本发明涉及耐火材料
技术领域：
，具体涉及一种透气砖用高抗震材料。
背景技术：
近年来，由于人们对钢材质量的要求越来越高，需要对炼钢技术和炼钢工艺进行改善。炉外精炼技术是炼钢过程中重要的精炼工艺部分，可以调节钢成分及钢液的温度。而透气砖是这一工艺能够顺利实施的最关键的功能元件，对炉外精炼的可靠性和完备性起着至关重要的作用。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：本发明所要解决的技术问题：针对目前常用透气砖所用材料的抗热震性、抗渣侵蚀性能差的问题，提供一种透气砖用高抗震材料。为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：一种透气砖用高抗震材料，按质量份数计，包括如下组分：4~8份芒硝、3~7份聚乙烯醇、2~5份氟化钠、5~10份尿素、3~7份助剂，还包括：30~50份复合抗震石料、15~30份复合抗渣侵蚀物。所述复合抗震石料的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量比10~15：1：1：2~4取煤矸石、滑石、mgo、al2o3混合，按球料比20~30：1加入氧化锆球磨珠混合，球磨，得球磨料，取球磨料按质量比16~25：1：3加入造孔剂、结合剂混合搅拌，煅烧，冷却，出料，得仿堇青石料，备用；（2）取稻壳用水洗，晾干，碳化，得碳化物，取炭化物按质量比7~10：1：1~3加入fe粉、naf混合，通氩气保护，控制真空度，以1200~1500℃高温转化，得转化物，冷却，取转化物按质量比10~15：0.1：2：1加入羧甲基纤维素钠、水、增塑剂混合，碾磨，得碾磨料，取碾磨料升温烧结至600~700℃，保温，降温，升温至1200~1500℃，烧结，得烧结物；（3）按质量比4~8：1：1取备用的仿堇青石料、烧结物、预处理烧绿石混合，研磨，加入仿堇青石料质量6~10%的十六烷基三甲基溴化铵、仿堇青石料质量2~5%的甘油混合，碾磨，以氮气喷淋，冷藏，即得复合抗震石料。所述步骤（1）中的造孔剂：按质量比4~8：1取活性炭粉、nacl混合，即得造孔剂。所述步骤（1）中的结合剂：按质量比5：0.1~0.3取聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮混合，即得结合剂。所述步骤（2）中的增塑剂：按质量比1：3~6取邻苯二甲酸二仲辛酯、柠檬酸三乙酯混合，即得增塑剂。所述步骤（2）中的预出料烧绿石：取烧绿石粉碎过筛，取过筛颗粒按质量比1：6~8加入酸液混合，控制压强为1.5~3.5mpa、温度为160~180℃，浸出反应，出料，冷却，即得预处理烧绿石。所述酸液：按质量比7~12：3取盐酸溶液、氟化铵混合，即得酸液。所述复合抗渣侵蚀物的制备：按质量比1：3~6：0.01取镁砂、石墨、酚醛树脂混合，干燥，热处理，得处理物，取处理物热磁处理，出料，得磁处理物，取磁处理物按质量比4：0.1~0.3加入渣料混合搅拌，即得复合抗渣侵蚀物。所述渣料：按质量比1：1~3取钢渣、电石渣混合，即得渣料。所述助剂：按质量比1：3~6：2取瓜尔胶、谷朊粉、黄原胶混合，即得助剂。本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明以煤矸石、滑石等为原料，按堇青石成分配比配料，经球磨、煅烧制得堇青石相为骨架的内部贯通气孔结构，其中含有α-堇青石相六方结构，具有al-o、si-o键，受温度影响小，热膨胀系数低，抗热震性能好，高温煅烧较长时间保温，可有效减少堇青石中间产物，使得原料中的sio2和镁铝尖晶石合成堇青石的反应进行的更充分，提高堇青石相的纯度，本材料的骨架主要由复合抗渣侵蚀物和仿堇青石料组成，两者晶相可组成的牢固联接桥，在高温下形成更稳定的显微结构，从而可提高本材料的高温力学性能，增强抵抗高温下机械载荷破坏的能力，延缓使用过程中的弯曲变形；（2）本发明以镁砂、石墨为原料热处理，制mgo-c成分，其成分在受渣浸初期，渣蚀层和原质层边界处存在由许多镁砂颗粒桥接形成的结构致密的mgo保护层，可阻止渣向原质层渗入，浸蚀后期依然不会消失，配合钢渣、电石渣混合球磨，电磁作用下可促进铁离子、钙离子在mgo层的扩能，可使得脱碳层中渣含量较少，脱碳层厚度变大，渣向本材料的渗透性减小，提高抗渣浸性能，将稻壳先炭化再高温合成两步法制备出碳化硅晶须，组成多为β-sic可提高本材料的硬度，提供刚性成分，预处理烧绿石可很好的溶出金属铌元素，配合仿堇青石料球磨，氮气喷淋冷冻，得以贮存部分氮气，在整体制备过程中，氮气逐渐流失，可很好的疏通作用其中的贯通气孔，且提供本发明一个特性，即受高温时变绿，提供一定的视觉效果，而残留氮气可在高温所用过程中体积膨胀，形成起到缓冲抗震作用。具体实施方式结合剂：按质量比5：0.1~0.3取聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮混合，即得结合剂。造孔剂：按质量比4~8：1取活性炭粉、nacl混合，即得造孔剂。增塑剂：按质量比1：3~6取邻苯二甲酸二仲辛酯、柠檬酸三乙酯混合，即得增塑剂。预处理烧绿石：取烧绿石于粉碎机粉碎过120目筛，取过筛颗粒按质量比1：6~8加入酸液混合，移至高压釜，控制压强为1.5~3.5mpa、温度为160~180℃，进行浸出反应1~3h，出料，自然冷却，即得预处理烧绿石。酸液：按质量比7~12：3取质量分数20%的盐酸溶液、氟化铵混合，即得酸液。渣料：按质量比1：1~3取钢渣、电石渣混合，即得渣料。助剂：按质量比1：3~6：2取瓜尔胶、谷朊粉、黄原胶混合，即得助剂。复合抗震石料的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量比10~15：1：1：2~4取煤矸石、滑石、mgo、al2o3于球磨罐混合，按球料比20~30：1加入氧化锆球磨珠混合，以350~550r/min球磨1~3h，得球磨料，取球磨料按质量比16~25：1：3加入造孔剂、结合剂混合，以400~800r/min磁力搅拌30~50min后，移至管式炉以1200~1400℃煅烧5~8h，关闭热源自然冷却至室温，出料，得仿堇青石料，备用；（2）取稻壳用水洗3~5次，自然晾干，移至真空炉以450~500℃碳化1~3h，得碳化物，取炭化物按质量比7~10：1：1~3加入fe粉、naf混合，移至石墨坩埚中，通氩气保护，控制真空度为5~10pa，以1200~1500℃高温转化2~4h，得转化物，自然冷却至室温，取转化物按质量比10~15：0.1：2：1加入羧甲基纤维素钠、去离子水、增塑剂混合，以400~600r/min碾磨1~3h，得碾磨料，取碾磨料于电阻炉以5~8℃/min速率升温烧结至600~700℃，保温1~3h，随炉降温至室温，再升温至1200~1500℃，烧结2~4h，得烧结物；（3）按质量比4~8：1：1取备用的仿堇青石料、烧结物、预处理烧绿石于球磨罐混合，以300~500r/min研磨20~45min，加入仿堇青石料质量6~10%的十六烷基三甲基溴化铵、仿堇青石料质量2~5%的甘油混合，以500~700r/min碾磨1~3h后，以氮气喷淋冷冻后，冷藏，即得复合抗震石料。复合抗渣侵蚀物的制备：按质量比1：3~6：0.01取镁砂、石墨、酚醛树脂混合，于50~70℃烘箱干燥1~3h后，移至马弗炉以250~350℃热处理2~4h，得处理物，取处理物于坩埚放入带磁场的高温气氛炉内，以1600~1800℃、0.1~0.3mpa氩气气氛、磁场强度125mt环境下保温30~45min，出料，得磁处理物，取磁处理物按质量比4：0.1~0.3加入渣料混合，以500~800r/min磁力搅拌30~55min，即得复合抗渣侵蚀物。一种透气砖用高抗震材料，按质量份数计，包括如下组分：4~8份芒硝、3~7份聚乙烯醇、2~5份氟化钠、5~10份尿素、3~7份助剂、30~50份复合抗震石料、15~30份复合抗渣侵蚀物。一种透气砖用高抗震材料的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量份数计，取4~8份芒硝、3~7份聚乙烯醇、2~5份氟化钠、5~10份尿素、3~7份助剂、30~50份复合抗震石料、15~30份复合抗渣侵蚀物；（2）先于30~45℃，取芒硝、聚乙烯醇、助剂、复合抗震石料于反应釜混合，以500~800r/min磁力搅拌30~55min，升温至120~150℃加入复合抗渣侵蚀物、氟化钠、尿素混合，得混合料，将混合料置于烧结炉中，通氮气保护，以5~10℃/min速率升温至1300~1500℃，保温烧结1~3h后，以10~15℃/min速率降温至400~600℃，保温煅烧1~3h，随炉冷却至室温，即得透气砖用高抗震材料。结合剂：按质量比5：0.1取聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮混合，即得结合剂。造孔剂：按质量比4：1取活性炭粉、nacl混合，即得造孔剂。增塑剂：按质量比1：3取邻苯二甲酸二仲辛酯、柠檬酸三乙酯混合，即得增塑剂。预处理烧绿石：取烧绿石于粉碎机粉碎过120目筛，取过筛颗粒按质量比1：6加入酸液混合，移至高压釜，控制压强为1.5mpa、温度为160℃，进行浸出反应1h，出料，自然冷却，即得预处理烧绿石。酸液：按质量比7：3取质量分数20%的盐酸溶液、氟化铵混合，即得酸液。渣料：按质量比1：1取钢渣、电石渣混合，即得渣料。助剂：按质量比1：3：2取瓜尔胶、谷朊粉、黄原胶混合，即得助剂。复合抗震石料的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量比10：1：1：2取煤矸石、滑石、mgo、al2o3于球磨罐混合，按球料比20：1加入氧化锆球磨珠混合，以350r/min球磨1h，得球磨料，取球磨料按质量比16：1：3加入造孔剂、结合剂混合，以400r/min磁力搅拌30min后，移至管式炉以1200℃煅烧5h，关闭热源自然冷却至室温，出料，得仿堇青石料，备用；（2）取稻壳用水洗3次，自然晾干，移至真空炉以450℃碳化1h，得碳化物，取炭化物按质量比7：1：1加入fe粉、naf混合，移至石墨坩埚中，通氩气保护，控制真空度为5pa，以1200℃高温转化2h，得转化物，自然冷却至室温，取转化物按质量比10：0.1：2：1加入羧甲基纤维素钠、去离子水、增塑剂混合，以400r/min碾磨1h，得碾磨料，取碾磨料于电阻炉以5℃/min速率升温烧结至600℃，保温1h，随炉降温至室温，再升温至1200℃，烧结2h，得烧结物；（3）按质量比4：1：1取备用的仿堇青石料、烧结物、预处理烧绿石于球磨罐混合，以300r/min研磨20min，加入仿堇青石料质量6%的十六烷基三甲基溴化铵、仿堇青石料质量2%的甘油混合，以500r/min碾磨1h后，以氮气喷淋冷冻后，冷藏，即得复合抗震石料。复合抗渣侵蚀物的制备：按质量比1：3：0.01取镁砂、石墨、酚醛树脂混合，于50℃烘箱干燥1h后，移至马弗炉以250℃热处理2h，得处理物，取处理物于坩埚放入带磁场的高温气氛炉内，以1600℃、0.1mpa氩气气氛、磁场强度125mt环境下保温30min，出料，得磁处理物，取磁处理物按质量比4：0.1加入渣料混合，以500r/min磁力搅拌30min，即得复合抗渣侵蚀物。一种透气砖用高抗震材料，按质量份数计，包括如下组分：4份芒硝、3份聚乙烯醇、2份氟化钠、5份尿素、3份助剂、30份复合抗震石料、15份复合抗渣侵蚀物。一种透气砖用高抗震材料的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量份数计，取4份芒硝、3份聚乙烯醇、2份氟化钠、5份尿素、3份助剂、30份复合抗震石料、15份复合抗渣侵蚀物；（2）先于30℃，取芒硝、聚乙烯醇、助剂、复合抗震石料于反应釜混合，以500r/min磁力搅拌30min，升温至120℃加入复合抗渣侵蚀物、氟化钠、尿素混合，得混合料，将混合料置于烧结炉中，通氮气保护，以5℃/min速率升温至1300℃，保温烧结1h后，以10℃/min速率降温至400℃，保温煅烧1h，随炉冷却至室温，即得透气砖用高抗震材料。结合剂：按质量比5：0.3取聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮混合，即得结合剂。造孔剂：按质量比8：1取活性炭粉、nacl混合，即得造孔剂。增塑剂：按质量比1：6取邻苯二甲酸二仲辛酯、柠檬酸三乙酯混合，即得增塑剂。预处理烧绿石：取烧绿石于粉碎机粉碎过120目筛，取过筛颗粒按质量比1：8加入酸液混合，移至高压釜，控制压强为3.5mpa、温度为180℃，进行浸出反应3h，出料，自然冷却，即得预处理烧绿石。酸液：按质量比12：3取质量分数20%的盐酸溶液、氟化铵混合，即得酸液。渣料：按质量比1：3取钢渣、电石渣混合，即得渣料。助剂：按质量比1：6：2取瓜尔胶、谷朊粉、黄原胶混合，即得助剂。复合抗震石料的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量比15：1：1：4取煤矸石、滑石、mgo、al2o3于球磨罐混合，按球料比30：1加入氧化锆球磨珠混合，以550r/min球磨3h，得球磨料，取球磨料按质量比25：1：3加入造孔剂、结合剂混合，以800r/min磁力搅拌50min后，移至管式炉以1400℃煅烧8h，关闭热源自然冷却至室温，出料，得仿堇青石料，备用；（2）取稻壳用水洗5次，自然晾干，移至真空炉以500℃碳化3h，得碳化物，取炭化物按质量比10：1：3加入fe粉、naf混合，移至石墨坩埚中，通氩气保护，控制真空度为10pa，以1500℃高温转化4h，得转化物，自然冷却至室温，取转化物按质量比15：0.1：2：1加入羧甲基纤维素钠、去离子水、增塑剂混合，以600r/min碾磨3h，得碾磨料，取碾磨料于电阻炉以8℃/min速率升温烧结至700℃，保温3h，随炉降温至室温，再升温至1500℃，烧结4h，得烧结物；（3）按质量比8：1：1取备用的仿堇青石料、烧结物、预处理烧绿石于球磨罐混合，以500r/min研磨45min，加入仿堇青石料质量10%的十六烷基三甲基溴化铵、仿堇青石料质量5%的甘油混合，以700r/min碾磨3h后，以氮气喷淋冷冻后，冷藏，即得复合抗震石料。复合抗渣侵蚀物的制备：按质量比1：6：0.01取镁砂、石墨、酚醛树脂混合，于70℃烘箱干燥3h后，移至马弗炉以350℃热处理4h，得处理物，取处理物于坩埚放入带磁场的高温气氛炉内，以1800℃、0.3mpa氩气气氛、磁场强度125mt环境下保温45min，出料，得磁处理物，取磁处理物按质量比4：0.3加入渣料混合，以800r/min磁力搅拌55min，即得复合抗渣侵蚀物。一种透气砖用高抗震材料，按质量份数计，包括如下组分：8份芒硝、7份聚乙烯醇、5份氟化钠、10份尿素、7份助剂、50份复合抗震石料、30份复合抗渣侵蚀物。一种透气砖用高抗震材料的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量份数计，取8份芒硝、7份聚乙烯醇、5份氟化钠、10份尿素、7份助剂、50份复合抗震石料、30份复合抗渣侵蚀物；（2）先于45℃，取芒硝、聚乙烯醇、助剂、复合抗震石料于反应釜混合，以800r/min磁力搅拌55min，升温至150℃加入复合抗渣侵蚀物、氟化钠、尿素混合，得混合料，将混合料置于烧结炉中，通氮气保护，以10℃/min速率升温至1500℃，保温烧结3h后，以15℃/min速率降温至600℃，保温煅烧3h，随炉冷却至室温，即得透气砖用高抗震材料。结合剂：按质量比5：0.2取聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮混合，即得结合剂。造孔剂：按质量比6：1取活性炭粉、nacl混合，即得造孔剂。增塑剂：按质量比1：5取邻苯二甲酸二仲辛酯、柠檬酸三乙酯混合，即得增塑剂。预处理烧绿石：取烧绿石于粉碎机粉碎过120目筛，取过筛颗粒按质量比1：7加入酸液混合，移至高压釜，控制压强为2.5mpa、温度为170℃，进行浸出反应2h，出料，自然冷却，即得预处理烧绿石。酸液：按质量比9：3取质量分数20%的盐酸溶液、氟化铵混合，即得酸液。渣料：按质量比1：2取钢渣、电石渣混合，即得渣料。助剂：按质量比1：4：2取瓜尔胶、谷朊粉、黄原胶混合，即得助剂。复合抗震石料的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量比13：1：1：3取煤矸石、滑石、mgo、al2o3于球磨罐混合，按球料比25：1加入氧化锆球磨珠混合，以450r/min球磨2h，得球磨料，取球磨料按质量比19：1：3加入造孔剂、结合剂混合，以600r/min磁力搅拌40min后，移至管式炉以1300℃煅烧6h，关闭热源自然冷却至室温，出料，得仿堇青石料，备用；（2）取稻壳用水洗4次，自然晾干，移至真空炉以480℃碳化2h，得碳化物，取炭化物按质量比9：1：2加入fe粉、naf混合，移至石墨坩埚中，通氩气保护，控制真空度为7pa，以1300℃高温转化3h，得转化物，自然冷却至室温，取转化物按质量比13：0.1：2：1加入羧甲基纤维素钠、去离子水、增塑剂混合，以500r/min碾磨2h，得碾磨料，取碾磨料于电阻炉以6℃/min速率升温烧结至650℃，保温2h，随炉降温至室温，再升温至1400℃，烧结3h，得烧结物；（3）按质量比6：1：1取备用的仿堇青石料、烧结物、预处理烧绿石于球磨罐混合，以400r/min研磨35min，加入仿堇青石料质量8%的十六烷基三甲基溴化铵、仿堇青石料质量3%的甘油混合，以600r/min碾磨2h后，以氮气喷淋冷冻后，冷藏，即得复合抗震石料。复合抗渣侵蚀物的制备：按质量比1：5：0.01取镁砂、石墨、酚醛树脂混合，于60℃烘箱干燥2h后，移至马弗炉以300℃热处理3h，得处理物，取处理物于坩埚放入带磁场的高温气氛炉内，以1700℃、0.2mpa氩气气氛、磁场强度125mt环境下保温40min，出料，得磁处理物，取磁处理物按质量比4：0.2加入渣料混合，以600r/min磁力搅拌45min，即得复合抗渣侵蚀物。一种透气砖用高抗震材料，按质量份数计，包括如下组分：6份芒硝、5份聚乙烯醇、3份氟化钠、7份尿素、4份助剂、40份复合抗震石料、25份复合抗渣侵蚀物。一种透气砖用高抗震材料的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量份数计，取6份芒硝、5份聚乙烯醇、3份氟化钠、8份尿素、5份助剂、40份复合抗震石料、20份复合抗渣侵蚀物；（2）先于35℃，取芒硝、聚乙烯醇、助剂、复合抗震石料于反应釜混合，以600r/min磁力搅拌45min，升温至130℃加入复合抗渣侵蚀物、氟化钠、尿素混合，得混合料，将混合料置于烧结炉中，通氮气保护，以8℃/min速率升温至1400℃，保温烧结2h后，以12℃/min速率降温至500℃，保温煅烧2h，随炉冷却至室温，即得透气砖用高抗震材料。对比例1：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少复合抗震石料。对比例2：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少复合抗渣侵蚀物。对比例3：山东省某公司生产的透气砖用高抗震材料。将上述实施例与对比例得到的透气砖用高抗震材料进行检测，具体检测方法如下：1.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；2.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；3.抗渣侵蚀性：分别将试样装入1#～5#坩埚中，再取粒度0.5mm的炉终渣装入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。得到的结果如表1所示。表1：检测项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3热震前抗折强度/mpa19.316.717.26.414.62.8热震后抗折强度/mpa19.99817.28917.7846.92415.1533.162抗折强度保持率/%69.858.958.452.455.336.2透气性/%20.519.818.715.617.815.4侵蚀深度/mm31013152022综合上述，从表1可以看出本发明的透气砖用高抗震材料效果更好，值得推广使用。当前第1页12