本發(fā)明涉及一種抗熱震性復(fù)合水口磚的制備方法，屬于煉鋼耐火材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著煉鋼工藝的發(fā)展，對(duì)鋼包滑動(dòng)水口、中間包定徑水口和中間包上水口用耐火材料的使用條件變得日益苛刻。為了提高水口磚的壽命，即使當(dāng)耐火材料與熔融材料相接觸時(shí)，有必要防止它與熔融材料例如液態(tài)鋼水和熔渣進(jìn)行反應(yīng)。水口磚的損壞，不僅是由于液態(tài)金屬和熔渣的化學(xué)作用，而且由于熔融金屬的快速熱沖擊引起的裂紋和剝落以及液態(tài)金屬的磨損等物理作用。因此為了使水口磚能夠穩(wěn)定地操作，必須采用能很好抗熱沖擊和抗侵蝕的耐火材料用于制造水口磚。
目前冶金澆鑄用滑動(dòng)水口磚（上下水口、上下滑板磚）較常用有鋁碳、鋁鋯碳、鎂質(zhì)、剛玉等四大類材質(zhì)，隨著煉鋼工藝的發(fā)展，對(duì)滑動(dòng)水口磚要求日益提高，尤其是對(duì)抗熱沖擊、抗侵蝕、高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及高溫耐磨性能提出更高要求。然而鋁碳、鋁鋯碳質(zhì)滑動(dòng)水口磚，雖具有抗熱震性能好，強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但存在易氧化缺點(diǎn)，滑板磚多爐連用時(shí)會(huì)因氧化導(dǎo)致高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，板面疏松，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生工作面層澆鋼區(qū)域拉毛、細(xì)粉脫落現(xiàn)象，稱為“荒面”，造成滑板磚開關(guān)困難甚至危及安全生產(chǎn)；其次，含碳滑板磚在澆鑄低碳鋼時(shí)，耐火材料中的碳容易熔解到鋼水中，導(dǎo)致鋼水增碳，影響鋼的質(zhì)量；再就是鋁鋯碳滑板中的ZrO2易與鋼水中FeO反應(yīng)形成低熔物，會(huì)進(jìn)一步惡化滑板磚的組織結(jié)構(gòu)，尤其是工作面層的組織結(jié)構(gòu)。鎂質(zhì)滑板磚雖具有良好的抗侵蝕性能和抗氧化性能，但其高溫強(qiáng)度低，不耐鋼水沖刷，而且抗熱震性也差，容易造成滑板磚開裂損壞。剛玉滑板磚雖然抗氧化性能好，但高溫強(qiáng)度不夠、抗侵蝕性能也差，工作面層澆鋼區(qū)易產(chǎn)生“荒面”。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對(duì)鎂質(zhì)的水口磚抗熱震性能差，容易造成水口磚開裂損壞，且其高溫強(qiáng)度低，不耐鋼水沖刷的問題，本發(fā)明首先以粉煤灰和高爐渣為原料，對(duì)其球磨，煅燒和酸泡后，得到水口磚添加料，再將其與氧化鋯、硅酸鈉等物質(zhì)混合，經(jīng)碾磨和擠壓成型，得到磚坯，最后對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)，即可得到抗熱震性復(fù)合水口磚。本發(fā)明制備的抗熱震性水口磚抗熱震性能好，不易開裂損壞，且其高溫強(qiáng)度好，延長(zhǎng)了其使用壽命。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
（1）按質(zhì)量比2:1～3:1，取粉煤灰和高爐渣放入球磨機(jī)中，按球料比6:1，加入鋼球，進(jìn)行球磨，過(guò)150目篩，將過(guò)篩顆粒與蒸餾水按質(zhì)量比1:3混合后，放入攪拌機(jī)中，以200r/min攪拌20～30min，隨后靜置30～40min，去除漂浮在水面的雜質(zhì)，再進(jìn)行過(guò)濾，收集濾渣；
（2）將上述濾渣放入煅燒爐中，設(shè)定溫度為600～700℃，煅燒1～2h，隨爐冷卻至室溫，將煅燒物放入粉碎機(jī)中粉碎，將粉碎顆粒與其質(zhì)量1～2倍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)20％鹽酸溶液混合均勻，以120r/min攪拌20～30min，隨后進(jìn)行過(guò)濾，使用蒸餾沖洗濾渣至中性并風(fēng)干，得復(fù)合水口磚添加料；
（3）按重量份數(shù)計(jì)，取40～46份氧化鋯、18～21份上述復(fù)合水口磚添加料、7～9份硅酸鈉、5～8份玄武巖纖維、2～4份酚醛樹脂及1～3份藍(lán)晶石，放入碾磨機(jī)中進(jìn)行碾磨，得混料，再將混料放入壓力機(jī)中擠壓成型，設(shè)定壓力為1600～1650kN，維持壓力20～50s，得磚坯；
（4）將上述磚坯放入干燥器中，使用氮?dú)獗Ｗo(hù)，設(shè)定溫度為110～130℃，干燥34～38h，將干燥后的磚坯放入窯爐中，設(shè)定溫度為1500～1600℃，燒結(jié)16～18h，再以10℃/min降溫至800～900℃，保溫4～6h后降溫至400～500℃，保溫1～2h，隨后自然冷卻至室溫，即可得抗熱震性復(fù)合水口磚。
本發(fā)明制備的抗熱震性復(fù)合水口磚常溫耐壓強(qiáng)度達(dá)到250MPa以上，1400℃抗折強(qiáng)度達(dá)到36MPa以上，裂紋穩(wěn)定系數(shù)指數(shù)為158～165。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備的抗熱震性復(fù)合水口磚抗熱震性能好，裂紋穩(wěn)定系數(shù)指數(shù)為158～165；
（2）本發(fā)明制備的抗熱震性復(fù)合水口磚高溫強(qiáng)度好，1400℃抗折強(qiáng)度達(dá)到36MPa以上。
具體實(shí)施方式
首先按質(zhì)量比2:1～3:1，取粉煤灰和高爐渣放入球磨機(jī)中，按球料比6:1，加入鋼球，進(jìn)行球磨，過(guò)150目篩，將過(guò)篩顆粒與蒸餾水按質(zhì)量比1:3混合后，放入攪拌機(jī)中，以200r/min攪拌20～30min，隨后靜置30～40min，去除漂浮在水面的雜質(zhì)，再進(jìn)行過(guò)濾，收集濾渣；將上述濾渣放入煅燒爐中，設(shè)定溫度為600～700℃，煅燒1～2h，隨爐冷卻至室溫，將煅燒物放入粉碎機(jī)中粉碎，將粉碎顆粒與其質(zhì)量1～2倍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)20％鹽酸溶液混合均勻，以120r/min攪拌20～30min，隨后進(jìn)行過(guò)濾，使用蒸餾沖洗濾渣至中性并風(fēng)干，得復(fù)合水口磚添加料；
再按重量份數(shù)計(jì)，取40～46份氧化鋯、18～21份上述復(fù)合水口磚添加料、7～9份硅酸鈉、5～8份玄武巖纖維、2～4份酚醛樹脂及1～3份藍(lán)晶石，放入碾磨機(jī)中進(jìn)行碾磨，得混料，再將混料放入壓力機(jī)中擠壓成型，設(shè)定壓力為1600～1650kN，維持壓力20～50s，得磚坯；最后將上述磚坯放入干燥器中，使用氮?dú)獗Ｗo(hù)，設(shè)定溫度為110～130℃，干燥34～38h，將干燥后的磚坯放入窯爐中，設(shè)定溫度為1500～1600℃，燒結(jié)16～18h，再以10℃/min降溫至800～900℃，保溫4～6h后降溫至400～500℃，保溫1～2h，隨后自然冷卻至室溫，即可得抗熱震性復(fù)合水口磚。
實(shí)例1
首先按質(zhì)量比3:1，取粉煤灰和高爐渣放入球磨機(jī)中，按球料比6:1，加入鋼球，進(jìn)行球磨，過(guò)150目篩，將過(guò)篩顆粒與蒸餾水按質(zhì)量比1:3混合后，放入攪拌機(jī)中，以200r/min攪拌30min，隨后靜置40min，去除漂浮在水面的雜質(zhì)，再進(jìn)行過(guò)濾，收集濾渣；將上述濾渣放入煅燒爐中，設(shè)定溫度為700℃，煅燒2h，隨爐冷卻至室溫，將煅燒物放入粉碎機(jī)中粉碎，將粉碎顆粒與其質(zhì)量2倍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)20％鹽酸溶液混合均勻，以120r/min攪拌30min，隨后進(jìn)行過(guò)濾，使用蒸餾沖洗濾渣至中性并風(fēng)干，得復(fù)合水口磚添加料；再按重量份數(shù)計(jì)，取46份氧化鋯、21份上述復(fù)合水口磚添加料、9份硅酸鈉、8份玄武巖纖維、4份酚醛樹脂及3份藍(lán)晶石，放入碾磨機(jī)中進(jìn)行碾磨，得混料，再將混料放入壓力機(jī)中擠壓成型，設(shè)定壓力為1650kN，維持壓力50s，得磚坯；最后將上述磚坯放入干燥器中，使用氮?dú)獗Ｗo(hù)，設(shè)定溫度為130℃，干燥38h，將干燥后的磚坯放入窯爐中，設(shè)定溫度為1600℃，燒結(jié)18h，再以10℃/min降溫至900℃，保溫6h后降溫至500℃，保溫2h，隨后自然冷卻至室溫，即可得抗熱震性復(fù)合水口磚。
經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制備的抗熱震性復(fù)合水口磚常溫耐壓強(qiáng)度達(dá)到255MPa，1400℃抗折強(qiáng)度達(dá)到37MPa，裂紋穩(wěn)定系數(shù)指數(shù)為165。
實(shí)例2
首先按質(zhì)量比2:1，取粉煤灰和高爐渣放入球磨機(jī)中，按球料比6:1，加入鋼球，進(jìn)行球磨，過(guò)150目篩，將過(guò)篩顆粒與蒸餾水按質(zhì)量比1:3混合后，放入攪拌機(jī)中，以200r/min攪拌20min，隨后靜置30min，去除漂浮在水面的雜質(zhì)，再進(jìn)行過(guò)濾，收集濾渣；將上述濾渣放入煅燒爐中，設(shè)定溫度為600℃，煅燒1h，隨爐冷卻至室溫，將煅燒物放入粉碎機(jī)中粉碎，將粉碎顆粒與其質(zhì)量1倍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)20％鹽酸溶液混合均勻，以120r/min攪拌20min，隨后進(jìn)行過(guò)濾，使用蒸餾沖洗濾渣至中性并風(fēng)干，得復(fù)合水口磚添加料；再按重量份數(shù)計(jì)，取40份氧化鋯、18份上述復(fù)合水口磚添加料、7份硅酸鈉、5份玄武巖纖維、2份酚醛樹脂及1份藍(lán)晶石，放入碾磨機(jī)中進(jìn)行碾磨，得混料，再將混料放入壓力機(jī)中擠壓成型，設(shè)定壓力為1600kN，維持壓力20s，得磚坯；最后將上述磚坯放入干燥器中，使用氮?dú)獗Ｗo(hù)，設(shè)定溫度為110℃，干燥34h，將干燥后的磚坯放入窯爐中，設(shè)定溫度為1500℃，燒結(jié)16h，再以10℃/min降溫至800℃，保溫4h后降溫至400℃，保溫1h，隨后自然冷卻至室溫，即可得抗熱震性復(fù)合水口磚。
經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制備的抗熱震性復(fù)合水口磚常溫耐壓強(qiáng)度達(dá)到256MPa，1400℃抗折強(qiáng)度達(dá)到38MPa，裂紋穩(wěn)定系數(shù)指數(shù)為158。
實(shí)例3
首先按質(zhì)量比2:1，取粉煤灰和高爐渣放入球磨機(jī)中，按球料比6:1，加入鋼球，進(jìn)行球磨，過(guò)150目篩，將過(guò)篩顆粒與蒸餾水按質(zhì)量比1:3混合后，放入攪拌機(jī)中，以200r/min攪拌25min，隨后靜置35min，去除漂浮在水面的雜質(zhì)，再進(jìn)行過(guò)濾，收集濾渣；將上述濾渣放入煅燒爐中，設(shè)定溫度為650℃，煅燒2h，隨爐冷卻至室溫，將煅燒物放入粉碎機(jī)中粉碎，將粉碎顆粒與其質(zhì)量2倍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)20％鹽酸溶液混合均勻，以120r/min攪拌25min，隨后進(jìn)行過(guò)濾，使用蒸餾沖洗濾渣至中性并風(fēng)干，得復(fù)合水口磚添加料；再按重量份數(shù)計(jì)，取42份氧化鋯、20份上述復(fù)合水口磚添加料、8份硅酸鈉、7份玄武巖纖維、3份酚醛樹脂及2份藍(lán)晶石，放入碾磨機(jī)中進(jìn)行碾磨，得混料，再將混料放入壓力機(jī)中擠壓成型，設(shè)定壓力為1640kN，維持壓力30s，得磚坯；最后將上述磚坯放入干燥器中，使用氮?dú)獗Ｗo(hù)，設(shè)定溫度為120℃，干燥35h，將干燥后的磚坯放入窯爐中，設(shè)定溫度為1550℃，燒結(jié)17h，再以10℃/min降溫至850℃，保溫5h后降溫至450℃，保溫1h，隨后自然冷卻至室溫，即可得抗熱震性復(fù)合水口磚。
經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制備的抗熱震性復(fù)合水口磚常溫耐壓強(qiáng)度達(dá)到254MPa，1400℃抗折強(qiáng)度達(dá)到39MPa，裂紋穩(wěn)定系數(shù)指數(shù)為160。