸泡，过滤，干燥，得透气砖成品。
实施例2
如图1所示，一种含新型透气砖的倾转式钢包，包括包体2，包体2上设置有浇筑手摇系统1，包体2内设置有包衬3，该包衬3包括衬砖、砂层、保温板，其中，衬砖底部还设置有透气砖4，透气砖4进气口依次通过无缝不锈钢管5、快速接头、pu软气管6与氩气瓶7连接，其中，氩气瓶7规格为13.1kg、15mpa。
所述透气砖，以重量份为单位，包括以下原料：镁白云石砂48份、锰渣25份、氢氧化铝40份、硝酸锌12份、纳米活性白土10份、玉米杆碎物6份、碳酸氢钾粉末6份、碳酸钙粉末10份。
所述透气砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳酸钙粉末、玉米杆碎物、碳酸氢钾粉末混合球磨后，过筛，得添加料；
(2)将镁白云石砂、锰渣、氢氧化铝、硝酸锌混合球磨后，过筛，得混合料a，向混合物中加入108份水和步骤(1)制得的添加料，搅拌混合后，在加入纳米活性白土混合均匀，得混合料b，将混合料b移入模具中，振动成型，得坯料；
(3)将坯料恒温避光养护后，脱模，将脱模后的坯料移入煅烧炉煅烧，冷却至室温后，得透气砖坯料；
(4)将透气砖坯料移入烧结炉中于氩气保护状态下烧结，冷却至室温后，出料，得一次烧结透气砖；
(5)将一次烧结透气砖与处理液按质量比1：3混合，浸泡，过滤，干燥，得预处理一次烧结透气砖，将预处理一次烧结透气砖移入烧结炉中，先于氮气保护状态下低温炭化，再于高温下，高温烧结，得二次烧结透气砖；
所述处理液的制备方法，包括以下步骤：(a)将桃胶与60℃的水按质量比4：18混合，并加入氢氧化钙，直至有晶体析出，过滤，得滤液；
(b)将滤液与氟化钠按质量比9：2混合，并加入滤液质量0.2倍的纳米铁粉，超声振荡，制得处理液；
(6)将二次烧结砖与水按质量比4：13混合，并向水中通入二氧化碳，浸泡，过滤，干燥，得透气砖成品。
实施例3
如图1所示，一种含新型透气砖的倾转式钢包，包括包体2，包体2上设置有浇筑手摇系统1，包体2内设置有包衬3，该包衬3包括衬砖、砂层、保温板，其中，衬砖底部还设置有透气砖4，透气砖4进气口依次通过无缝不锈钢管5、快速接头、pu软气管6与氩气瓶7连接，其中，氩气瓶7规格为13.1kg、15mpa。
所述透气砖，以重量份为单位，包括以下原料：镁白云石砂82份、锰渣32份、氢氧化铝65份、硝酸锌17份、纳米活性白土14份、玉米杆碎物10份、碳酸氢钾粉末8份、碳酸钙粉末15份。
所述透气砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳酸钙粉末、玉米杆碎物、碳酸氢钾粉末混合球磨后，过筛，得添加料；
(2)将镁白云石砂、锰渣、氢氧化铝、硝酸锌混合球磨后，过筛，得混合料a，向混合物中加入185份水和步骤(1)制得的添加料，搅拌混合后，在加入纳米活性白土混合均匀，得混合料b，将混合料b移入模具中，振动成型，得坯料；
(3)将坯料恒温避光养护后，脱模，将脱模后的坯料移入煅烧炉煅烧，冷却至室温后，得透气砖坯料；
(4)将透气砖坯料移入烧结炉中于氩气保护状态下烧结，冷却至室温后，出料，得一次烧结透气砖；
(5)将一次烧结透气砖与处理液按质量比8：12混合，浸泡，过滤，干燥，得预处理一次烧结透气砖，将预处理一次烧结透气砖移入烧结炉中，先于氮气保护状态下低温炭化，再于高温下，高温烧结，得二次烧结透气砖；
所述处理液的制备方法，包括以下步骤：(a)将桃胶与60℃的水按质量比13：18混合，并加入氢氧化钙，直至有晶体析出，过滤，得滤液；
(b)将滤液与氟化钠按质量比10：3混合，并加入滤液质量0.2倍的纳米铁粉，超声振荡，制得处理液；
(6)将二次烧结砖与水按质量比7：12混合，并向水中通入二氧化碳，浸泡，过滤，干燥，得透气砖成品。
对比例1
与实施例1的制备透气砖工艺基本相同，唯有不同的是制备透气砖的原料中缺少锰渣、氢氧化铝、硝酸锌。
对比例2
与实施例1的制备透气砖工艺基本相同，唯有不同的是制备透气砖的原料中缺少锰渣。
对比例3
与实施例1的制备透气砖工艺基本相同，唯有不同的是制备透气砖的原料中缺少氢氧化铝。
对比例4
与实施例1的制备透气砖工艺基本相同，唯有不同的是制备透气砖的原料中缺少硝酸锌。
对比例5
洛阳某材料股份有限公司生产的透气砖。
将实例1-3所制得的透气砖及对比例1-5的透气砖进行力学性能、抗热震性检测，具体检测方法如下：
1.力学性能：按照yb/t5201对试件经110℃24h、1550℃3h热处理后常温耐压强度进行检测；
2.抗热震性：将试样在1100℃保温20min后，风冷15min，反复3次后测定其残余抗折强度，并计算热震后的抗折强度保持率；以热震后的抗折强度保持率(强度保持率＝热震后抗折强度/热震前抗折强度×100％)来评价材料的抗热震性；
将实例1-3所制得的透气砖及对比例5的透气砖进行透气性、抗渣侵蚀性检测，具体检测方法如下：
1.透气性：按照yb/t5200对试件经110℃24h、1550℃3h热处理后显气孔率进行检测；
2.抗渣侵蚀性：分别将试样装入1#-5#坩埚中，再取粒度<0.5mm的lf炉终渣装入1#-5#坩埚，每个坩埚的装渣量均为120g，在电炉中升温至1600℃保温4h后自然冷却至室温，然后取出试样并将试样对称切为两半，测量侵蚀深度；其值越小，则抗渣侵蚀性越好。
以上检测结果如下表所示：
由上表可知：(1)由实施例1-3和对比例5的数据可见，实施例1-3的透气砖的力学性能、抗热震性、透气性、抗渣侵蚀性均优于现有技术；同时由实施例1-3的数据可见，实施例1为最优实施例。
(2)由实施例1和对比例1-4的数据可见，锰渣、氢氧化铝、硝酸锌在制备透气砖中起到了协同作用，协同提高了透气砖的抗压强度和抗折强度保持率，这可能是：对工业锰渣进行回收利用，采用氢氧化铝的原位分解，在高温下形成微通道网络，结合碳化物和硝酸锌实现锰渣中mn6+的高温原位反应解毒，并形成微小均匀分布的镁锰合金等复合结合及基质体系，能很好地抵抗低粘度和高侵蚀性钢渣，且热震稳定性优异；在使用时，贯通微通道网络具有合适的黏性和惯性阻力，不易渗渣，且主要由狭缝逸出的惰性气体，根据狭缝的阻力变化情况，特别是狭缝开始少量堵塞，部分会进入微通道网络，降低透气砖自身温差和气固界面温度梯度，同时狭缝堵塞处温度短时间增加而排堵，也利于热应力的释放，从而提高了透气砖的抗压强度和抗折强度保持率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。