本發(fā)明涉及鋼鐵工業(yè)爐外精煉用耐火材料領(lǐng)域，特別是鋼包底部供氬氣系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展迅猛，鋼鐵產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，鋼鐵工業(yè)對我國自然環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響，基于這種現(xiàn)狀，根據(jù)國家政策的方向及市場經(jīng)濟(jì)的需求，就耐火材料領(lǐng)域而言，降低成本，提高技術(shù)含量，提高產(chǎn)品使用效果是迫切需要；另一方面，我國勞動力成本在逐年增加，因此，提高生產(chǎn)資料的自動化程度也是當(dāng)前工業(yè)發(fā)展的迫切需求，至少應(yīng)當(dāng)降低工業(yè)產(chǎn)品對人工操作的依賴。

衡量鋼鐵工業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要環(huán)節(jié)之一就是爐外精煉，而爐外精煉的關(guān)鍵點(diǎn)之一在于供氬氣系統(tǒng)的功能裝置透氣磚，透氣磚的作用是通過向鋼包內(nèi)供給氬氣來攪拌鋼水，實(shí)現(xiàn)精煉的目的。

當(dāng)前鋼鐵工業(yè)用透氣磚大都采用一次性澆注成型，利用燒失物產(chǎn)生的宏觀狹縫做為氬氣通道，另一種是利用多個(gè)陶瓷薄板拼接并埋在澆注料里，利用陶瓷板之間的宏觀狹縫做為透氣通道，一般統(tǒng)稱之為“狹縫式透氣磚”，狹縫式透氣磚在一個(gè)時(shí)代很大程度的推動了鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，但狹縫自身已經(jīng)造成了透氣磚的宏觀缺陷，在使用過程中，特別是當(dāng)前特殊鋼種需求較多，鋼水很容易通過狹縫滲入，而且狹縫透氣磚需要人工清掃操作的程度很高，不符合當(dāng)前社會工業(yè)的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明采用一系列的技術(shù)手段，主體思想就是使得透氣 磚消耗部分的結(jié)構(gòu)均勻化，因此會帶來使用壽命高、無需人工清掃操作、供氣穩(wěn)定、不會滲鋼等技術(shù)優(yōu)勢。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

1，透氣磚耐火材料部分由三部分組成，圓柱狀消耗芯，圓臺狀安全芯，周圍包埋料，消耗芯與安全芯沿中心線對接，周圍用包埋料包埋于透氣磚金屬殼內(nèi)，本發(fā)明中也可以不要圓臺狀安全芯，耐火材料部分便由兩部分構(gòu)成，消耗芯和周圍包埋料。

消耗芯與安全芯的配方組成如下：

粒度為0.5mm-1mm、氧化鉻含量為0.1％-30％的鉻剛玉，質(zhì)量含量為45％-65％；粒度為0.1mm-0.5mm、氧化鉻含量為0.1％-30％的鉻剛玉，質(zhì)量含量為15％-45％；粒度小于等于180目、氧化鉻含量為0.1％-30％的鉻剛玉，質(zhì)量含量為0％-5％；粒度小于等于320目、氧化鉻含量為0.1％-30％的鉻剛玉，質(zhì)量含量為0％-10％；α型燒結(jié)氧化鋁微粉，質(zhì)量含量為0％-12％；氧化鉻微粉，質(zhì)量含量為0％-12％。其中粒度小于等于180目的粉料質(zhì)量含量總和為8％-25％，小于等于180目的粉料也包括微粉或納米粉，而且所有粒度規(guī)格的原料質(zhì)量含量總和為100％。

所用結(jié)合劑為：聚乙烯醇質(zhì)量含量為0％-3％；糊精質(zhì)量含量為0％-2％；木質(zhì)素磺酸鈣質(zhì)量含量為0％-2％；纖維素質(zhì)量含量為0％-2％濃度為3％-40％的氧化鋁溶膠質(zhì)量含量為0％-10％。所有結(jié)合劑為外加，而且質(zhì)量含量總和為1％-10％。

上述配方中，鉻剛玉可以全部或部分的用燒結(jié)剛玉、電熔剛玉、尖晶石、鎂鉻砂、鋯剛玉、粒度小于等于0.5mm的氧化鋯、鋁含量大于86％的礬土、莫 來石中的一種或幾種按相同規(guī)格替換。例如：規(guī)格為0.1mm-0.5mm的鉻剛玉，可以用規(guī)格為0.1mm-0.5mm的電熔剛玉或莫來石等替換。

上述配方中，任意一種規(guī)格的鉻剛玉可以用燒結(jié)剛玉、電熔剛玉、尖晶石、鎂鉻砂、鋯剛玉、粒度小于等于0.5mm的氧化鋯、鋁含量大于86％的礬土、莫來石中的一種或幾種按任何比例和相同規(guī)格替換。例如：規(guī)格為0.1mm-0.5mm的鉻剛玉質(zhì)量含量為20％，可以用規(guī)格為0.1mm-0.5mm的電熔剛玉或莫來石等替換10％，保留10％鉻剛玉。

圓柱狀消耗芯的截面直徑根據(jù)鋼包大小及通氣量要求，選擇40mm-120mm，直徑誤差控制在±10mm以內(nèi)，高度根據(jù)包底耐火材料厚度確定。

圓臺狀安全芯的高度選擇120mm-200mm。

為了增強(qiáng)消耗芯，消耗芯中間可以放置也可以不放置一支或多支陶瓷棒，陶瓷棒最多不要超過6支為佳，陶瓷棒采用等靜壓成型或凝膠注模成型，并經(jīng)高溫?zé)?，陶瓷棒有序圍繞消耗芯中心均布，高度與消耗芯相同；如果放置一支陶瓷棒，直徑最大為消耗芯直徑的四分之一，最小大于10mm，如果放置多個(gè)陶瓷棒，陶瓷棒直徑取6mm-15mm。

陶瓷棒上可以設(shè)置也可以不設(shè)置一個(gè)或多個(gè)透氣孔。

2，消耗芯與安全芯的制作方法如下：

2.1，按配方備料，預(yù)溶結(jié)合劑，根據(jù)所選原料不同，控制總用水量為0.1％-5％；

2.2，混碾時(shí)先倒入粒度大于180目的原料，混合均勻后加入結(jié)合劑，然后加入粒度小于等于180的原料，混合5min；

2.3，將混合料稱取固定數(shù)量，加入圓柱狀、但不一定是圓柱的彈性模具 并封口，在等靜壓壓力機(jī)下成型，成型壓力控制在40MPa-120MPa，保壓時(shí)間為10秒-500秒。

2.4，將拆模后的磚坯可以在100℃-200℃的溫度下烘烤1h-24h，也可以不烘烤。

2.5，將拆模后的磚坯在1000℃-1650℃的溫度下燒成，保溫時(shí)間為0.5-5h。

3，透氣磚的制作方法

3.1，按技術(shù)方案2制作消耗芯與安全芯；

3.2，將安全芯與消耗芯固定在一起并置于透氣磚金屬殼內(nèi)，用專用機(jī)構(gòu)固定；

3.3，灌入自流包埋料或振動成型包埋料；

3.4，凝固后經(jīng)150℃-300℃烘烤，保溫時(shí)間為6h-24h；

3.5，焊接后蓋與尾管。

本發(fā)明調(diào)節(jié)消耗芯與安全芯透氣量的方法采用配料時(shí)顆粒級配、消耗芯與安全芯最小截面面積、成型壓力三種手段實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明對消耗芯和安全芯的制作采用等靜壓一次性無余量凈尺寸成型。

包埋料選擇鋼纖維增強(qiáng)剛玉-尖晶石澆注料、鋼纖維增強(qiáng)氧化鉻-剛玉-尖晶石澆注料、鋼纖維增強(qiáng)鉻剛玉澆注料、鋼纖維增強(qiáng)剛玉-莫來石澆注料當(dāng)中的任意一種，也可以不加鋼纖維。

陶瓷棒可已選擇剛玉-尖晶石質(zhì)、氧化鉻-剛玉-尖晶石質(zhì)、鉻剛玉質(zhì)、剛玉-莫來石質(zhì)當(dāng)中的任意一種。

本發(fā)明的有益效果是：安全芯可以做為安全標(biāo)識，當(dāng)消耗芯損耗完畢后，安全芯顯露出來，即可停止使用或最多使用1-2次；

消耗芯的組成是一種均質(zhì)結(jié)構(gòu)，通氣原理是利用陶瓷材料透氣性，在設(shè)計(jì)配方時(shí)通過顆粒填充不完全使得材料透氣磚提高，從而達(dá)到通氣的目的，這種氣體通道的宏觀尺寸很小，因此，鋼水通過氣體通道滲入的程度大大降低，所選典型原料鉻剛玉具有良好的功能，熱震、抗侵蝕等性能非常好，從這方面將，鋼水或鋼渣通過材料自身滲入的程度也降低，既然滲入降低，就會便于吹通，無需燒氧清掃操作，同時(shí)也會提高壽命。技術(shù)方案1中選擇了各種原料來替換鉻剛玉，可針對不同精煉要求和工況的鋼包提供不同性能的透氣磚，從而控制壽命，有利于社會資源的節(jié)約。

本發(fā)明通過等靜壓的方式制作消耗芯，這一點(diǎn)與常規(guī)的兩面受壓相比具有本質(zhì)的區(qū)別，等靜壓成型的坯體受壓均勻，因此材料結(jié)構(gòu)更均勻，非常有利于提高使用性能。因?yàn)檫x擇等靜壓的成型方式，因此消耗芯選擇了圓柱狀，做到一次性無余量凈尺寸成型，與其它形狀相比，圓柱狀的消耗芯熱應(yīng)力不易集中，對周圍包埋料發(fā)揮自身功能有促進(jìn)作用。消耗芯的通氣量可以用三種方式調(diào)整，首先是原料配比，不同的配比會造就不同的透氣性；其次選擇消耗芯不同的橫截面積；第三調(diào)整成型壓力。

與常規(guī)透氣磚相比，需要高溫處理的消耗芯或安全芯體積不大，因此對于能源的節(jié)約也有一定意義，特別是大大縮短了透氣磚的制作周期。

附圖說明：

圖1：透氣磚剖面圖；

圖中①：消耗芯；②：安全芯；③：包埋料；④：陶瓷棒。

具體實(shí)施方式

下面舉例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

1，制作消耗芯①與安全芯②，原料配比如下：

結(jié)合劑配比如下

1.1，按配方備料，預(yù)溶結(jié)合劑；

1.2，混碾時(shí)先倒入粒度大于180目的原料，混合均勻后加入結(jié)合劑，然后加入粒度小于等于180的原料，混合5min；

1.3，將混合料稱取固定數(shù)量，加入彈性模具并封口，在等靜壓壓力機(jī)下成

型，成型壓力控制在65MPa，保壓時(shí)間為20秒。

1.4，將拆模后的消耗芯①磚坯在150℃的溫度下烘烤12h。

1.5，將拆模后的消耗芯①磚坯在1650℃的溫度下燒成，保溫時(shí)間為1h，安全芯②在1400℃的溫度下燒成，保溫時(shí)間為3h。

2，制作增強(qiáng)陶瓷棒④，等靜壓成型陶瓷棒④，成型壓力為100MPa，材質(zhì)選擇鉻剛玉質(zhì)，臨界粒度為3mm。

3，制作透氣磚

3.1，將安全芯②與消耗芯①固定在一起并置于透氣磚金屬殼內(nèi)，用專用機(jī)構(gòu)固定；

3.2，灌入自流包埋料③；

3.3，凝固后經(jīng)250℃烘烤，保溫時(shí)間為12h；

3.4，焊接后蓋與尾管。