一种转炉用透气材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种转炉用透气材料及其制备方法。其技术方案是：将镁砂细粉、镁铝尖晶石细粉、α‑Al2O3微粉、氢氧化铝、氟化铝、无水硫酸镁、添加剂、发泡剂、稳泡剂、减水剂和铝酸钙水泥混合，外加水，搅拌，成型，固化，干燥，1400～1600℃热处理，破碎，筛分，得到粒度小于0.25mm的颗粒料A和粒度为0.25～1mm的颗粒料B。再将热固性酚醛树脂、表面活性剂、单质硅粉、铜粉和偏钒酸铵混合，得到改性树脂。然后将镁砂颗粒、颗粒料A、颗粒料B、鳞片石墨和改性树脂混合，等静压成型，在100～300℃条件下热处理，得到转炉用透气材料。本发明专利技术生产成本低，所制备的转炉用透气材料高温抗折强度大、透气性稳定、抗冲刷性能优良和使用寿命长。

A Permeable Material for Converter and Its Preparation Method

The invention relates to a gas permeable material for converter and a preparation method thereof. The technical scheme is to mix magnesia powder, magnesia-alumina spinel powder, alpha-Al2O3 powder, aluminium hydroxide, aluminium fluoride, anhydrous magnesium sulfate, additives, foaming agent, foaming stabilizer, water reducer and calcium aluminate cement, add water, stir, shape, solidify, dry, heat treatment at 1400-1600 degrees C, crush and sieve, and obtain granular material A with particle size less than 0.25 mm and particle size 0.25-1 M. Particle B of M. Thermosetting phenolic resin, surfactant, silicon powder, copper powder and ammonium metavanadate were mixed to obtain modified resin. Then, magnesia particles, granular material A, granular material B, flake graphite and modified resin were mixed, isostatic pressing and heat treatment at 100-300 C to obtain converter gas permeable materials. The invention has low production cost, high flexural strength at high temperature, stable air permeability, excellent erosion resistance and long service life of the prepared air permeable material for converter.

【技术实现步骤摘要】
一种转炉用透气材料及其制备方法
本专利技术属于透气材料
具体涉及一种转炉用透气材料及其制备方法。
技术介绍
透气砖是炉外精炼工艺能够顺利实施的重要功能元件，对炉外精炼的可靠性和完备性起着至关重要的作用。随着转炉容量的逐渐增大和寿命的提高，对转炉透气砖也提出了更高的要求。转炉底吹透气砖除了受到钢水冲刷和炉渣的侵蚀，还要承受因温度变化而产生的应力作用，因此要求透气砖满足强度、抗侵蚀性、热震稳定性等方面性能要求。在实际使用过程中，透气材料主要存在透气性能不稳定、抗侵蚀性能差、高温强度低等问题。上述问题的存在，影响了钢铁冶炼过程的正常节奏，降低了工作效率。现有透气材料的制备技术中，通过引入添加剂以促进材料烧结、改善结合强度，但形成的低熔点液相降低了透气材料的机械强度；引入微粉以增强组织结构致密化、提高抗侵蚀性，但会影响产品的透气性，且微粉分布不均反而会降低产品结构和性能的稳定性。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术存在的缺陷，目的是提供一种生产成本低的转炉用透气材料的制备方法，用该方法制备的转炉用透气材料高温抗折强度大、透气性稳定、抗冲刷性能优良、使用寿命长。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案的具体步骤是：第一步、将40～60wt％的镁砂细粉、1～10wt％的镁铝尖晶石细粉、1～10wt％的α-Al2O3微粉、1～10wt％的氢氧化铝、1～10wt％的氟化铝、1～10wt％的无水硫酸镁、1～5wt％的添加剂、1～5wt％的发泡剂、1～5wt％的稳泡剂、0.1～1wt％的减水剂和1～5wt％的铝酸钙水泥混合，得到混合料，再外加所述混合料10～20wt％的水，搅拌均匀，浇注成型，固化10～20小时，得到固化后的坯体。第二步、将所述固化后的坯体于90～120℃条件下干燥12～24小时，再于1400～1600℃条件下热处理5～7小时，得到预烧料；然后将所述预烧料破碎，筛分，得到粒度小于0.25mm的颗粒料A和粒度为0.25～1mm的颗粒料B。第三步、将60～80wt％的热固性酚醛树脂、1～10wt％的表面活性剂、10～20wt％的单质硅粉、1～5wt％的铜粉和1～10wt％的偏钒酸铵混合，搅拌均匀，得到改性树脂。第四步、将50～70wt％的镁砂颗粒、1～10wt％的所述颗粒料A、10～20wt％的所述颗粒料B、10～30wt％的鳞片石墨和1～10wt％的所述改性树脂混合，搅拌均匀，等静压成型，再于100～300℃条件下热处理10～20小时，得到转炉用透气材料。所述镁砂细粉的MgO含量大于97wt％；所述镁砂细粉的粒度小于0.088mm。所述镁砂颗粒的MgO含量大于97wt％；所述镁砂颗粒的粒度为1～3mm。所述镁铝尖晶石：Al2O3含量为60～80wt％；SiO2含量小于0.4wt％；粒度小于0.088mm。所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量大于99wt％；所述α-Al2O3微粉的粒度小于0.01mm。所述氢氧化铝的Al(OH)3含量大于99wt％；所述氢氧化铝的粒度小于0.045mm。所述添加剂为氧化锌或为二氧化钛，所述添加剂的纯度大于99wt％；所述添加剂的粒度小于0.088mm。所述单质硅粉的Si含量大于99wt％；所述单质硅粉的粒度小于0.088mm。所述铜粉的Cu含量大于99wt％；所述铜粉的粒度小于0.088mm。所述鳞片石墨的C含量大于97wt％；所述鳞片石墨的粒度小于0.088mm。所述等静压成型的压力为120～150MPa，保压时间为4～10分钟。所述氟化铝的AlF3含量大于99wt％。所述无水硫酸镁的纯度大于99wt％。所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠或为十二烷基硫酸钠，所述发泡剂的纯度大于98wt％。所述稳泡剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或为羧甲基纤维素钠。所述减水剂为六偏磷酸钠或为三聚磷酸钠，所述减水剂的纯度大于98wt％。所述铝酸钙水泥：Al2O3的含量大于65wt％；SiO2的含量小于0.5wt％；Fe2O3的含量小于0.3wt％。所述热固性酚醛树脂的室温粘度小于10000厘泊，水分含量小于15wt％。所述表面活性剂为脂肪酸甲酯或为环氧丙烷。所述偏钒酸铵的纯度大于99wt％。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果：(1)本专利技术利用添加剂、镁砂、氢氧化铝、α-Al2O3微粉、发泡剂等原料在不同温度条件下的反应特点，预制了以方镁石和镁铝尖晶石为主的细晶结构颗粒料，具有多级通孔结构和高强度的特点。结合改性树脂的作用，确保了单质硅粉和铜粉能均匀地分布于镁砂颗粒、预制的颗粒料A、预制的颗粒料B和鳞片石墨之间，既形成了细晶结合，也调节了组织结构。因此，制得的转炉用透气材料具有较高的常温抗折强度。(2)本专利技术由于控制了不同特性原料间的反应过程、避免了杂质相的引入，且在预制的颗粒料A、预制的颗粒料B和镁砂颗粒之间都形成了稳定的细晶粒镶嵌结构，因此，制得的转炉用透气材料具有较高的高温抗折强度。(3)本专利技术利用添加剂、发泡剂、增稠剂等在不同阶段的的复合作用，以及不同原料间的颗粒粒度差异，使不同的原料颗粒间形成了不同尺度的通孔结构，在确保不同温度条件下机械强度较高的同时，赋予了转炉用透气材料稳定的透气性。(4)本专利技术根据转炉用透气材料的结构与性能特点，将制备过程分步控制，既调节了不同物相的赋存状态，又控制了孔隙的形成与连通状态，实现了对转炉用透气材料结构和性能的巧妙控制。此外，所采用的原料来源广泛，生产成本低。本专利技术制备的转炉用透气材料的性能经检测：体积密度为2.5～2.9g/cm3；显气孔率为23～31％；常温抗折强度大于7MPa；高温(1400℃)抗折强度大于5MPa。因此，本专利技术生产成本低，所制备的转炉用透气材料高温抗折强度大、透气性稳定、抗冲刷性能优良和使用寿命长。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：所述镁砂细粉的MgO含量大于97wt％；所述镁砂细粉的粒度小于0.088mm。所述镁砂颗粒的MgO含量大于97wt％；所述镁砂颗粒的粒度为1～3mm。所述镁铝尖晶石：Al2O3含量为60～80wt％；SiO2含量小于0.4wt％；粒度小于0.088mm。所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量大于99wt％；所述α-Al2O3微粉的粒度小于0.01mm。所述氢氧化铝的Al(OH)3含量大于99wt％；所述氢氧化铝的粒度小于0.045mm。所述添加剂为氧化锌或为二氧化钛，所述添加剂的纯度大于99wt％；所述添加剂的粒度小于0.088mm。所述单质硅粉的Si含量大于99wt％；所述单质硅粉的粒度小于0.088mm。所述铜粉的Cu含量大于99wt％；所述铜粉的粒度小于0.088mm。所述鳞片石墨的C含量大于97wt％；所述鳞片石墨的粒度小于0.088mm。所述等静压成型的压力为120～150MPa，保压时间为4～10分钟。所述氟化铝的AlF3含量大于99wt％。所述无水硫酸镁的纯度大于99wt％。所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠或为十二烷基硫酸钠，所述发泡剂的纯度大于98wt％。所述稳泡剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或为羧甲基纤维素钠。所述减水剂为六偏磷酸钠或为三聚磷酸钠，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转炉用透气材料的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：第一步、将40～60wt％的镁砂细粉、1～10wt％的镁铝尖晶石细粉、1～10wt％的α‑Al2O3微粉、1～10wt％的氢氧化铝、1～10wt％的氟化铝、1～10wt％的无水硫酸镁、1～5wt％的添加剂、1～5wt％的发泡剂、1～5wt％的稳泡剂、0.1～1wt％的减水剂和1～5wt％的铝酸钙水泥混合，得到混合料，再外加所述混合料10～20wt％的水，搅拌均匀，浇注成型，固化10～20小时，得到固化后的坯体；第二步、将所述固化后的坯体于90～120℃条件下干燥12～24小时，再于1400～1600℃条件下热处理5～7小时，得到预烧料；然后将所述预烧料破碎，筛分，得到粒度小于0.25mm的颗粒料A和粒度为0.25～1mm的颗粒料B；第三步、将60～80wt％的热固性酚醛树脂、1～10wt％的表面活性剂、10～20wt％的单质硅粉、1～5wt％的铜粉和1～10wt％的偏钒酸铵混合，搅拌均匀，得到改性树脂；第四步、将50～70wt％的镁砂颗粒、1～10wt％的所述颗粒料A、10～20wt％的所述颗粒料B、10～30wt％的鳞片石墨和1～10wt％的所述改性树脂混合，搅拌均匀，等静压成型，再于100～300℃条件下热处理10～20小时，得到转炉用透气材料；所述镁砂细粉的MgO含量大于97wt％，所述镁砂细粉的粒度小于0.088mm；所述镁砂颗粒的MgO含量大于97wt％，所述镁砂颗粒的粒度为1～3mm；所述镁铝尖晶石：Al2O3含量为60～80wt％，SiO2含量小于0.4wt％，粒度小于0.088mm；所述α‑Al2O3微粉的Al2O3含量大于99wt％，所述α‑Al2O3微粉的粒度小于0.01mm；所述氢氧化铝的Al(OH)3含量大于99wt％，所述氢氧化铝的粒度小于0.045mm；所述添加剂为氧化锌或为二氧化钛，所述添加剂的纯度大于99wt％，所述添加剂的粒度小于0.088mm；所述单质硅粉的Si含量大于99wt％，所述单质硅粉的粒度小于0.088mm；所述铜粉的Cu含量大于99wt％，所述铜粉的粒度小于0.088mm；所述鳞片石墨的C含量大于97wt％，所述鳞片石墨的粒度小于0.088mm；所述等静压成型的压力为120～150MPa，保压时间为4～10分钟。...

【技术特征摘要】
1.一种转炉用透气材料的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：第一步、将40～60wt％的镁砂细粉、1～10wt％的镁铝尖晶石细粉、1～10wt％的α-Al2O3微粉、1～10wt％的氢氧化铝、1～10wt％的氟化铝、1～10wt％的无水硫酸镁、1～5wt％的添加剂、1～5wt％的发泡剂、1～5wt％的稳泡剂、0.1～1wt％的减水剂和1～5wt％的铝酸钙水泥混合，得到混合料，再外加所述混合料10～20wt％的水，搅拌均匀，浇注成型，固化10～20小时，得到固化后的坯体；第二步、将所述固化后的坯体于90～120℃条件下干燥12～24小时，再于1400～1600℃条件下热处理5～7小时，得到预烧料；然后将所述预烧料破碎，筛分，得到粒度小于0.25mm的颗粒料A和粒度为0.25～1mm的颗粒料B；第三步、将60～80wt％的热固性酚醛树脂、1～10wt％的表面活性剂、10～20wt％的单质硅粉、1～5wt％的铜粉和1～10wt％的偏钒酸铵混合，搅拌均匀，得到改性树脂；第四步、将50～70wt％的镁砂颗粒、1～10wt％的所述颗粒料A、10～20wt％的所述颗粒料B、10～30wt％的鳞片石墨和1～10wt％的所述改性树脂混合，搅拌均匀，等静压成型，再于100～300℃条件下热处理10～20小时，得到转炉用透气材料；所述镁砂细粉的MgO含量大于97wt％，所述镁砂细粉的粒度小于0.088mm；所述镁砂颗粒的MgO含量大于97wt％，所述镁砂颗粒的粒度为1～3mm；所述镁铝尖晶石：Al2O3含量为60～80wt％，SiO2含量小于0.4wt％，粒度小于0.088mm；所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量大于99wt％，所述α-Al2O3微粉的粒度小于0.01mm；所述氢氧化铝的Al(OH)3含量大于99wt％，所述氢氧化铝的粒度小于0.045mm；所述添加剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王周福，王浩，刘浩，王玺堂，马妍，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42