本發(fā)明屬于透氣磚技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種高透氣性彌散型透氣磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著對鋼水潔凈度要求的提高，鋼包精煉得到了普及，鋼包底吹氬氣透氣磚被日益廣泛地應(yīng)用于精煉工藝。吹氬具有均化鋼水、夾雜物上浮和提高鋼水質(zhì)量的效果，透氣磚作為鋼包底吹供氣元件起著非常重要的作用。
透氣磚分為彌散型透氣磚、直通型透氣磚和狹縫型透氣磚。直通型透氣磚和狹縫型透氣磚透氣量大，熱震穩(wěn)定性差；彌散型透氣磚具有良好的工作可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，但是透氣量小并且氣泡均勻，主要應(yīng)用在通氣量較小的熱工裝備上。“一種彌散型透氣磚及其制備方法”（cn201610199792.9）的專利技術(shù)，該技術(shù)以板狀剛玉顆粒、氧化鋁細(xì)粉和氧化鋁微粉為主要原料，通過顆粒堆積形成彌散型貫通氣孔，以澆注法形成彌散型透氣磚，該方法制備的彌散型透氣磚透氣度有限，對壓力敏感性差；“一種高吹通率透氣磚及其制造方法”（cn201410094948.8）的專利技術(shù)，該技術(shù)以0.5~1mm的粗剛玉顆粒，0~0.5mm的細(xì)剛玉顆粒，0.020~0.044mm的氧化鋁細(xì)粉，0~0.020mm的氧化鋁微粉為原料，通過機(jī)壓成型制備高吹通率透氣磚，機(jī)壓方法成型需要大型的壓力機(jī)，購買設(shè)備耗資巨大，并且勞動(dòng)強(qiáng)度高；“一種中間包透氣磚及其制備方法”（cn200510018942.3）的專利技術(shù)和“中間包彌散式透氣磚及其制備方法”（cn201410050793.8）的專利技術(shù)，這兩個(gè)專利技術(shù)雖通過連續(xù)級配堆積形成中間包彌散式透氣磚，但由于以連續(xù)級配堆積形成產(chǎn)品，原料數(shù)量多增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)效率低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡單、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、成本低的高透氣性彌散型透氣磚的制備方法，用該方法制備的高透氣性彌散型透氣磚的透氣性好、對氣體壓力敏感、除雜能力強(qiáng)和熱震穩(wěn)定性能優(yōu)異。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案的具體步驟是：
步驟一、將40~85份質(zhì)量的板狀剛玉顆粒、10~35份質(zhì)量的氫氧化鋁細(xì)粉、5~25份質(zhì)量的氧化鋁混合均勻，得到混合料。
步驟二、將5~40份質(zhì)量的丙烯酰胺、0.25~2份質(zhì)量的亞甲基雙丙烯酰胺和0.1~1.0份質(zhì)量的分散劑加入到100份質(zhì)量的水中，攪拌均勻，得到預(yù)混液。
步驟三、按所述混合料∶所述預(yù)混液的質(zhì)量比為1∶（0.2~1.2），將所述混合料和所述預(yù)混液攪拌均勻，在0.01~0.02mpa條件下脫氣5~15min，再加入占所述預(yù)混液0.01~0.1wt%的過硫酸銨和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散體系。
步驟四、將所述分散體系在40~80℃的恒溫條件下固化2~8h，將固化后的坯體于1500~1700℃條件下保溫2~8h，即得高透氣性彌散型透氣磚。
所述板狀剛玉顆粒粒徑為0.2~1.5mm。
所述氫氧化鋁細(xì)粉的中位徑小于88μm。
所述氧化鋁微粉為活性氧化鋁微粉、或?yàn)殪褵趸X微粉，所述氧化鋁微粉的中位徑小于6μm。
所述分散劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、聚丙烯酸銨中的一種。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
本發(fā)明采用粒徑分布較窄的板狀剛玉作為骨料，結(jié)合凝膠注模成型工藝，使所制備的高透氣性彌散型透氣磚具有好的透氣性，不僅能顯著去除鋼液中雜質(zhì)和非金屬氧化物，并且熱震穩(wěn)定性優(yōu)異。
本發(fā)明采用的原料種類少，生產(chǎn)成本低。采用澆注方式成型，不需要大型的機(jī)壓設(shè)備和復(fù)雜的制備技術(shù)，工藝簡單、勞動(dòng)強(qiáng)度小和生產(chǎn)效率高，且還能澆注不規(guī)則形狀的高透氣性彌散型透氣磚。
本發(fā)明制備的高透氣性彌散型透氣磚經(jīng)檢測：顯氣孔率為40~70%；體積密度為1.2~2.2g/cm3；透氣度為50×~200μm2；燒成后的耐壓強(qiáng)度為5~25mpa。
因此，本發(fā)明具有工藝簡單、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高和成本低的優(yōu)點(diǎn)，所制備的高透氣性彌散型透氣磚透氣性好、對氣體壓力敏感、除雜能力強(qiáng)和熱震穩(wěn)定性能優(yōu)異。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制：
為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式涉及到的有關(guān)物料統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中將不贅述：
所述氫氧化鋁細(xì)粉的中位徑小于88μm。
所述氧化鋁微粉的中位徑小于6μm。
實(shí)施例1
一種高透氣性彌散型透氣磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：
步驟一、將67~85份質(zhì)量的板狀剛玉顆粒、10~17份質(zhì)量的氫氧化鋁細(xì)粉、5~16份質(zhì)量的氧化鋁混合均勻，得到混合料。
步驟二、將32~40份質(zhì)量的丙烯酰胺、0.25~2份質(zhì)量的亞甲基雙丙烯酰胺和0.1~1.0份質(zhì)量的分散劑加入到100份質(zhì)量的水中，攪拌均勻，得到預(yù)混液。
步驟三、按所述混合料∶所述預(yù)混液的質(zhì)量比為1∶（0.2~0.8），將所述混合料和所述預(yù)混液攪拌均勻，在0.01~0.02mpa條件下脫氣5~15min，再加入占所述預(yù)混液0.01~0.1wt%的過硫酸銨和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散體系。
步驟四、將所述分散體系在40~80℃的恒溫條件下固化2~8h，將固化后的坯體于1500~1565℃條件下保溫2~8h，即得高透氣性彌散型透氣磚。
所述板狀剛玉顆粒粒徑為1.1~1.5mm。
所述氧化鋁微粉為活性氧化鋁微粉。
所述分散劑為三聚磷酸鈉。
本實(shí)施例制備的高透氣性彌散型透氣磚經(jīng)檢測：顯氣孔率為58~70%；體積密度為1.2~1.75g/cm3；透氣度為140~200μm2；燒成后的耐壓強(qiáng)度為5~7mpa。
實(shí)施例2
一種高透氣性彌散型透氣磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：
步驟一、將64~82份質(zhì)量的板狀剛玉顆粒、12~19份質(zhì)量的氫氧化鋁細(xì)粉、6~17份質(zhì)量的氧化鋁混合均勻，得到混合料。
步驟二、將29~37份質(zhì)量的丙烯酰胺、0.25~2份質(zhì)量的亞甲基雙丙烯酰胺和0.1~1.0份質(zhì)量的分散劑加入到100份質(zhì)量的水中，攪拌均勻，得到預(yù)混液。
步驟三、按所述混合料∶所述預(yù)混液的質(zhì)量比為1∶（0.2~0.8），將所述混合料和所述預(yù)混液攪拌均勻，在0.01~0.02mpa條件下脫氣5~15min，再加入占所述預(yù)混液0.01~0.1wt%的過硫酸銨和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散體系。
步驟四、將所述分散體系在40~80℃的恒溫條件下固化2~8h，將固化后的坯體于1515~1580℃條件下保溫2~8h，即得高透氣性彌散型透氣磚。
所述板狀剛玉顆粒粒徑為1.0~1.4mm。
所述氧化鋁微粉為煅燒氧化鋁微粉。
所述分散劑為六偏磷酸鈉。
本實(shí)施例制備的高透氣性彌散型透氣磚經(jīng)檢測：顯氣孔率為56~68%；體積密度為1.25~1.8g/cm3；透氣度為130~190μm2；燒成后的耐壓強(qiáng)度為7~9mpa。
實(shí)施例3
一種高透氣性彌散型透氣磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：
步驟一、將61~79份質(zhì)量的板狀剛玉顆粒、14~21份質(zhì)量的氫氧化鋁細(xì)粉、7~18份質(zhì)量的氧化鋁混合均勻，得到混合料。
步驟二、將26~34份質(zhì)量的丙烯酰胺、0.25~2份質(zhì)量的亞甲基雙丙烯酰胺和0.1~1.0份質(zhì)量的分散劑加入到100份質(zhì)量的水中，攪拌均勻，得到預(yù)混液。
步驟三、按所述混合料∶所述預(yù)混液的質(zhì)量比為1∶（0.3~0.9），將所述混合料和所述預(yù)混液攪拌均勻，在0.01~0.02mpa條件下脫氣5~15min，再加入占所述預(yù)混液0.01~0.1wt%的過硫酸銨和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散體系。
步驟四、將所述分散體系在40~80℃的恒溫條件下固化2~8h，將固化后的坯體于1530~1595℃條件下保溫2~8h，即得高透氣性彌散型透氣磚。
所述板狀剛玉顆粒粒徑為0.9~1.3mm。
所述氧化鋁微粉為活性氧化鋁微粉。
所述分散劑為聚丙烯酸銨。
本實(shí)施例制備的高透氣性彌散型透氣磚經(jīng)檢測：顯氣孔率為54~66%；體積密度為1.3~1.85g/cm3；透氣度為120~180μm2；燒成后的耐壓強(qiáng)度為9~11mpa。
實(shí)施例4
一種高透氣性彌散型透氣磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：
步驟一、將58~76份質(zhì)量的板狀剛玉顆粒、16~23份質(zhì)量的氫氧化鋁細(xì)粉、8~19份質(zhì)量的氧化鋁混合均勻，得到混合料。
步驟二、將23~31份質(zhì)量的丙烯酰胺、0.25~2份質(zhì)量的亞甲基雙丙烯酰胺和0.1~1.0份質(zhì)量的分散劑加入到100份質(zhì)量的水中，攪拌均勻，得到預(yù)混液。
步驟三、按所述混合料∶所述預(yù)混液的質(zhì)量比為1∶（0.3~0.9），將所述混合料和所述預(yù)混液攪拌均勻，在0.01~0.02mpa條件下脫氣5~15min，再加入占所述預(yù)混液0.01~0.1wt%的過硫酸銨和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散體系。
步驟四、將所述分散體系在40~80℃的恒溫條件下固化2~8h，將固化后的坯體于1545~1610℃條件下保溫2~8h，即得高透氣性彌散型透氣磚。
所述板狀剛玉顆粒粒徑為0.8~1.2mm。
所述氧化鋁微粉為煅燒氧化鋁微粉。
所述分散劑為三聚磷酸鈉。
本實(shí)施例制備的高透氣性彌散型透氣磚經(jīng)檢測：顯氣孔率為52~64%；體積密度為1.35~1.9g/cm3；透氣度為110~170μm2；燒成后的耐壓強(qiáng)度為11~13mpa。
實(shí)施例5
一種高透氣性彌散型透氣磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：
步驟一、將55~73份質(zhì)量的板狀剛玉顆粒、18~25份質(zhì)量的氫氧化鋁細(xì)粉、9~20份質(zhì)量的氧化鋁混合均勻，得到混合料。
步驟二、將20~28份質(zhì)量的丙烯酰胺、0.25~2份質(zhì)量的亞甲基雙丙烯酰胺和0.1~1.0份質(zhì)量的分散劑加入到100份質(zhì)量的水中，攪拌均勻，得到預(yù)混液。
步驟三、按所述混合料∶所述預(yù)混液的質(zhì)量比為1∶（0.4~1.0），將所述混合料和所述預(yù)混液攪拌均勻，在0.01~0.02mpa條件下脫氣5~15min，再加入占所述預(yù)混液0.01~0.1wt%的過硫酸銨和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散體系。
步驟四、將所述分散體系在40~80℃的恒溫條件下固化2~8h，將固化后的坯體于1560~1625℃條件下保溫2~8h，即得高透氣性彌散型透氣磚。
所述板狀剛玉顆粒粒徑為0.7~1.1mm。
所述氧化鋁微粉為活性氧化鋁微粉。
所述分散劑為六偏磷酸鈉。
本實(shí)施例制備的高透氣性彌散型透氣磚經(jīng)檢測：顯氣孔率為50~62%；體積密度為1.4~1.95g/cm3；透氣度為100~160μm2；燒成后的耐壓強(qiáng)度為13~15mpa。
實(shí)施例6
一種高透氣性彌散型透氣磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：
步驟一、將52~70份質(zhì)量的板狀剛玉顆粒、20~27份質(zhì)量的氫氧化鋁細(xì)粉、10~21份質(zhì)量的氧化鋁混合均勻，得到混合料。
步驟二、將17~25份質(zhì)量的丙烯酰胺、0.25~2份質(zhì)量的亞甲基雙丙烯酰胺和0.1~1.0份質(zhì)量的分散劑加入到100份質(zhì)量的水中，攪拌均勻，得到預(yù)混液。
步驟三、按所述混合料∶所述預(yù)混液的質(zhì)量比為1∶（0.4~1.0），將所述混合料和所述預(yù)混液攪拌均勻，在0.01~0.02mpa條件下脫氣5~15min，再加入占所述預(yù)混液0.01~0.1wt%的過硫酸銨和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散體系。
步驟四、將所述分散體系在40~80℃的恒溫條件下固化2~8h，將固化后的坯體于1575~1640℃條件下保溫2~8h，即得高透氣性彌散型透氣磚。
所述板狀剛玉顆粒粒徑為0.6~1.0mm。
所述氧化鋁微粉為煅燒氧化鋁微粉。
所述分散劑為聚丙烯酸銨。
本實(shí)施例制備的高透氣性彌散型透氣磚經(jīng)檢測：顯氣孔率為48~60%；體積密度為1.45~2.0g/cm3；透氣度為90~150μm2；燒成后的耐壓強(qiáng)度為15~17mpa。
實(shí)施例7
一種高透氣性彌散型透氣磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：
步驟一、將49~67份質(zhì)量的板狀剛玉顆粒、22~29份質(zhì)量的氫氧化鋁細(xì)粉、11~22份質(zhì)量的氧化鋁混合均勻，得到混合料。
步驟二、將14~22份質(zhì)量的丙烯酰胺、0.25~2份質(zhì)量的亞甲基雙丙烯酰胺和0.1~1.0份質(zhì)量的分散劑加入到100份質(zhì)量的水中，攪拌均勻，得到預(yù)混液。
步驟三、按所述混合料∶所述預(yù)混液的質(zhì)量比為1∶（0.5~1.1），將所述混合料和所述預(yù)混液攪拌均勻，在0.01~0.02mpa條件下脫氣5~15min，再加入占所述預(yù)混液0.01~0.1wt%的過硫酸銨和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散體系。
步驟四、將所述分散體系在40~80℃的恒溫條件下固化2~8h，將固化后的坯體于1590~1655℃條件下保溫2~8h，即得高透氣性彌散型透氣磚。
所述板狀剛玉顆粒粒徑為0.5~0.9mm。
所述氧化鋁微粉為活性氧化鋁微粉。
所述分散劑為三聚磷酸鈉。
本實(shí)施例制備的高透氣性彌散型透氣磚經(jīng)檢測：顯氣孔率為46~58%；體積密度為1.5~2.0g/cm3；透氣度為80~140μm2；燒成后的耐壓強(qiáng)度為17~19mpa。
實(shí)施例8
一種高透氣性彌散型透氣磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：
步驟一、將46~64份質(zhì)量的板狀剛玉顆粒、24~31份質(zhì)量的氫氧化鋁細(xì)粉、12~23份質(zhì)量的氧化鋁混合均勻，得到混合料。
步驟二、將11~19份質(zhì)量的丙烯酰胺、0.25~2份質(zhì)量的亞甲基雙丙烯酰胺和0.1~1.0份質(zhì)量的分散劑加入到100份質(zhì)量的水中，攪拌均勻，得到預(yù)混液。
步驟三、按所述混合料∶所述預(yù)混液的質(zhì)量比為1∶（0.5~1.1），將所述混合料和所述預(yù)混液攪拌均勻，在0.01~0.02mpa條件下脫氣5~15min，再加入占所述預(yù)混液0.01~0.1wt%的過硫酸銨和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散體系。
步驟四、將所述分散體系在40~80℃的恒溫條件下固化2~8h，將固化后的坯體于1605~1670℃條件下保溫2~8h，即得高透氣性彌散型透氣磚。
所述板狀剛玉顆粒粒徑為0.4~0.8mm。
所述氧化鋁微粉為煅燒氧化鋁微粉。
所述分散劑為六偏磷酸鈉。
本實(shí)施例制備的高透氣性彌散型透氣磚經(jīng)檢測：顯氣孔率為44~56%；體積密度為1.55~2.1g/cm3；透氣度為70~130μm2；燒成后的耐壓強(qiáng)度為19~21mpa。
實(shí)施例9
一種高透氣性彌散型透氣磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：
步驟一、將43~61份質(zhì)量的板狀剛玉顆粒、26~33份質(zhì)量的氫氧化鋁細(xì)粉、13~24份質(zhì)量的氧化鋁混合均勻，得到混合料。
步驟二、將8~16份質(zhì)量的丙烯酰胺、0.25~2份質(zhì)量的亞甲基雙丙烯酰胺和0.1~1.0份質(zhì)量的分散劑加入到100份質(zhì)量的水中，攪拌均勻，得到預(yù)混液。
步驟三、按所述混合料∶所述預(yù)混液的質(zhì)量比為1∶（0.6~1.2），將所述混合料和所述預(yù)混液攪拌均勻，在0.01~0.02mpa條件下脫氣5~15min，再加入占所述預(yù)混液0.01~0.1wt%的過硫酸銨和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散體系。
步驟四、將所述分散體系在40~80℃的恒溫條件下固化2~8h，將固化后的坯體于1620~1685℃條件下保溫2~8h，即得高透氣性彌散型透氣磚。
所述板狀剛玉顆粒粒徑為0.3~0.7mm。
所述氧化鋁微粉為活性氧化鋁微粉。
所述分散劑為聚丙烯酸銨。
本實(shí)施例制備的高透氣性彌散型透氣磚經(jīng)檢測：顯氣孔率為42~54%；體積密度為1.6~2.15g/cm3；透氣度為60~120μm2；燒成后的耐壓強(qiáng)度為21~23mpa。
實(shí)施例10
一種高透氣性彌散型透氣磚及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：
步驟一、將40~58份質(zhì)量的板狀剛玉顆粒、28~35份質(zhì)量的氫氧化鋁細(xì)粉、14~25份質(zhì)量的氧化鋁混合均勻，得到混合料。
步驟二、將5~13份質(zhì)量的丙烯酰胺、0.25~2份質(zhì)量的亞甲基雙丙烯酰胺和0.1~1.0份質(zhì)量的分散劑加入到100份質(zhì)量的水中，攪拌均勻，得到預(yù)混液。
步驟三、按所述混合料∶所述預(yù)混液的質(zhì)量比為1∶（0.6~1.2），將所述混合料和所述預(yù)混液攪拌均勻，在0.01~0.02mpa條件下脫氣5~15min，再加入占所述預(yù)混液0.01~0.1wt%的過硫酸銨和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散體系。
步驟四、將所述分散體系在40~80℃的恒溫條件下固化2~8h，將固化后的坯體于1635~1700℃條件下保溫2~8h，即得高透氣性彌散型透氣磚。
所述板狀剛玉顆粒粒徑為0.2~0.6mm。
所述氧化鋁微粉為煅燒氧化鋁微粉。
所述分散劑為三聚磷酸鈉。
本實(shí)施例制備的高透氣性彌散型透氣磚經(jīng)檢測：顯氣孔率為40~52%；體積密度為1.65~2.2g/cm3；透氣度為50~110μm2；燒成后的耐壓強(qiáng)度為23~25mpa。
本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
本具體實(shí)施方式采用粒徑分布較窄的板狀剛玉作為骨料，結(jié)合凝膠注模成型工藝，使所制備的高透氣性彌散型透氣磚具有好的透氣性，不僅能顯著去除鋼液中雜質(zhì)和非金屬氧化物，并且熱震穩(wěn)定性優(yōu)異。
本具體實(shí)施方式采用的原料種類少，生產(chǎn)成本低。采用澆注方式成型，不需要大型的機(jī)壓設(shè)備和復(fù)雜的制備技術(shù)，工藝簡單、勞動(dòng)強(qiáng)度小和生產(chǎn)效率高，且還能澆注不規(guī)則形狀的高透氣性彌散型透氣磚。
本具體實(shí)施方式制備的彌散型透氣磚經(jīng)檢測：顯氣孔率為40~70%；體積密度為1.2~2.2g/cm3；透氣度為50×~200μm2；燒成后的耐壓強(qiáng)度為5~25mpa。
因此，本具體實(shí)施方式具有工藝簡單、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高和成本低的優(yōu)點(diǎn)，所制備的高透氣性彌散型透氣磚透氣性好、對氣體壓力敏感、除雜能力強(qiáng)和熱震穩(wěn)定性能優(yōu)異。