一种3D打印透气砖及其制备方法技术

一种3D打印透气砖及其制备方法，涉及一种钢铁冶炼领域，包括透气砖本体，透气砖本体从外至内依次设有钢壳B、浇注体和弥散体，在钢壳B内设有至少一个弥散体，每个弥散体的外部均设有带缺口的钢壳A，钢壳A外部均设有紧固件，浇注体在钢壳B与多个弥散体之间，钢壳B的下部设有气室，气室的下部设有与气室连通的气体输送管；通过备料、制备弥散体、钢结构、组装弥散体、浇注、养护、干燥、热处理步骤，即可获得透气砖成品；本发明专利技术通过3D打印SLS烧结技术，弥散体无需经历高温烧成，即可制备出强度较高的弥散式透气通道前期形式；且无需穿条造缝，减小了人为因素对产品质量的影响，缩短了产品的制造周期、降低了生产能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印透气砖及其制备方法
本专利技术涉及钢铁冶炼领域，尤其是涉及一种3D打印透气砖及其制备方法。
技术介绍
公知的，透气砖是炉外精炼的关键性功能元件，精炼时通过砖芯中透气通道向钢包内吹入惰性气体（如氩气）搅拌钢水，使钢包内温度、成分分布均匀，促使夹杂物上浮去除等，满足对钢液洁净度的要求。按透气砖芯内气体流动通道类型，主要有弥散型透气砖、直通定向型透气砖及狭缝型透气砖。其中，弥散型透气砖通过烧失物烧烬造孔，以显气孔为透气通道，可有效避免如狭缝型透气砖使用时由于长时间钢液静压，底吹氩气压力不稳等造成的钻钢渗钢等情况，吹通率高，同时其特殊的透气通道吹出的气泡较小，在钢液中运行时间较长，易粘附钢液中的夹杂物，去夹杂能力强；使用过程中基本免吹扫，工人劳动强度低。但弥散型透气砖在生产、使用过程中仍存在一些问题：（1）生产工艺繁琐，生产周期长，要经过弥散砖芯成型-干燥-高温烧成、底座成型-养护-干燥-高温烧成及砖芯与底座组装-浇注外层保护浇注料-养护-干燥-包钢套焊尾管等工序方可得到成品。（2）采用刚玉颗粒及细粉为主要原料，纸浆废液作临时结合剂，生坯及成品强度偏低，生产废品率较高，使用过程抗冲刷、抗侵蚀性有待进一步提高。狭缝型透气砖通过在砖芯内预埋数十条POPET聚酯条，通过高温烧失得到透气通道，是目前应用较为广泛的一种。而狭缝聚酯条需要通过人工进行穿条固定，对工人要求较高，若聚酯条质量、数量及位置有偏差或固定不牢等，则直接影响后期形成的气体通道质量及精炼效率。因此，人为因素影响较大。综上，如何充分利用弥散型透气砖及狭缝型透气砖的优点，规避其不利因素，缩短生产周期，降低生产能耗，制备出兼具两者优势的透气砖是本领域技术人员的基本诉求。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术公开了一种3D打印透气砖及其制备方法。为了实现所述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种3D打印透气砖，包括透气砖本体，透气砖本体从外至内依次设有钢壳B、浇注体和弥散体，在钢壳B内设有多个呈圆周分布且等距设置的弥散体，每个弥散体的外部均设有带缺口的钢壳A，在钢壳A外部均设有紧固件，相邻的钢壳A之间均通过钢筋固定为一体，浇注体在钢壳B与多个弥散体之间，且与弥散体紧密接触，钢壳B的下部设有气室，气室由下线板和盖板围成，下线板的边缘处与钢壳B的下部边缘密封连接，下线板的下部设有盖板，下线板上设有与弥散体尺寸相匹配的开孔，钢壳A的下端分别与下线板上的开孔固定连接，下线板、盖板及钢壳B的下端之间形成所述的气室，气室的下部设有与气室连通的气体输送管。一种3D打印透气砖，包括透气砖本体，透气砖本体从外至内依次设有钢壳B、浇注体和弥散体，在钢壳B内部的中心处设有一个弥散体，弥散体的外部设有带缺口的钢壳A，在钢壳A外部设有紧固件，浇注体在钢壳B与弥散体之间，且与弥散体紧密接触，钢壳B的下部设有气室，气室由下线板和盖板围成，下线板的边缘处与钢壳B的下部边缘密封连接，下线板的下部设有盖板，下线板上设有与弥散体尺寸相匹配的开孔，钢壳A的下端分别与下线板上的开孔固定连接，下线板、盖板及钢壳B的下端之间形成所述的气室，气室的下部设有与气室连通的气体输送管。所述的3D打印透气砖，钢壳A的缺口位于弥散体的上端和下端之间，在钢壳A的外部均设有锚固件。所述的3D打印透气砖，相邻的钢壳A之间的钢筋设置在钢壳A的上部。所述的3D打印透气砖，钢壳A外部的紧固件从上至下间隔设有至少两个。所述的3D打印透气砖，在盖板的中部设有通孔，且分别与气室、气体输送管连通。所述的3D打印透气砖，气体输送管的上端边缘处焊接或螺纹连接在盖板的中部。一种3D打印透气砖的制备方法，具体操作步骤如下：（1）、备料：取弥散体1所用的原料按比例称量并混合均匀；弥散体1的各组分按质量百分比包括：氧化铝粉68~85%，氧化镁粉4~8%，铝粉5~10%，镁铝尖晶石粉4~12%，添加剂1~3%，结合剂树脂外加2~3%；其中，添加剂为：纳米富铝尖晶石、氧化钛粉、氧化铬粉中的任意一种或一种以上的混合；结合剂树脂为酚醛树脂。（2）、弥散体1的制备：将上一步骤制备的弥散体1原料的混合料加入3D陶瓷打印机，采用SLS（即选择性激光烧结）技术，通过“打印一层混合料→激光扫描树脂固化→再打印一层混合料→激光扫描树脂固化”的工序逐层打印出各弥散体；（3）、钢结构的制备：将钢壳B、下线板、盖板及弥散体外部的钢壳A、钢壳A外部的钢筋、锚固件进行焊接组装，制备成钢结构；（4）、组装弥散体：将步骤（2）制备出的各个弥散体装入步骤（3）制备出的钢结构的钢壳A内，并使用紧固件紧固；（5）、浇注：将上一步骤制备好的弥散体与钢结构组装件置于振动台上，将浇注体一次浇注成型为透气砖坯件；（6）、养护、干燥、热处理：将上一步骤的透气砖坯件先后置于养护窑及干燥窑进行养护及干燥，并将干燥后的透气砖半成品进行低温烧制处理，使弥散体中的树脂烧失，即可获得透气砖成品。一种3D打印透气砖的制备方法，具体操作步骤如下：（1）、备料：取弥散体1所用的原料按比例称量并混合均匀；弥散体1的各组分按质量百分比包括：氧化铝粉68~85%，氧化镁粉4~8%，铝粉5~10%，镁铝尖晶石粉4~12%，添加剂1~3%，结合剂树脂外加2~3%；其中，添加剂为：纳米富铝尖晶石、氧化钛粉、氧化铬粉中的任意一种或一种以上的混合；结合剂树脂为酚醛树脂。（2）、弥散体1的制备：将上一步骤制备的弥散体1原料的混合料加入3D陶瓷打印机，采用SLS（即选择性激光烧结）技术，通过“打印一层混合料→激光扫描树脂固化→再打印一层混合料→激光扫描树脂固化”的工序逐层打印出各弥散体；（3）、钢结构的制备：将钢壳B、下线板、盖板及弥散体外部的钢壳A、锚固件进行焊接组装，制备成钢结构；（4）、组装弥散体：将步骤（2）制备出的各个弥散体装入步骤（3）制备出的钢结构的钢壳A内，并使用紧固件紧固；（5）、浇注：将上一步骤制备好的弥散体与钢结构组装件置于振动台上，将浇注体一次浇注成型为透气砖坯件；（6）、养护、干燥、热处理：将上一步骤的透气砖坯件先后置于养护窑及干燥窑进行养护及干燥，并将干燥后的透气砖半成品进行低温烧制处理，使弥散体中的树脂烧失，即可获得透气砖成品。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术所述的3D打印透气砖及其制备方法，通过将多个弥散式透气通道集成于透气砖中，实现了弥散式透气砖与狭缝式透气砖的优势兼顾，透气砖的吹通率高、去夹杂能力强、免吹扫等，透气砖的使用寿命及安全可靠性提高；通过在钢壳A上设置缺口，一方面便于弥散体安装及紧固，另一方面，有利于后期浇注使得浇注体与弥散体的紧密结合；多个钢壳A通过钢筋固定为一体，有利于限定其在上部的位置；在钢壳A外部设置锚固件，以进一步加强弥散体与浇注体的结合。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印透气砖，包括透气砖本体，包括透气砖本体，其特征是：透气砖本体从外至内依次设有钢壳B、浇注体和弥散体，在钢壳B内设有多个呈圆周分布且等距设置的弥散体，每个弥散体的外部均设有带缺口的钢壳A，在钢壳A外部均设有紧固件，相邻的钢壳A之间均通过钢筋固定为一体， 浇注体在钢壳B与多个弥散体之间，且与弥散体紧密接触，钢壳B的下部设有气室，气室由下线板和盖板围成，下线板的边缘处与钢壳B的下部边缘密封连接，下线板的下部设有盖板，下线板上设有与弥散体尺寸相匹配的开孔，钢壳A的下端分别与下线板上的开孔固定连接，下线板、盖板及钢壳B的下端之间形成所述的气室，气室的下部设有与气室连通的气体输送管。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印透气砖，包括透气砖本体，包括透气砖本体，其特征是：透气砖本体从外至内依次设有钢壳B、浇注体和弥散体，在钢壳B内设有多个呈圆周分布且等距设置的弥散体，每个弥散体的外部均设有带缺口的钢壳A，在钢壳A外部均设有紧固件，相邻的钢壳A之间均通过钢筋固定为一体，浇注体在钢壳B与多个弥散体之间，且与弥散体紧密接触，钢壳B的下部设有气室，气室由下线板和盖板围成，下线板的边缘处与钢壳B的下部边缘密封连接，下线板的下部设有盖板，下线板上设有与弥散体尺寸相匹配的开孔，钢壳A的下端分别与下线板上的开孔固定连接，下线板、盖板及钢壳B的下端之间形成所述的气室，气室的下部设有与气室连通的气体输送管。


2.一种3D打印透气砖，包括透气砖本体，其特征是：透气砖本体从外至内依次设有钢壳B、浇注体和弥散体，在钢壳B内部的中心处设有一个弥散体，弥散体的外部设有带缺口的钢壳A，在钢壳A外部设有紧固件，浇注体在钢壳B与弥散体之间，且与弥散体紧密接触，钢壳B的下部设有气室，气室由下线板和盖板围成，下线板的边缘处与钢壳B的下部边缘密封连接，下线板的下部设有盖板，下线板上设有与弥散体尺寸相匹配的开孔，钢壳A的下端分别与下线板上的开孔固定连接，下线板、盖板及钢壳B的下端之间形成所述的气室，气室的下部设有与气室连通的气体输送管。


3.根据权利要求1或2所述的3D打印透气砖，其特征是：钢壳A的缺口位于弥散体的上端和下端之间，在钢壳A的外部均设有锚固件。


4.根据权利要求1所述的3D打印透气砖，其特征是：相邻的钢壳A之间的钢筋设置在钢壳A的上部。


5.根据权利要求1或2所述的3D打印透气砖，其特征是：钢壳A外部的紧固件从上至下间隔设有至少两个。


6.根据权利要求1或2所述的3D打印透气砖，其特征是：在盖板的中部设有通孔，且分别与气室、气体输送管连通。


7.根据权利要求1或2所述的3D打印透气砖，其特征是：气体输送管的上端边缘处焊接或螺纹连接在盖板的中部。


8.根据权利要求1、3-7中任一权利所述的3D打印透气砖的制备方法，其特征是：具体操作步骤如下：
（1）、备料：
取弥散体1所用的原料按比例称量并混合均匀；
弥散体1的各组分按质量百分比包括：氧化铝粉68~85%，氧化镁粉4~8%，铝粉5~10%，镁铝尖晶石粉4~12%，添加剂1~3%，结合剂树脂外加2~3%；其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高耸，张宇翠，崔庆阳，赵继增，谢国锋，侯耀仲，毛晓刚，赵保群，郭东方，
申请(专利权)人：洛阳利尔耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41