一种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖及座砖模具的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖及座砖模具，属炼钢 耐火材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 钢包是炼钢装运钢水和LF、RH等炉外精炼的基本容器，透气砖是向钢水内吹入氩 气的透气元件，有外装式和整体透气砖两种，而透气砖座砖是定位外装式透气砖、置于钢包 包底内衬耐火材料元件。目前，现有技术生产的钢包透气座座砖寿命低，是影响钢包工作衬 耐火材料寿命和成本的几个关键共性技术难题之一。现有技术生产的钢包透气砖座砖存在 以下问题和不足：（1)透气砖座砖本体的上部、下部采用相同品级的浇注料浇注成型，性价 比低，使用寿命低；（2)钢包透气砖座砖本体与安装孔采用两种材质和机压、浇注两次成型 工艺，工艺复杂，生产成本高。（3)目前的座砖多为方砖，由于方砖壁厚不均匀，会产生热应 力，导致座砖部分部位缩孔、变形、裂纹，使座砖使用寿命缩短。
[0003] 中国专利文献CN202097397U(申请号=201120136171. 9)公开了一种复合透气砖 座砖，属冶金设备用耐火材料，包括上部座砖、下部座砖，其中，下部座砖的高度要略低于工 业上规定的透气砖残余砖芯的高度，在透气砖投入使用时，上部座砖采用铬刚玉、板刚玉、 锆刚玉、白刚玉、棕刚玉等高档材料制备；下部座砖采用低档材料制备，与座砖整体全部采 用高档材料制备相比较，生产成本大幅降低，该专利制备的复合透气砖座砖存在以下不足： 一是在使用和烧洗过程中，钢水、钢渣沿透气砖与透气砖座砖之间的环缝渗入，加剧了透气 砖、透气砖座砖的侵蚀，影响使用寿命；二是制备上部座砖采用铬刚玉、板刚玉、锆刚玉、白 刚玉、棕刚玉等高档材料制备，能提高其抗侵蚀性能，但其热震稳定性差，易发生裂纹、断裂 问题，使该实用新型的复合透气砖座砖使用寿命缩短。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本实用新型提供一种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座 砖，该钢包透气砖座砖生产成本低，使用寿命长，可以防止钢水、钢渣下渗。
[0005] 本实用新型还提供一种用于制备复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖的模具。
[0006] 本实用新型的技术方案如下：
[0007] -种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖，包括座砖本体，座砖本体整体呈圆柱 形，座砖本体中部设置有贯穿座砖本体的安装孔；所述的座砖本体包括上本体和下本体，其 特征在于，上本体高度h为260~300mm，上本体内壁沿圆周方向横向设有沿高度方向均匀 分布的凹沟，上本体内壁上的凹沟为3~5条，凹沟的深度与宽度一致，为6~10mm。
[0008] 本实用新型优选的，上本体和下本体分别采用不同的浇注料一次浇注成型，上本 体高度h为280~290mm，下本体采用铬镁莫来石刚玉浇注料浇注成型。
[0009] 本实用新型优选的，所述座砖本体的外径D为360~380mm，座砖本体的总高度H 为 420 ~470mm。
[0010] 本实用新型的座砖本体的平均壁厚为50~100mm。
[0011] 本实用新型优选的，所述安装孔为截头圆台形，圆台形上端口直径dl为125~ 15Ctam，圆台形下端口直径d2为195~22Ctam。
[0012] 用于制备上述复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖的模具，包括模芯、固定框、 模框和底板，模芯位于模框内部中心，模芯和模框的底部固定于底板上，固定框位于模框外 周，固定框由四块可拆装的平板钢板通过螺栓固定在一起，其特征在于，在模芯的上部外壁 表面沿圆周方向横向设置有凹沟成型圈，所述的凹沟成型圈为3-5条，在模芯上部高度方 向上上下平均分布，凹沟成型圈的厚度与纵截面的宽度一致，为6~10mm。
[0013] 本实用新型优选的，凹沟成型圈为圆圈形橡皮筋。
[0014] 本实用新型上本体采用的高纯度铬镁莫来石刚玉浇注料，原料组分如下，均为 重量百分比：l〇mm兰粒度<15mm的电熔白刚玉12~20%，5mm兰粒度〈10mm的电熔白刚玉 5~12%，3mm兰粒度<5mm的电恪白刚玉8. 0~15%，1mm兰粒度<3mm的电恪白刚玉3. 0~10%， 0? 088mm兰粒度〈1mm的电恪白刚玉5. 0~10%，0? 044mm兰粒度〈0? 088mm的板状刚玉细粉 5. 0~10%，粒度〈0. 044mm的板状刚玉微粉3. 0~8. 0%，0. 088mm兰粒度〈0. 5mm的电熔镁砂细 粉1. 0~5. 0%，粒度兰0? 044mm的电熔镁砂微粉1. 0~5. 0%，1mm兰粒度<3mm的电熔锆莫来 石5~20%，0. 088mm兰粒度〈1_的电熔锆莫来石3. 0~10%，电熔Cr203微粉2. 0~6. 0%，粒度 〈0. 044mm的电熔尖晶石微粉 3. 0~8. 0%，a-A1203微粉 1. 0~5. 0%，活性SiO2微粉 2. 0~6. 0%， 纯铝酸钙水泥2. 0~5. 0%，木钙0. 03~0. 15%，三聚磷酸钠0. 05~0. 2%，耐热钢纤维0. 03~0. 1%。
[0015] 下本体采用的铬镁莫来石刚玉浇注料，原料组分如下，均为重量百分比：10mm兰 粒度<15mm的研^土基刚玉15~25%，5mm兰粒度〈10mm的研^土基刚玉5. 0~10%，3mm兰粒度<5mm 的研^土基刚玉10~15%，1mm兰粒度<3mm的研^土基刚玉3. 0~10%，0. 088mm兰粒度〈1mm的研^ 土基刚玉6. 0~15%，0. 044mm兰粒度〈0. 088mm的电恪白刚玉细粉2. 0~10%，粒度〈0. 044mm 的电熔白刚玉微粉2. 0~10%，0. 088mm兰粒度〈0? 5mm的电熔镁砂细粉1. 0~5. 0%，粒度 兰0? 044mm的电恪儀砂微粉1. 0~5. 0%，1mm兰粒度<3mm的电恪错莫来石6~15%，0. 088mm兰 粒度〈1mm的电熔锆莫来石1. 0~5. 0%，电熔Cr203微粉1. 0~5. 0%，粒度〈0. 044mm的电熔 尖晶石微粉1. 〇~5. 0%，a-A1203微粉2. 0~8. 0%，活性SiO2微粉0. 5~1. 5%，纯铝酸钙水泥 2. 5~5. 0%，木钙 0. 02~0. 1%，三聚磷酸钠 0. 1~0. 3%，耐热钢纤维 0. 01~0. 05%。
[0016] 所述电熔白刚玉是用工业氧化铝电熔生产，其A1203彡98. 1%，SiO2彡0.5%， Fe203^ 0. 3%,Ti02 ^ 0.2%,CaO^ 0. 29%,MgO^ 0. 14%,K20 ^0. 05%,Na20 ^ 0. 41%,# 积密度彡3. 80g/cm3,显气孔率彡4. 0%。
[0017] 所述板状刚玉，是用工业氧化铝采用电熔法法生产，氧化铝晶粒达到完全的再结 晶a-A1203,其A1203彡 99. 3%，Si02彡 0? 18%，Fe203彡 0?l%，Na20 彡 0? 28%，体积密度彡 3. 76g/ cm3,显气孔率彡2. 6%。
[0018] 所述电熔镁砂选用牌号为BMS-97。
[0019] 所述电熔锆莫来石，其A1203含量为42~47%，Si02含量为16~20%，Zr02含量为 35~40%，Fe203、CaO等其他杂质含量为0. 5~4. 0%，体积密度彡3. 60g/cm3,显气孔率彡3. 0%。
[0020] 所述电熔Cr203微粉，浅绿至深绿色细小六方结晶，Cr203彡99%，熔点2266±25°C， 水分含量彡〇. 2%，320目筛余物彡0. 5%。
[0021] 所述电熔尖晶石，其MgO含量为28. 4~36. 6%，A1203含量为52.9~70.4%，SiO2含量 为 0. 3~3. 33%，Fe203含量为 0. 3~1. 89%，CaO含量为 0. 4~0. 89%，TiO2含量为 2. 10~2. 52%，体 积密度彡3. 17g/cm3,显气孔率< 6. 9%。
[0022] 所述活性Si02微粉，是生产金属硅或硅铁合金的副产品，硅灰中SiO2含量彡92%， 粒度小于5ym，且粒度小于2ym的占80~85 %。
[0023] 所述a_A1203微粉，是工业氧化铝煅烧制成的，其A1 203微粉> 99%，粒度小于 2um〇
[0024] 所述纯铝酸钙水泥，其牌号为CA-70。
[0025] 所述木钙，是一种多组分高分子聚合物阴离子表面活性剂，其木质素含量为55 -65 %，水不溶物为0.5 - 1.5 %，还原物为5 - 13 %，PH值：4.5 - 7。
[0026] 所述耐热钢纤维，是用含铬镍等合金元素的耐热钢生产的，选用牌号为310。
[0027] 所述矾土基烧结刚玉，是用铝土矿烧结生产，其A1203彡98. 7%，Si02< 0? 01%， Fe203彡 0? 12%，TiO2彡 0? 01%，CaO彡 0? 02%，MgO彡 0? 02%，K20 彡 0? 02%，Na20 彡 0? 05%，体 积密度彡3. 67g/cm3,显气孔率< 1. 8%。
[0028] 经无数次实验，本实用新型意外发现：（1)座砖本体整体为圆柱形，横剖面为圆 形，上本体采用高纯度铬镁莫来石刚玉浇注料浇注成型，高度h为250~300mm，下本体采 用普通铬镁莫来石刚玉浇注料浇注成型，同比横剖面以圆的直径为边长的正方形的钢包水 口座砖本体，浇注料用量同比减少21. 5%，降低了生产成本，使得本实用新型的复合式钢包 透气砖座砖，其性价比高于现有技术生产的钢包透气砖座砖；本实用新型的设计是基于钢 包钢包透气砖座砖本体上部、下部不同的使用条件和使用性能要求，本体上部直接与高温 钢水、熔渣接触，要求其抗冲刷、抗侵蚀性能强，而本体下部不直接与高温钢水、熔渣接触， 其抗冲刷、抗侵蚀性能可适当降低，而高度h为220~270mm，这是基于高温钢水、熔渣对本 体上部的最大侵蚀高度，是通过实验室抗渣性测试和现场应用验证后确定的；上本体内壁 圆周方向设置若干条凹沟，防止透气砖在使用和烧洗过程中钢水、钢渣沿透气砖与透气砖 座砖之间的环缝渗入导致的透气砖与透气砖座砖的异常侵蚀和穿钢事故。圆柱形座砖本体 壁厚均匀，在制备烘烤和浇钢使用过程中，温度沿壁分布均匀，减少了