一种微孔防渗透气砖的制备方法

1.本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种微孔防渗透气砖的制备方法。
2.

技术实现要素：

3.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。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，透气砖的服役条件苛刻、寿命较短、已成为制约钢包耐火材料寿命的薄弱环节。
4.透气砖的结构主要有弥散型透气砖、直通定向型透气砖、狭缝定向型透气砖。随着炼钢工艺对透气砖要求的提高，弥散型透气砖和直通型透气砖使用较少，普遍应用狭缝式透气砖代替前两种砖，通过控制狭缝的数量和长度，保证良好的吹通率，延长其使用寿命；但狭缝型仍然存在易渗透的现象，需要进行烧氧清洗才能保证其透气效果。
5.透气砖因高温间歇性服役、钢渣堵塞及烧氧清洗流程频繁，因此需要进一步改善透气砖的性能，需要使用寿命长的高效透气砖具备优良的抗热震性和优良的高温强度，具备高寿命且节能降耗，具有良好的热稳定性、抗冲刷性、耐侵蚀性和抗渗透性，具有吹通率高，操作安全可靠，以满足当代炼钢工艺和炼钢技术对透气砖的要求。
发明内容
6.针对以上问题，本发明的目的是提供一种微孔防渗透气砖的制备方法，采用乳液法在基质内形成独特的微气孔，实现了砖体孔结构（孔径和气孔率）的可控制备；微气孔之间有微小的透气通道相连，吹气气流稳定，显著改善透气砖的热震稳定性和抗侵蚀性能，提高服役寿命。
7.本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种微孔防渗透气砖的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将水泥、耐火微粉、水、分散剂、乳化剂、液态烷烃混合搅拌配制悬浮浆料；步骤二、将上述悬浮浆料置于搅拌锅中继续搅拌，在搅拌的同时加入耐火骨料，搅拌一段时间后浇注于模具中，经脱模、干燥后即可得到微孔防渗透气砖。
8.优选的，所述水泥为铝酸钙盐水泥、镁水泥、高铝水泥中的一种或两种以上。
9.优选的，所述耐火微粉为氧化铝、氧化锆、氧化铬、氧化镁粉体中的一种或两种以上。
10.优选的，所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺、fs10、fs20中的一种或两种以上。
11.优选的，所述乳化剂为n-十二烷基二甲胺及其它胺衍生物、吐温80、季铵盐、聚氧丙烯醚、聚氧乙烯醚、多元醇脂肪酸酯和脂肪酸山梨酯中的一种或两种以上。
12.优选的，所述液态烷烃为正辛烷、正庚烷、环己烷中的一种或两种以上。
13.优选的，所述水、分散剂、乳化剂、液态烷烃分别占耐火微粉和水泥质量总和的：
20%～200%，0.1%～15%，0.1%～50%和50%～300%。
14.优选的，所述耐火骨料为刚玉、莫来石、锆刚玉、锆莫来石、镁砂、铝镁尖晶石中的一种或两种以上，其粒度为6～0.1mm，分为粗、中、细三级，分别为6～3mm，3～1mm和1～0.1mm，粗、中、细的比例为3～8:2～5:1。
15.优选的，所述耐火骨料加入量占耐火微粉和水泥质量总和的50%～400%。
16.优选的，所述耐火微粉与水泥的质量比为0.5～10:1。
17.所述耐火骨料为刚玉、莫来石、锆刚玉、锆莫来石、镁砂、铝镁尖晶石中的一种或两种以上，使得材料的体积密度，冷态和热态强度均有所增大，材料性能相对较好，基质新生尖晶石分布均匀，线变化率小，材料的抗热震性得到明显改善；所述耐火微粉为氧化铝、氧化锆、氧化铬、氧化镁粉体中的一种或两种以上。添加耐火微粉，增大了材料的强度及体积密度，且高温下原位生成超低热膨胀系数化合物，能显著提高材料抗热震性，同时兼具良好的高温强度。且非氧化物具有不与钢水润湿的特点，对改善透气砖因钢液渗透而堵塞具有积极作用，提高透气砖的服役寿命。
18.不同分散剂的加入对耐火材料的加水量和流动性有显著影响，可有效降低加水量并且具有良好的流动性和排气性。
19.使用乳液法在基质内形成独特的微气孔，乳化剂使液态烷烃乳化成为分散油滴，水泥固化后油滴分散在基质中，经过干燥，液态烷烃留下孔洞，实现造孔。油滴的尺寸决定了气孔的孔径，乳液工艺油滴一般在1~50μm，但由于基质浆料粘度的不同，使油滴的粒径有所不同，浆料粘度越大，孔径越小。气孔率的调节可通过液态烷烃的加入量调控，水和固体物质的质量保持不变时，增加液态烷烃的量可显著调节材料的气孔率。
20.本发明制备的微孔防渗透气砖，采用乳液法在基质内形成独特的微气孔，实现了砖体孔结构（孔径和气孔率）的可控制备，微气孔之间有微小的透气通道相连，吹气气流稳定，显著改善透气砖的热震稳定性和抗侵蚀性能，防渗性好，透气砖使用中不渗钢，不需要频繁的烧氧作业，改善了现场操作人员工作环境，减少了烧透气砖过程中使用的能源成本，同时改善了透气砖的吹通率和使用寿命，保障了炼钢连铸的安全生产；本方法操作简单，实施方便，成型时间短，便于产业化。
21.附图说明：图1、为实施例1试样基质部位的显微结构。
具体实施方式
22.实施例1：按水、三聚磷酸钠、吐温80、正辛烷、氧化铝粉体、铝酸钙水泥质量比为50:1:1:50: 50:30进行配料，倒入球磨罐中球磨，球磨机转速设置为200r/min，运行时间设置为30min后置于搅拌锅中，加入占氧化铝粉体和铝酸钙水泥质量总和200%的刚玉骨料，搅拌5min后浇注于模具中，1天后脱模，自然干燥2天后即得防渗透气砖。材料的气孔率为28%，气孔孔径为3~12μm。
23.实施例2：按水、六偏磷酸钠、吐温80、正庚烷、氧化锆粉体、高铝水泥质量比为50:1:2:150:60:40进行配料，倒入球磨罐中球磨，球磨机转速设置为200r/min，运行时间设置为30min后
置于搅拌锅中，加入占氧化锆粉体和高铝水泥质量总和的150%的锆刚玉骨料，搅拌5min后浇注于模具中，1天后脱模，自然干燥2天后即得防渗透气砖。材料的气孔率为36%，气孔孔径为10~25μm。
24.实施例3：按水、聚丙烯酰胺、聚氧乙烯醚、环己烷、氧化铝粉体、镁水泥质量比为50:1:2:100:100:30进行配料，倒入球磨罐中球磨，球磨机转速设置为200r/min，运行时间设置为30min后置于搅拌锅中，加入占氧化铝粉体和镁水泥质量总和的250%的刚玉骨料和铝镁尖晶石骨料（刚玉骨料和铝镁尖晶石骨料的质量比为7:3），搅拌5min后浇注于模具中，1天后脱模，自然干燥2天后即得防渗透气砖。材料的气孔率为32%，气孔孔径为5~22μm。
25.实施例4：按水、六偏磷酸钠、聚氧丙烯醚、正辛烷、氧化铬粉体、铝酸钙水泥质量比为50:1:3:200:80:30进行配料，倒入球磨罐中球磨，球磨机转速设置为200r/min，运行时间设置为30min后置于搅拌锅中，加入占氧化铬粉体和铝酸钙水泥质量总和的100%的刚玉骨料，搅拌5min后浇注于模具中，1天后脱模，自然干燥2天后即得防渗透气砖。材料的气孔率为39%，气孔孔径为18~35μm。
26.实施例5：按水、六偏磷酸钠、脂肪酸山梨酯、正辛烷、氧化铝粉体、铝酸钙水泥质量比为40:1:2:160:60:40进行配料，倒入球磨罐中球磨，球磨机转速设置为200r/min，运行时间设置为30min后置于搅拌锅中，加入占氧化铝粉体和铝酸钙水泥质量总和80%的刚玉骨料和尖晶石骨料（刚玉骨料和铝镁尖晶石骨料的质量比为8:2），搅拌5min后浇注于模具中，1天后脱模，自然干燥2天后即得防渗透气砖。材料的气孔率为37%，气孔孔径为10~35μm。
27.实施例6：按水、六偏磷酸钠、吐温80、正庚烷、氧化铝粉体、高铝水泥质量比为40:1:1:120:60:40进行配料，倒入球磨罐中球磨，球磨机转速设置为200r/min，运行时间设置为30min后置于搅拌锅中，加入占氧化铝粉体和高铝水泥质量总和的70%的刚玉骨料和莫来石骨料（刚玉骨料和莫来石骨料的质量比为3:7），搅拌5min后浇注于模具中，1天后脱模，自然干燥2天后即得防渗透气砖。材料的气孔率为34%，气孔孔径为8~30μm。
28.实施例7：按水、三聚磷酸钠、吐温80、正辛烷、氧化铝粉体、铝酸钙水泥质量比为40:1:3:200:60:40进行配料，倒入球磨罐中球磨，球磨机转速设置为200r/min，运行时间设置为30min后置于搅拌锅中，加入占氧化铝粉体和铝酸钙水泥质量总和的100%的镁砂骨料和铝镁尖晶石骨料（镁砂骨料和铝镁尖晶石骨料的质量比为8:2），搅拌5min后浇注于模具中，1天后脱模，自然干燥2天后即得防渗透气砖。材料的气孔率为43%，气孔孔径为15~35μm。
29.实施例8：按水、三聚磷酸钠、吐温80、正辛烷、氧化铝粉体、铝酸钙水泥质量比为50:1:1:25: 50:30进行配料，倒入球磨罐中球磨，球磨机转速设置为200r/min，运行时间设置为30min后置于搅拌锅中，加入占氧化铝粉体和铝酸钙水泥质量总和200%的刚玉骨料和莫来石骨料（刚玉骨料和莫来石骨料的质量比为2:8），搅拌5min后浇注于模具中，1天后脱模，自然干燥2天后即得防渗透气砖。材料的气孔率为21%，气孔孔径为3~10μm。
30.以上实施例是本发明优选的实施方式，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。