一种透气砖座砖及其制备方法与流程

1.本发明涉及炼钢领域，尤其涉及一种透气砖座砖及其制备方法，主要安装在钢包底部。


背景技术：

2.钢包底吹氩工艺是最早的、使用最普遍的炉外精炼技术，其通过安装在钢包底部的透气砖吹入氩气，对钢水进行搅拌，加快冶金物化反应，促进夹杂物上浮，提高钢水洁净度，同时使钢水成分和温度达到均匀。
3.钢包透气砖是钢包底吹氩重要的功能元件，在炉外精炼中起着十分重要的作用，透气砖使用寿命的高低直接影响钢包的正常周转，冶金效果的好坏直接影响到钢水的质量以及生产的稳定顺行；因此，透气砖的高效长寿对稳定生产节奏，提高产品质量，降低生产成本有重要的意义。
4.透气砖由透气芯和座砖组成，氩气通过透气芯进入钢包，座砖起到保护透气芯的作用；座砖的损坏会直接影响透气芯的寿命，所以座砖的作用非常重要；其中座砖在使用过程中主要经受以下作用:
5.1)座砖工作面反复受急冷急热作用，容易导致座砖断裂和剥落；
6.2)受到钢水及渣的侵蚀、渗透；
7.3)受到高温钢水强烈的冲刷及磨损；
8.因此，实际生产中要求座砖具有高的强度、好的抗热震性和优良的抗渣侵蚀性能。
9.现有技术中，钢包透气砖座砖由浇注料制成，一般采用刚玉-尖晶石质、铬刚玉质以及镁铬质，由于刚玉-尖晶石浇注料具有良好的抗侵蚀性因此刚玉-尖晶石质广泛用于钢包工作衬、透气砖座砖和rh浸渍管浇注料等，但是刚玉-尖晶石在高温下具有较大的膨胀，使用过程中受钢包温度的反复变化、热冲击等产生热应力，常出现裂纹、横断裂和掉块现象，致使座砖开裂、剥落，直接影响了透气芯以及透气砖的寿命。国内关于透气砖座砖的相关研究主要集中在结构上，涉及材料配方的研究较少。
10.鉴于此，亟待研发一种新型的透气砖座砖，能够具备良好的抗热震性，减少座砖在使用过程中的开裂和剥落，从而提高透气芯以及透气砖的寿命。


技术实现要素：

11.针对现有技术中存在的缺陷，本发明目的是提供一种透气砖座砖及其制备方法，采用刚玉-尖晶石浇注料，通过添加电熔镁砂、硅微粉以及ca2，使得透气砖座砖具备良好的抗热震性，减少其在使用过程中的开裂剥落现象发生，从而提高透气芯以及透气砖的寿命。
12.为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
13.本发明提供的一种透气砖座砖，原料包括按重量百分数计的如下组分：电熔镁砂：0.5～2％、硅微粉：0.2～0.6％、ca2：8.0～30％，余量为刚玉-尖晶石浇注料。
14.优选地，所述电熔镁砂中mgo含量大于95wt％；和/或
15.所述电熔镁砂的粒径为0.044～0.1mm。
16.优选地，所述硅微粉中sio2含量大于94wt％。
17.优选地，所述ca2的熔点为1765
±
25℃，200℃下的热膨胀系数为1.4
×
10-6
/℃，1400℃下的热膨胀系数为4.4
×
10-6
/℃；和/或
18.所述ca2的粒径为0.1～1mm。
19.优选地，所述刚玉-尖晶石浇注料包括刚玉、尖晶石、氧化铝微粉和纯铝酸钙水泥。
20.优选地，所述刚玉占所述原料质量的35～65％；和/或
21.所述尖晶石占所述原料质量的15～25％。
22.优选地，所述刚玉采用板状刚玉或白刚玉，所述尖晶石采用烧结镁铝尖晶石或电熔镁铝尖晶石。
23.优选地，所述刚玉的粒径为0.1～8mm；和/或
24.所述尖晶石的粒径为0.1～1mm。
25.优选地，所述透气砖座砖按所述原料配比好后，加水混合均匀后形成浇注料，倒入座砖模具中，进行振动浇注，模内养护2～5天，脱模后养护时间不低于7天，然后在350～400℃下烘烤而成。
26.本发明的透气砖座砖，根据刚玉-尖晶石浇注料固有的材料特征，采取以下措施来改善刚玉-尖晶石浇注料的抗热震性：
27.第一，使浇注料在高温下产生微裂纹，达到微裂纹增韧：加入0.044～0.1mm的0.5～2％的电熔镁砂，高温下刚玉-尖晶石浇注料中的al2o3细粉会与mgo反应形成原位尖晶石而膨胀，产生微裂纹，电熔镁砂含量少于0.5％，高温下形成微裂纹的作用不明显，超过2％，因形成较多的原位尖晶石而膨胀较大，影响浇注料的体积稳定性；
28.第二，使浇注料在高温下产生少量液相，以缓和热应力：加入0.2～0.6％的硅微粉，高温下产生少量液相，可以吸收热应力，以缓和热应力，从而改善抗热震性；硅微粉含量少于0.2％，高温下形成液相偏少，缓和热应力的作用不明显，超过0.6％，因高温下形成液相偏多，影响浇注料的抗侵蚀性；
29.第三，加入低膨胀材料，降低浇注料的膨胀，改善抗热震性：加入0.1～1mm的8～30％的低膨胀材料ca2(铝酸钙系列的一种化合物)可以降低浇注料的膨胀系数，改善体积稳定性，提高抗热震性；ca2含量少于8％，降低浇注料膨胀的作用不明显，高于30％，因浇注料加水量增加，会影响强度。
30.本发明还提供一种用于制备所述的透气砖座砖的制备方法，所述透气砖座砖按所述原料配比好后，加水混合均匀后形成浇注料，倒入座砖模具中，进行振动浇注，模内养护2～5天，脱模后养护时间不低于7天，然后在350～400℃下烘烤而成。
31.本发明的有益效果如下：
32.本发明的透气砖座砖，采用刚玉-尖晶石浇注料，通过添加电熔镁砂、硅微粉以及ca2，使得透气砖座砖具备良好的抗热震性，减少其在使用过程中的开裂剥落现象发生，从而提高透气芯以及透气砖的寿命；炼钢过程中，在钢包的一个小修周期使用后，本发明的透气砖座砖仍具有良好的抗热震性，开裂剥落较少，抗侵蚀性与现用座砖相当。
具体实施方式
33.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
34.本发明所提供的透气砖座砖，原料包括按重量百分数计的如下组分：电熔镁砂：0.5-2％、硅微粉：0.2-0.6％、ca2：8.0-30％，余量为刚玉-尖晶石浇注料。
35.本发明的透气砖座砖的主原料采用刚玉-尖晶石浇注料，其中在刚玉-尖晶石浇注料采用刚玉(0.1～8mm)、尖晶石(0.1～1mm)、氧化铝微粉和纯铝酸钙水泥制备而成；刚玉占所述原料质量的35-65％，尖晶石占所述原料质量的15-25％；其中刚玉采用板状刚玉或白刚玉，尖晶石采用烧结镁铝尖晶石或电熔镁铝尖晶石。
36.电熔镁砂采用mgo含量大于95wt％的电熔镁砂，比如采用mgo含量为97％或98％的电熔镁砂；其中电熔镁砂的粒径为0.044～0.1mm；
37.硅微粉采用sio2含量大于94wt％的硅微粉。
38.ca2是铝酸钙系列的一种化合物：二铝酸钙(cao
·
2al2o3)，本发明中采用熔点为1765
±
25℃、200℃下的热膨胀系数为1.4
×
10-6
/℃、1400℃下的热膨胀系数为4.4
×
10-6
/℃的ca2，可以降低刚玉-尖晶石浇注料的膨胀系数，改善体积稳定性，提高抗热震性。其中ca2的粒径为0.1～1mm。
39.按上述配方称取好以后，安装好座砖模具，然后加水混合均匀，形成流动性良好的浇注料，然后将浇注料倒入座砖模具进行振动浇注，模内养护2～5天，脱模后模外养护不少于7天，然后在烘烤温度为350～400℃下进行烘烤得到本发明的透气砖座砖。
40.本发明的透气砖座砖进行热震性测试时，测试条件为1100℃
→
水冷，其中试样出现开裂、剥落情况时的水冷次数大于40次；在实际使用过程中，在钢包的一个小修周期后，透气砖座砖仅有小裂纹，无剥落现象产生。
41.下面结合具体例子进一步对本发明的透气砖座砖进行说明；其中下述实施例中，刚玉-尖晶石浇注料中包含刚玉、尖晶石、氧化铝微粉和纯铝酸钙水泥，其中刚玉的粒径为0.1～8mm，尖晶石的粒径为0.1～1mm；电熔镁砂：粒径为0.044～0.1mm、mgo含量为97％或98％；硅微粉：sio2含量大于94wt％；ca2：粒径为0.1～1mm、熔点为1765
±
25℃、200℃下的热膨胀系数为1.4
×
10-6
/℃、1400℃下的热膨胀系数为4.4
×
10-6
/℃。
42.实施例1
43.本实施例中的透气砖座砖，其原料的组分按重量百分数计如下：
44.电熔镁砂0.5％；
45.硅微粉0.2％；
46.ca230％；
47.刚玉-尖晶石浇注料：
[0048][0049]
按上述配方称取好以后，安装好座砖模具，然后加水混合均匀，形成流动性良好的
浇注料，然后将浇注料倒入座砖模具进行振动浇注，模内养护2～5天，脱模后模外养护不少于7天，然后在烘烤温度为350～400℃下进行烘烤得到透气砖座砖。
[0050]
实施例2
[0051]
本实施例中的透气砖座砖，其原料的组分按重量百分数计如下：
[0052]
电熔镁砂1.0％；
[0053]
硅微粉0.3％；
[0054]
ca220％；
[0055]
刚玉-尖晶石浇注料：
[0056][0057]
按上述配方称取好以后，安装好座砖模具，然后加水混合均匀，形成流动性良好的浇注料，然后将浇注料倒入座砖模具进行振动浇注，模内养护2～5天，脱模后模外养护不少于7天，然后在烘烤温度为350～400℃下进行烘烤得到透气砖座砖。
[0058]
实施例3
[0059]
本实施例中的透气砖座砖，其原料的组分按重量百分数计如下：
[0060]
电熔镁砂1.5％；
[0061]
硅微粉0.5％；
[0062]
ca215％；
[0063]
刚玉-尖晶石浇注料：
[0064][0065]
按上述配方称取好以后，安装好座砖模具，然后加水混合均匀，形成流动性良好的浇注料，然后将浇注料倒入座砖模具进行振动浇注，模内养护2～5天，脱模后模外养护不少于7天，然后在烘烤温度为350～400℃下进行烘烤得到透气砖座砖。
[0066]
实施例4
[0067]
本实施例中的透气砖座砖，其原料的组分按重量百分数计如下：
[0068]
电熔镁砂2.0％；
[0069]
硅微粉0.6％；
[0070]
ca28％；
[0071]
刚玉-尖晶石浇注料：
[0072][0073]
按上述配方称取好以后，安装好座砖模具，然后加水混合均匀，形成流动性良好的浇注料，然后将浇注料倒入座砖模具进行振动浇注，模内养护2～5天，脱模后模外养护不少于7天，然后在烘烤温度为350～400℃下进行烘烤得到透气砖座砖。
[0074]
对比例
[0075]
本对比例中采用现有的刚玉-尖晶石浇注料，其原料的组分按重量百分数计如下：
[0076][0077]
按上述配方称取好以后，安装好座砖模具，然后加水混合均匀，形成流动性良好的浇注料，然后将浇注料倒入座砖模具进行振动浇注，模内养护2～5天，脱模后模外养护不少于7天，然后在烘烤温度为350～400℃下进行烘烤得到透气砖座砖。
[0078]
性能测试
[0079]
将实施例1～4以及对比例中制备的透气砖座砖分别进行抗热震性、抗侵蚀性检测以及使用效果检测，检测方法如下：
[0080]
抗热震性试验方法：按照国标，采用标准砖，1100℃
→
水冷，记录出现试样出现开裂、剥落情况时的水冷次数，具体结果如表1所示；
[0081]
抗侵蚀性试验方法：采用坩埚抗渣试验，坩埚内放入渣，1600℃
×
3h处理后剖开坩埚，测量侵蚀面积，记录抗侵蚀性指数，具体结果如表1所示；其中抗侵蚀指数的数字越小，抗侵蚀性越好。
[0082]
使用效果检测方法：将实施例1～4以及对比例中制备的透气砖座砖在钢包的一个小修周期后，记录透气砖座砖的开裂剥落情况，具体结果如表1所示；
[0083]
表1透气砖座砖性能测试结果
[0084][0085][0086]
结合实施例1-4、对比例以及表1，本发明的透气砖座砖的抗热震性明显高于对比例中的抗热震性，本发明的透气砖座砖的抗侵蚀性指数与对比例中很接近，基本相当；在钢
包的一个小修周期使用后，本发明的透气砖座砖具有良好的抗热震性，开裂剥落现象较少，而对比例中的透气砖座砖尽管抗侵蚀性良好，但开裂剥落较多。
[0087]
由此可见，本发明的透气砖座砖，采用刚玉-尖晶石浇注料，通过添加电熔镁砂、硅微粉以及ca2，使得透气砖座砖具备良好的抗热震性，减少其在使用过程中的开裂剥落现象发生，从而提高透气芯以及透气砖的寿命。
[0088]
综上所述，上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。