專利名稱：一種Al₂O₃-SiO₂質(zhì)中間包透氣磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于Al2O3-SiO2質(zhì)耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著中間包冶金技術(shù)的發(fā)展，通過安裝在中間包底部的透氣磚向鋼液中吹入惰性氣體進(jìn)行攪拌，不僅可以有效改善鋼液的流動(dòng)、延長鋼液的停留時(shí)間、促進(jìn)鋼液的混合和利于溫度均勻，且可利用產(chǎn)生的微小氣泡捕獲夾雜物，促進(jìn)夾雜物的上浮去除，降低鋼液中總氧含量，利于潔凈鋼的生產(chǎn)。因此，研制具有良好透氣性、熱震穩(wěn)定性、高強(qiáng)度和抗鋼渣滲透侵蝕的中間包彌散式透氣磚成為重要的課題。早期的透氣磚中使用的堿性材料(MgO)存在剝落性差和耐熱沖擊性差的問題，故目前很少使用這樣的產(chǎn)品。相比之下，剛玉質(zhì)材料具有良好的高溫性能、抗熱震性以及對(duì)鋼水潤濕角比較大的特點(diǎn)，已經(jīng)成為代替鎂質(zhì)材料的主要材質(zhì)。但由于純剛玉質(zhì)透氣磚在使用中抗侵蝕性能差，剝落掉塊嚴(yán)重，人們進(jìn)行了 Al2O3-MgO材質(zhì)的研究。MgO通常以細(xì)粉形式加入，在燒成過程中和Al2O3發(fā)生反應(yīng)生成尖晶石，材料的膨脹系數(shù)增大而組織致密化， 雖使透氣磚的耐侵蝕性和抗氧化性提高，但其透氣性受到嚴(yán)重影響。在保證彌散式透氣磚透氣性的同時(shí)，使其具有良好的高溫機(jī)械強(qiáng)度和荷重軟化溫度以及熱震穩(wěn)定性。人們發(fā)明了莫來石晶須原位增強(qiáng)的剛玉-莫來石質(zhì)中間包透氣磚，如 “一種中間包透氣磚及其制備方法” (CN169i^67A)專利技術(shù)將莫來石以干凝膠粉形式加入， 生成莫來石晶須，保持了透氣性，增加了強(qiáng)度。但干凝膠粉不易分散，氣孔分布不均，較大氣孔仍然很多，鋼渣易滲透侵蝕造成短壽，且晶須的引入也封閉了很多貫通氣孔，其效率還有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服已有技術(shù)缺陷，目的是提供一種顯氣孔率高、透氣性好，強(qiáng)度高、 抗熱震、抗鋼渣滲透侵蝕、耐沖刷、環(huán)境友好和使用壽命長的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該中間包透氣磚的原料及其質(zhì)量百分含量是65 78wt %的板狀剛玉顆粒，7 20wt %的莫來石顆粒，2 IOwt %的白剛玉細(xì)粉，1 的P -Al2O3細(xì)粉，1 3wt%的硅微粉。以上述原料為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，再加入以下外加劑0. 10 0. 20wt%的六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉的混合物，0. 05 0. 20wt%的黃糊精，0. 01 0. 20wt%的偶氮二甲酰胺，1 4wt%^ Al2O3-SiO2 凝膠粉，0. 20 1. Owt % 的氟化鋁。按上述原料和外加劑的質(zhì)量百分含量，先將外加劑和硅微粉預(yù)混均勻，制成預(yù)混料；再將板狀剛玉顆粒、莫來石顆粒和預(yù)混料混碾，制成混碾料；然后將白剛玉細(xì)粉、 P -Al2O3細(xì)粉和混碾料混合，外加上述原料5 7wt%的水，攪拌均勻，澆注，振動(dòng)成型，成型后的坯體在Iio 200°C條件下保溫12 48小時(shí)，最后在1200 1500°C條件下3小時(shí)燒成。在上述技術(shù)方案中板狀剛玉顆粒的Al2O3含量>95wt%，其粒徑為3 0.088mm; 莫來石顆粒的Al2O3含量> 65wt%，其粒徑為1 0. 088mm;白剛玉細(xì)粉的Al2O3含量> 99wt%，其粒徑< 0. 088mm ； P -Al2O3細(xì)粉的Al2O3含量> 99wt%，其粒徑< 0. Olmm ；硅微粉的SW2含量> 92wt%，其粒徑< 0. OOlmm ；六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉的混合物為六偏磷酸鈉三聚磷酸鈉的質(zhì)量比為2 1的混合物；Al2O3-SiO2凝膠粉為溶膠-凝膠莫來石前驅(qū)體所制的的凝膠，在110°C X24h條件下烘干；偶氮二甲酰胺的分解溫度為120 180°C，其粒徑< 0. 005mm。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明將偶氮二甲酰胺和硅微粉、黃糊精預(yù)混能消除偶氮二甲酰胺的團(tuán)聚結(jié)塊，保證其分散性，且構(gòu)建的偏酸性的環(huán)境避免了偶氮二甲酰胺的常溫分解；當(dāng)熱處理時(shí)，偶氮二甲酰胺快速分解，利用氣泡在聚合物熔體上迅速生長產(chǎn)生很大的拉伸應(yīng)力，產(chǎn)生原位膨脹-破裂效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)氧化鋁細(xì)粉、莫來石干凝膠粉、黃糊精、硅微粉等的均勻分散。由此，均勻分布的氧化鋁細(xì)粉和硅微粉原位反應(yīng)形成更合理的莫來石網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，莫來石晶須更加良好的形成，長徑比更好，分布更均勻，不易堵塞氣孔，較大提升透氣磚的透氣性和強(qiáng)度，且鋼渣不易滲透侵蝕。本發(fā)明所制備的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚經(jīng) 1200 1500°C X 3小時(shí)燒成后的顯氣孔率為35 45%、平均孔徑為1 10 μ m、透氣度為 20 40 μ τα和耐壓強(qiáng)度為40 60MPa。因此，該法所制備的透氣磚具有顯氣孔率高、透氣性好、強(qiáng)度高、抗熱震、抗鋼渣滲透侵蝕、耐沖刷、環(huán)境友好和使用壽命長的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式
所涉及的原料和外加劑的技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述板狀剛玉顆粒的Al2O3含量> 95wt%，其粒徑為3 0.088mm;莫來石顆粒的 Al2O3含量> 65wt%，其粒徑為1 0. 088mm ；白剛玉細(xì)粉的Al2O3含量> 99wt%，其粒徑
<0. 088mm ； P -Al2O3細(xì)粉的Al2O3含量> 99wt%，其粒徑< 0. Olmm ；硅微粉的SW2含量 > 92wt%，其粒徑< 0. OOlmm ；六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉的混合物為六偏磷酸鈉三聚磷酸鈉的質(zhì)量比為2 1的混合物；Al2O3-SiO2凝膠粉為溶膠-凝膠莫來石前驅(qū)體所制的的凝膠，在110°C X24h條件下烘干；偶氮二甲酰胺的分解溫度為120 180°C，其粒徑
<0. 005mm。實(shí)施例1一種Al2O3-S^2質(zhì)中間包透氣磚及其制備方法。該中間包透氣磚的原料及其質(zhì)量百分含量是65 70wt%的板狀剛玉顆粒，15 20襯％的莫來石顆粒，8 10wt%的白剛玉細(xì)粉，2 的P -Al2O3細(xì)粉，2 3wt%的硅微粉。以上述原料為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，再加入以下外加劑0. 10 0. 15wt%的六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉的混合物，0. 05 0. IOwt %的黃糊精，0. 01 0. 05wt%的偶氮二甲酰胺，1 2wt%^ Al2O3-SiO2 凝膠粉，0. 20 0. 50wt% 的氟化鋁。
按上述原料和外加劑的質(zhì)量百分含量，先將外加劑和硅微粉預(yù)混均勻，制成預(yù)混料；再將板狀剛玉顆粒、莫來石顆粒和預(yù)混料混碾，制成混碾料；然后將白剛玉細(xì)粉、 P -Al2O3細(xì)粉和混碾料混合，外加上述原料5 6wt%的水，攪拌均勻，澆注，振動(dòng)成型，成型后的坯體在110 160°C條件下保溫M 48小時(shí)，最后在1200 1300°C條件下3小時(shí)燒成。本實(shí)施例1所制得的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚經(jīng)1300°C X3小時(shí)燒成后的顯氣孔率為35 40 %，平均孔徑為1 6 μ m，透氣度為20 觀μ m2，耐壓強(qiáng)度為40 48MPa。實(shí)施例2一種Al2O3-S^2質(zhì)中間包透氣磚及其制備方法。該中間包透氣磚的原料及其質(zhì)量百分含量是68 72wt%的板狀剛玉顆粒，12 18wt%的莫來石顆粒，7 9wt%的白剛玉細(xì)粉，1 3襯％的P -Al2O3細(xì)粉，2 3wt%的硅微粉。以上述原料為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，再加入以下外加劑0. 12 0. 18wt%的六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉的混合物，0. 08 0. 13wt%的黃糊精，0. 05 0. IOwt %的偶氮二甲酰胺，2 3wt%^ Al2O3-SiO2 凝膠粉，0. 40 0. 70wt%的氟化鋁。按上述原料和外加劑的質(zhì)量百分含量，先將外加劑和硅微粉預(yù)混均勻，制成預(yù)混料；再將板狀剛玉顆粒、莫來石顆粒和預(yù)混料混碾，制成混碾料；然后將白剛玉細(xì)粉、 P -Al2O3細(xì)粉和混碾料混合，外加上述原料6 7wt%的水，攪拌均勻，澆注，振動(dòng)成型，成型后的坯體在150 200°C條件下保溫12 M小時(shí)，最后在1300 1400°C條件下3小時(shí)燒成。本實(shí)施例2所制得的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚經(jīng)1400°C X 3小時(shí)燒成后的顯氣孔率為38 42%，平均孔徑為3 8μπι，透氣度為25 32 μ m2，耐壓強(qiáng)度為45 50MPa。實(shí)施例3一種Al2O3-S^2質(zhì)中間包透氣磚及其制備方法。該中間包透氣磚的原料及其質(zhì)量百分含量是70 75wt%的板狀剛玉顆粒，10 17wt%的莫來石顆粒，5 8wt%的白剛玉細(xì)粉，2 的P -Al2O3細(xì)粉，1 2wt%的硅微粉。以上述原料為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，再加入以下外加劑0. 15 0. 20wt%的六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉的混合物，0. 10 0. 15wt%的黃糊精，0. 10 0. 15wt%的偶氮二甲酰胺，3 4wt%^ Al2O3-SiO2 凝膠粉，0. 50 0. 80wt%的氟化鋁。按上述原料和外加劑的質(zhì)量百分含量，先將外加劑和硅微粉預(yù)混均勻，制成預(yù)混料；再將板狀剛玉顆粒、莫來石顆粒和預(yù)混料混碾，制成混碾料；然后將白剛玉細(xì)粉、 P -Al2O3細(xì)粉和混碾料混合，外加上述原料5 6wt%的水，攪拌均勻，澆注，振動(dòng)成型，成型后的坯體在110 160°C條件下保溫M 48小時(shí)，最后在1400 1500°C條件下3小時(shí)燒成。本實(shí)施例3所制得的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚經(jīng)1500°C X 3小時(shí)燒成后的顯氣孔率為40 44%，平均孔徑為4 9μπι，透氣度為28 :35μπι2，耐壓強(qiáng)度為50 55MPa。實(shí)施例4一種Al2O3-S^2質(zhì)中間包透氣磚及其制備方法。該中間包透氣磚的原料及其質(zhì)量百分含量是74 78wt%的板狀剛玉顆粒，7 15wt%的莫來石顆粒，2 7wt%的白剛玉細(xì)粉，1 3襯％的P -Al2O3細(xì)粉，1 2wt%的硅微粉。
以上述原料為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，再加入以下外加劑0. 12 0. 18wt%的六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉的混合物，0. 14 0. 20wt%的黃糊精，0. 15 0. 20wt %的偶氮二甲酰胺，2 3wt%^ Al2O3-SiO2 凝膠粉，0. 70 1. Owt % 的氟化鋁。按上述原料和外加劑的質(zhì)量百分含量，先將外加劑和硅微粉預(yù)混均勻，制成預(yù)混料；再將板狀剛玉顆粒、莫來石顆粒和預(yù)混料混碾，制成混碾料；然后將白剛玉細(xì)粉、 P -Al2O3細(xì)粉和混碾料混合，外加上述原料6 7wt%的水，攪拌均勻，澆注，振動(dòng)成型，成型后的坯體在150 200°C條件下保溫12 M小時(shí)，最后在1300 1400°C條件下3小時(shí)燒成。本實(shí)施例4所制得的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚經(jīng)1400°C X 3小時(shí)燒成后的顯氣孔率為42 45 %，平均孔徑為6 10 μ m，透氣度為32 40 μ m2，耐壓強(qiáng)度為55 60MPa。本具體實(shí)施方式
將偶氮二甲酰胺和硅微粉、黃糊精預(yù)混能消除偶氮二甲酰胺的團(tuán)聚結(jié)塊，保證其分散性，且構(gòu)建的偏酸性的環(huán)境避免了偶氮二甲酰胺的常溫分解；當(dāng)熱處理時(shí)，偶氮二甲酰胺快速分解，利用氣泡在聚合物熔體上迅速生長產(chǎn)生很大的拉伸應(yīng)力，產(chǎn)生原位膨脹-破裂效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)氧化鋁細(xì)粉、莫來石干凝膠粉、黃糊精、硅微粉等的均勻分散。由此，均勻分布的氧化鋁細(xì)粉和硅微粉原位反應(yīng)形成更合理的莫來石網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，莫來石晶須更加良好的形成，長徑比更好，分布更均勻，不易堵塞氣孔，較大提升透氣磚的透氣性和強(qiáng)度，且鋼渣不易滲透侵蝕。本具體實(shí)施方式
所制備的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚經(jīng)1200 15000C X3小時(shí)燒成后的顯氣孔率為35 45%、平均孔徑為1 ΙΟμπκ透氣度為20 40 μ m2和耐壓強(qiáng)度為40 60MPa。因此，本具體實(shí)施方式
所制備的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚具有顯氣孔率高、透氣性好、強(qiáng)度高、抗熱震、抗鋼渣滲透侵蝕、耐沖刷、環(huán)境友好和使用壽命長的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種Al2O3-SiA質(zhì)中間包透氣磚的制備方法，其特征在于該中間包透氣磚的原料及其質(zhì)量百分含量是65 78wt%的板狀剛玉顆粒，7 20wt%的莫來石顆粒，2 IOwt %的白剛玉細(xì)粉，1 的P -Al2O3細(xì)粉，1 3襯％的硅微粉；以上述原料為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，再加入以下外加劑0. 10 0. 20wt%的六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉的混合物，0. 05 0. 20wt%的黃糊精，0. 01 0. 20wt%的偶氮二甲酰胺，1 的Al2O3-SiO2凝膠粉，0. 20 1. 0襯％的氟化鋁；按上述原料和外加劑的質(zhì)量百分含量，先將外加劑和硅微粉預(yù)混均勻，制成預(yù)混料；再將板狀剛玉顆粒、莫來石顆粒和預(yù)混料混碾，制成混碾料；然后將白剛玉細(xì)粉、P-Al2O3細(xì)粉和混碾料混合，外加上述原料5 7wt %的水，攪拌均勻，澆注，振動(dòng)成型，成型后的坯體在110 200°C條件下保溫12 48小時(shí)，最后在1200 1500°C條件下3小時(shí)燒成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚的制備方法，其特征在于所述的板狀剛玉顆粒的Al2O3含量> 95wt%，其粒徑為3 0. 088mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚的制備方法，其特征在于所述的莫來石顆粒的Al2O3含量> 65wt%，其粒徑為1 0. 088mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚的制備方法，其特征在于所述的白剛玉細(xì)粉的Al2O3含量> 99wt%，其粒徑< 0. 088mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚的制備方法，其特征在于所述的 P-Al2O3 細(xì)粉的 Al2O3 含量> 99wt%，其粒徑< 0.01mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚的制備方法，其特征在于所述的硅微粉的SiR含量> 92wt%，其粒徑< 0. 001mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚的制備方法，其特征在于所述的六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉的混合物為六偏磷酸鈉三聚磷酸鈉的質(zhì)量比為21的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚的制備方法，其特征在于所述的 Al2O3-SiO2凝膠粉為溶膠-凝膠莫來石前驅(qū)體所制的的凝膠，在110°C X24h條件下烘干。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚的制備方法，其特征在于所述的偶氮二甲酰胺的分解溫度為120 180°C，其粒徑< 0. 005mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的Al2O3-SiA質(zhì)中間包透氣磚的制備方法所制備的Al2O3-SW2質(zhì)中間包透氣磚。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Al2O3-SiO2質(zhì)中間包透氣磚及其制備方法。以65～78wt％的板狀剛玉顆粒、7～20wt％的莫來石顆粒、2～10wt％的白剛玉細(xì)粉、1～4wt％的ρ-Al2O3細(xì)粉和1～3wt％的硅微粉為原料，以0.10～0.20wt％的六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉的混合物、0.05～0.20wt％的黃糊精、0.01～0.20wt％的偶氮二甲酰胺、1～4wt％的Al2O3-SiO2凝膠粉和0.20～1.0wt％的氟化鋁為外加劑。制備方法是按含量將外加劑和硅微粉預(yù)混均勻，加入板狀剛玉顆粒和莫來石顆粒混碾，再加入白剛玉細(xì)粉和ρ-Al2O3細(xì)粉進(jìn)行混碾，然后外加5～7wt％的水，攪拌，澆注，成型，在110～200℃條件下保溫12～48小時(shí)，最后在1200～1500℃條件下3小時(shí)燒成。制備的透氣磚透氣性好，強(qiáng)度高、耐沖刷和環(huán)境友好。
文檔編號(hào)C04B35/66GK102320845SQ20111023155
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者杜博, 顧華志, 黃奧 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)