一種高吹通率透氣磚及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高吹通率透氣磚及其制造方法，透氣磚組成如下：粗剛玉：粒度大于0.5mm且小于或等于1mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35～50%；細(xì)剛玉：粒度大于0且小于或等于0.5mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25～40%；氧化鋁細(xì)粉：粒度大于0.020mm且小于或等于0.044mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8～15%；氧化鋁微粉：粒度大于0且小于或等于0.020mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～10%。制造方法包括混碾、困料和壓制成型工序，然后經(jīng)過烘烤、高溫?zé)伞z測流量、鋼殼封裝等工序。本發(fā)明通過控制顆粒級配和機(jī)壓壓強(qiáng)，經(jīng)過高溫?zé)珊笤诖u體內(nèi)形成均勻分布且相互貫通性微氣孔，實(shí)現(xiàn)透氣磚本體材料透氣。
【專利說明】一種高吹通率透氣磚及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冶金精煉用透氣磚，尤其是一種高吹通率透氣磚及其制造方法，屬于耐火材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，社會需求對鋼材質(zhì)量和品質(zhì)提出了更高的要求，迫使鋼鐵公司不斷升級冶煉技術(shù)，因此鋼鐵冶煉的精煉比例和難度都不斷提高，對冶煉流程的穩(wěn)定性和順暢性也提出了更高的要求。而且，自從2008年以來，鋼鐵企業(yè)整體進(jìn)入微利時(shí)代，2011年的利潤率僅有2.4%，很多鋼廠處于虧損狀態(tài)，導(dǎo)致很多鋼廠限產(chǎn)或停產(chǎn)，因此這兩年，鋼鐵公司大肆開展降本增效項(xiàng)目，對耐火材料的價(jià)格打壓較重。在這種背景下，作為精煉關(guān)鍵元件的功能性耐火材料透氣磚，客戶提出了更高的要求:長壽命、透氣量大、吹通率高。狹縫式透氣磚具備長壽命、透氣量大的優(yōu)勢，但使用過程中存在一定的橫斷和滲鋼機(jī)率，影響了冶煉節(jié)奏，且熱修時(shí)需要燒氧維護(hù)，也增加了人工、能源等成本。因此目前的透氣磚產(chǎn)品，迫切需要提高吹通率。
[0003]狹縫式剛玉質(zhì)透氣磚由于強(qiáng)度高、抗侵蝕性能好和高溫性能優(yōu)良等優(yōu)勢，至今仍然是我國鋼包精煉透氣磚的主流產(chǎn)品。但隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，對精煉的要求越來越高；狹縫式剛玉質(zhì)透氣磚存在著易滲鋼、橫斷及熱修時(shí)需要燒氧維護(hù)等問題，已成為制約精煉流程順暢性的一個重要因素。
[0004]為了解決這個問題，一些耐火材料專家、學(xué)者開始研究本身具有透氣功能的材料，以期制造出新一代的透氣磚產(chǎn)品。這種材料是以內(nèi)部均勻分布的相互貫通型微氣孔為透氣通道，主要靠添加微氣孔形成劑，經(jīng)過高溫?zé)珊笤诓牧蟽?nèi)部留下均勻分布的微氣孔。但微氣孔形成劑往往很難分布均勻，導(dǎo)致微氣孔也難以分散均勻；另一方面形成的微氣孔連通率較低，相互封閉，難以達(dá)到實(shí)用程度的透氣效果。如果加入過多的微氣孔形成劑，雖然在一定程度上會提高透氣效果，但同時(shí)也會顯著降低材料強(qiáng)度，難以滿足透氣磚產(chǎn)品的使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明旨在提供一種能夠減少滲鋼及橫斷幾率，并且不需要中間熱修燒氧維護(hù)即可實(shí)現(xiàn)吹通率100%的免燒氧高吹通率透氣磚及其制造方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述之目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0007]一種高吹通率透氣磚,組成如下:
[0008]粗剛玉:粒度大于0.5mm且小于或等于1mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35~50% ；
[0009]細(xì)剛玉:粒度大于O且小于或等于0.5mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25~40% ；
[0010]氧化鋁細(xì)粉:粒度大于0.020mm且小于或等于0.044mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8~15% ；
[0011]氧化鋁微粉:粒度大于O 且小于或等于0.020mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~10%。
[0012]一種高吹通率透氣磚,組成如下:[0013]粗剛玉:粒度大于0.5mm且小于或等于1mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35~50% ；
[0014]細(xì)剛玉:粒度大于O且小于或等于0.5mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25~40% ；
[0015]氧化鋁細(xì)粉:粒度大于0.020mm且小于或等于0.044mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8~15% ；
[0016]氧化鋁微粉:粒度大于O且小于或等于0.020mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~10% ；
[0017]所述粗剛玉、所述細(xì)剛玉、所述氧化鋁細(xì)粉和所述氧化鋁微粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和小于或等于99%且大于或等于92% ；
[0018]余量為微氣孔形成劑，所述微氣孔形成劑在燒成過程中轉(zhuǎn)變成氣體。
[0019]一種高吹通率透氣磚,組成如下:
[0020]粗剛玉:粒度大于0.5mm且小于或等于1mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35~50% ；
[0021]細(xì)剛玉:粒度大于O且小于或等于0.5mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25~40% ；
[0022]氧化鋁細(xì)粉:粒度大于0.020mm且小于或等于0.044mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8~15% ；
[0023]氧化鋁微粉:粒度大于O且小于或等于0.020mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~10% ；
[0024]抗渣侵蝕劑:質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于O且小于或等于26% ;所述抗渣侵蝕劑為氧化鉻細(xì)粉、尖晶石細(xì)粉和鎂砂細(xì)粉中的一種或多種，所述氧化鉻細(xì)粉的粒度大于O且小于或等于
0.044mm,所述尖晶石細(xì)粉的粒度大于O且小于或等于0.044mm,所述鎂砂細(xì)粉的粒度大于O且小于或等于0.044mm ；
[0025]所述粗剛玉、所述細(xì)剛玉、所述氧化鋁細(xì)粉、所述氧化鋁微粉和所述抗渣侵蝕劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和小于或等于99%且大于或等于92% ；
[0026]余量為微氣孔形成劑，所述微氣孔形成劑在燒成時(shí)轉(zhuǎn)變成氣體。
[0027]上述高吹通率透氣磚，氧化鉻細(xì)粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O~10%，尖晶石細(xì)粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O~10%，鎂砂細(xì)粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O~10%。
[0028]上述高吹通率透氣磚，所述微氣孔形成劑為糊精、淀粉、植物纖維、動物纖維和NH4Cl中的一種或多種。
[0029]上述高吹通率透氣磚，糊精的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1~5%。
[0030]上述高吹通率透氣磚，淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1~5%。
[0031]上述高吹通率透氣磚，植物纖維和動物纖維的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1~5%。
[0032]上述高吹通率透氣磚，NH4Cl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1~5%。
[0033]上述高吹通率透氣磚,所述粗剛玉或所述細(xì)剛玉中Al2O3≥95wt%,所述粗剛玉或所述細(xì)剛玉為板狀剛玉、致密剛玉、白剛玉和棕剛玉中的一種或幾種。
[0034]上述高吹通率透氣磚的制造方法，包括以下步驟:
[0035]第一步:按高吹通率透氣磚配方組成準(zhǔn)備原材料，并按國標(biāo)對原材料進(jìn)行檢驗(yàn)；
[0036]第二步:配料、混碾工序；
[0037]第三步:困料工序；
[0038]第四步:模具組裝工序；
[0039]第五步:機(jī)壓成型工序:施加到磚坯上的壓強(qiáng)大于或等于50MPa ；
[0040]第六步:烘烤工序，該工序的烘烤溫度為150_350°C，保溫時(shí)間為8_12h ；
[0041]第七步:高溫?zé)晒ば?，燒成溫度?350_1650°C，保溫時(shí)間為6_8h ；
[0042]第八步:不銹鋼鋼殼、底板和供氣尾管的制作；
[0043]第九步:透氣磚裝鋼殼、焊接工序；[0044]第十步:透氣磚流量檢查及產(chǎn)品包裝入庫工序。
[0045]上述高吹通率透氣磚的制造方法，在第一步的原材料中如果使用動物纖維或植物纖維作為微氣孔形成劑時(shí)，第二步中的配料工序中還包括如下纖維分散步驟:
[0046]a.控制動物纖維或植物纖維的長度為5_20mm ；
[0047]b.選用聚氧化乙烯(PEO)、四基纖維素(MC)、羧甲基纖維素鈉
[0048](CMC)或羥乙基纖維素(HEC)作為纖維分散劑；
[0049]c.將纖維分散劑加入水中，水的質(zhì)量為原材料總質(zhì)量的0.5-1%,纖維分散劑的質(zhì)量為水的質(zhì)量的0.05~0.8%，用攪拌器攪拌20-100min，以使纖維分散劑充分溶解；
[0050]d.將植物纖維或動物纖維加入溶解了纖維分散劑的水溶液中，采用電磁振蕩器攪拌器攪拌10-30min，配制成植物纖維或動物纖維的懸浮液；
[0051]e.將稱量好的其它原材料倒入攪拌鍋中，攪拌，在l_5min內(nèi)倒入配制好的纖維懸浮液，攪拌時(shí)間控制在5-10min。
[0052]根據(jù)透氣量要求，調(diào)整顆粒級配以及微氣孔形成劑的種類和加入量，高溫?zé)珊?，在磚體內(nèi)形成均勻分布且相互貫通的微氣孔。
[0053] 下面介紹一下高吹通率透氣磚中所采用各組分的性能與作用:
[0054]剛玉顆粒(Al2O3≥95%，粒度為1-0.5mm和0.5-0mm),高溫性能優(yōu)良，耐侵蝕性好，硬度高，在本發(fā)明高吹通率透氣磚中做主要原料，起到顆粒堆積造孔作用，并有利于提高高吹通率透氣磚的抗侵蝕及沖刷性能。本發(fā)明選用粒度范圍較窄且粒度較小的顆粒作為骨料，形成顆粒堆積效果，在材料內(nèi)部形成大量孔徑較小、數(shù)量較多的微氣孔，在材料氣孔率相同的情況下，材料強(qiáng)度較高。本發(fā)明中選用特定粒度的粗剛玉和特定粒度的細(xì)剛玉作為原料，并在50MPa以上的壓強(qiáng)下對透氣磚磚坯進(jìn)行壓制，依靠粗剛玉和細(xì)剛玉之間的顆粒堆積作用形成相互貫通的微孔，而粗剛玉和細(xì)剛玉的均勻混合相對比較容易，與傳統(tǒng)的依靠微孔形成劑形成相互貫通微氣孔的技術(shù)方案相比，本發(fā)明透氣磚中的微孔更加均勻、材料強(qiáng)度更高，在低氣孔率的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)較好的透氣效果。
[0055]氧化鋁細(xì)粉和氧化鋁微粉作為基質(zhì)，在高溫?zé)蓵r(shí)燒結(jié)，形成陶瓷結(jié)合，使材料產(chǎn)生足夠的使用強(qiáng)度。
[0056]氧化鉻粉一方面起到高溫下燒結(jié)形成陶瓷結(jié)合的作用，另一方面起到增強(qiáng)材料抗渣侵蝕性能的作用；尖晶石細(xì)粉和鎂砂細(xì)粉一方面起到增強(qiáng)材料抗渣侵蝕性能的作用，另一方面提高透氣磚的熱震穩(wěn)定性。
[0057]微氣孔形成劑糊精、淀粉、植物纖維、動物纖維或NH4Cl,使得高溫?zé)珊笳麄€透氣磚磚體內(nèi)均勻分布的依靠粗剛玉和細(xì)剛玉之間的顆粒堆積作用形成的微孔之間的貫通性更好，進(jìn)一步提高本發(fā)明透氣磚的透氣性能；糊精和淀粉有助于提高生坯強(qiáng)度；植物纖維和動物纖維雖然會降低生坯強(qiáng)度且分散難度大，但是燒結(jié)后有助于連通微氣孔，使得透氣磚在氣孔率相同的情況下透氣性較好；NH4C1在燒成過程中很容易分解成氨氣和氯化氫氣體，排出比較容易。
[0058]本發(fā)明的有益效果是:
[0059]1、吹通率 100%
[0060]以透氣磚本體材料中均勻分布且相互貫通的微氣孔為氣體通道，通過磚體內(nèi)均勻分布的微氣孔實(shí)現(xiàn)透氣功能，微氣孔孔徑小且交錯分布，從根本上避免了鋼液或鋼渣滲透導(dǎo)致透氣磚發(fā)生堵塞而不透氣，使用過程中不需要熱修燒氧維護(hù)即可實(shí)現(xiàn)透氣，吹通率達(dá)到 100%O
[0061]2、透氣量可調(diào)節(jié)
[0062]通過調(diào)節(jié)顆粒級配和微氣孔形成劑，可以調(diào)節(jié)微氣孔孔徑和數(shù)量，達(dá)到調(diào)節(jié)透氣量的目的。
[0063]3、綜合成本低
[0064]因吹通率100%，不需要在使用過程中進(jìn)行熱修燒氧維護(hù)操作，省去了燒氧所需的人力、燒氧鋼管消耗和燒氧所需的可燃性氣體(如氧氣)，且縮短了冶煉流程。
[0065]4、鎂質(zhì)透氣磚在鋼廠的高溫工作條件下內(nèi)部有物相變化，而且熱膨脹系數(shù)較大(14~15X10_6/°C)，導(dǎo)致體積穩(wěn)定性差，影響透氣性能；而本發(fā)明采用的氧化鋁質(zhì)透氣磚，在鋼廠的高溫工作條件下，內(nèi)部沒有物相變化，而且熱膨脹系數(shù)較小(6.6X10_6/°C)，體積穩(wěn)定性優(yōu)良，透氣效果好。
【具體實(shí)施方式】
[0066]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0067]第一組實(shí)施例(見表1):
[0068]表1
[0069]
【權(quán)利要求】
1.一種高吹通率透氣磚，其特征在于，組成如下: 粗剛玉:粒度大于0.5mm且小于或等于1mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35~50% ； 細(xì)剛玉:粒度大于O且小于或等于0.5mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25~40% ； 氧化招細(xì)粉:粒度大于0.020mm且小于或等于0.044mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8~15% ； 氧化鋁微粉:粒度大于O且小于或等于0.020mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~10%。
2.一種高吹通率透氣磚，其特征在于，組成如下: 粗剛玉:粒度大于0.5mm且小于或等于1mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35~50% ； 細(xì)剛玉:粒度大于O且小于或等于0.5mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25~40% ； 氧化招細(xì)粉:粒度大于0.020mm且小于或等于0.044mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8~15% ； 氧化鋁微粉:粒度大于O且小于或等于0.020mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~10% ； 所述粗剛玉、所述細(xì)剛玉、所述氧化鋁細(xì)粉和所述氧化鋁微粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和小于或等于99%且大于或等于92% ； 余量為微氣孔形成劑，所述微氣孔形成劑在燒成過程中轉(zhuǎn)變成氣體。
3.一種高吹通率透氣磚 ，其特征在于，組成如下: 粗剛玉:粒度大于0.5mm且小于或等于1mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35~50% ； 細(xì)剛玉:粒度大于O且小于或等于0.5mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25~40% ； 氧化招細(xì)粉:粒度大于0.020mm且小于或等于0.044mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8~15% ； 氧化鋁微粉:粒度大于O且小于或等于0.020mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~10% ； 抗渣侵蝕劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于O且小于或等于26% ;所述抗渣侵蝕劑為氧化鉻細(xì)粉、尖晶石細(xì)粉和鎂砂細(xì)粉中的一種或多種，所述氧化鉻細(xì)粉的粒度大于O且小于或等于0.044mm,所述尖晶石細(xì)粉的粒度大于O且小于或等于0.044mm,所述鎂砂細(xì)粉的粒度大于O且小于或等于 0.044mm ； 所述粗剛玉、所述細(xì)剛玉、所述氧化鋁細(xì)粉、所述氧化鋁微粉和所述抗渣侵蝕劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和小于或等于99%且大于或等于92% ； 余量為微氣孔形成劑，所述微氣孔形成劑在燒成時(shí)轉(zhuǎn)變成氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高吹通率透氣磚，其特征在于，氧化鉻細(xì)粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O~10%，尖晶石細(xì)粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O~10%，鎂砂細(xì)粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O~10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的高吹通率透氣磚，其特征在于，所述微氣孔形成劑為糊精、淀粉、植物纖維、動物纖維和NH4Cl中一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高吹通率透氣磚，其特征在于，糊精的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I~5%，淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I~5%，植物纖維和動物纖維的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I~5%，NH4Cl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I ~5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的高吹通率透氣磚，其特征在于，所述粗剛玉或所述細(xì)剛玉中Al2O3 ^ 95wt%,所述粗剛玉或所述細(xì)剛玉為板狀剛玉、致密剛玉、白剛玉和掠剛玉中的一種或幾種。
8.權(quán)利要求1-7任一所述高吹通率透氣磚的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步:按高吹通率透氣磚配方組成準(zhǔn)備原材料，并按國標(biāo)對原材料進(jìn)行檢驗(yàn)； 第二步:配料、混碾工序； 第三步:困料工序；第四步:模具組裝工序； 第五步:機(jī)壓成型工序:施加到磚坯上的壓強(qiáng)大于或等于50MPa ； 第六步:烘烤工序，該工序的烘烤溫度為150-350°C，保溫時(shí)間為8-12h ； 第七步:高溫?zé)晒ば?，燒成溫度?350-1650°C，保溫時(shí)間為6-8h ； 第八步:不銹鋼鋼殼、底板和供氣尾管的制作； 第九步:透氣磚裝鋼殼、焊接工序； 第十步:透氣磚流量檢查及產(chǎn)品包裝入庫工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述高吹通率透氣磚的制造方法，其特征在于，在第一步的原材料中如果使用動物纖維或植物纖維作為微氣孔形成劑時(shí)，第二步中的配料工序中還包括如下纖維分散步驟: a.控制動物纖維或植物纖維的長度為5-20mm； b.選用聚氧化乙烯、四基纖維素、羧甲基纖維素鈉或羥乙基纖維素作為纖維分散劑； c.將纖維分散劑加入水中，水的質(zhì)量為原材料總質(zhì)量的0.5-1%，纖維分散劑的質(zhì)量為水的質(zhì)量的0.05~0.8%，用攪拌器攪拌20-100min，以使纖維分散劑充分溶解； d.將植物纖維或動物纖維 加入溶解了纖維分散劑的水溶液中，采用電磁振蕩器攪拌器攪拌10-30min，配制成植物纖維或動物纖維的懸浮液； e.將稱量好的其它原材料倒入攪拌鍋中，攪拌，在l_5min內(nèi)倒入配制好的纖維懸浮液，攪拌時(shí)間控制在5-10min。
【文檔編號】C04B35/66GK103896611SQ201410094948
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】吳曉, 童則明, 劉國濤, 李偉, 李彥明, 鄭日徐, 張厚興, 劉百寬, 孫榮海, 劉國威 申請人:濮陽濮耐高溫材料（集團(tuán)）股份有限公司