[發(fā)明專利]一種抗斷裂的復(fù)合式透氣座磚

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110043861.4
• 申請(qǐng)日: 2011-02-17
• 公開（公告）號(hào): CN102133631A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小旭;馬軍強(qiáng);王會(huì)先;黃甲燦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 洛陽市科創(chuàng)耐火材料有限公司
• 主分類號(hào): B22D41/02
• 分類號(hào): B22D41/02;B22D41/42;B22D41/58
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼鐵冶金行業(yè)中鋼包底吹元件透氣座磚的制作，尤其是能防止透氣座磚在使用過程中出現(xiàn)斷裂的情況。

背景技術(shù)

隨著冶煉技術(shù)的飛速發(fā)展，鋼包不再是單純盛接鋼水的容器，從某種意義上講更是一臺(tái)精煉爐，因此，鋼包精煉的關(guān)鍵在于底吹系統(tǒng)能夠有效的工作，鋼液才能得到充分的攪拌，從而達(dá)到精煉的目的。

透氣磚(透氣芯和透氣座磚)的正常損毀機(jī)理主要是鋼渣侵蝕、鋼水和氣流的沖刷、熱剝落，然而橫向斷裂則是大、中型鋼包用透氣磚所面臨的最為嚴(yán)重的問題。透氣座磚的主要功能是保護(hù)透氣芯，如果透氣座磚出現(xiàn)斷裂，那么透氣芯也會(huì)一起斷裂，因此，防止透氣座磚在使用過程中斷裂對(duì)鋼液的正常精煉和安全精煉至關(guān)重要。

傳統(tǒng)的透氣座磚一般采用澆注成型、養(yǎng)護(hù)后經(jīng)220℃-250℃烘烤后完成生產(chǎn)制作過程，其材質(zhì)以鋼纖維增強(qiáng)鉻鋼玉-尖晶石和鋼纖維增強(qiáng)剛玉-尖晶石為主。目前，通過控制原料純度和工藝過程以及合理的原料配比，傳統(tǒng)透氣座磚的壽命得到了顯著的提高，但是，使用過程中的斷裂問題依然無法從上述辦法中得到有效的解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決鋼包透氣座磚使用時(shí)的斷裂問題采用的技術(shù)方案是：首先，制作高強(qiáng)、高韌性復(fù)合材料棒，其材質(zhì)為ZrO₂-Al₂O₃復(fù)合材料或β-Sialon-Al₂O₃復(fù)合材料。ZrO₂-Al₂O₃復(fù)合材料的制作工藝采用凝膠注模工藝；β-Sialon-Al₂O₃復(fù)合材料的制作工藝采用等靜壓成型工藝。所制作的高強(qiáng)、高韌性復(fù)合材料棒具有強(qiáng)度高、熱震穩(wěn)定性好、斷裂韌性高等優(yōu)點(diǎn)。其次，在透氣座磚本體澆注成型時(shí)，將四個(gè)高強(qiáng)、高韌性復(fù)合材料棒埋入澆注料，并保證一定的垂直度，拆模后經(jīng)40℃-50℃養(yǎng)護(hù)12小時(shí)，然后烘烤220℃-250℃。

高強(qiáng)、高韌性復(fù)合材料棒在服役溫度下的強(qiáng)度、熱震穩(wěn)定性、斷裂韌性均優(yōu)于透氣座磚本體材料，因此，將兩者復(fù)合到一起時(shí)，透氣座磚的抗斷裂能力會(huì)顯著提高。透氣座磚在使用時(shí)，底部到工作面存在的溫度梯度，使得透氣座磚有了不同程度的燒結(jié)，這種結(jié)構(gòu)的不均勻性勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致透氣座磚內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生微裂紋。透氣座磚斷裂的主要原因是：首先，鋼包在周轉(zhuǎn)過程中受到的熱沖擊使得透氣座磚內(nèi)部的熱應(yīng)力驟增，當(dāng)裂紋尖端的應(yīng)力大于材料自身的強(qiáng)度時(shí)，微裂紋便迅速擴(kuò)展，導(dǎo)致透氣座磚發(fā)生災(zāi)難性斷裂；其次，鋼包熱態(tài)下包底磚、鋼液、底吹氬氣等復(fù)雜的作用力加劇了透氣座磚的斷裂。總之，透氣座磚斷裂的主要原因是在溫度梯度下產(chǎn)生了應(yīng)力損傷，透氣座磚本體材料抵抗熱應(yīng)力的能力不高。因此，本發(fā)明能夠很有針對(duì)性的解決問題。實(shí)踐證明，采用該發(fā)明制作的透氣座磚抗斷裂能力明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的透氣座磚。

附圖說明：

圖1高強(qiáng)、高韌性復(fù)合材料棒圖；

圖2是透氣磚砌筑圖；

圖3是圖2的A-A視圖，表示了高強(qiáng)、高韌性復(fù)合材料棒在透氣座磚中的位置。

圖4是圖3的B-B視圖，同時(shí)也表示了陶瓷棒的位置。

圖中①，透氣座磚本體；②，高強(qiáng)、高韌性復(fù)合材料棒；③，透氣芯；④，座磚周圍剛玉質(zhì)填縫料；⑤，包底磚；⑥，包底永久襯澆注料；⑦，包底鋼板。

具體實(shí)施方式

1，如圖2所示，根據(jù)透氣座磚的高度制作高強(qiáng)、高韌性復(fù)合材料棒②。

1.1，凝膠注模工藝制作Al₂O₃-ZrO₂復(fù)合材料棒

1.1.1，首先，將α-Al₂O₃(純度為≥99.5％，中位徑2μm)和鎂穩(wěn)定型氧化鋯(MgO?2.2-2.6％，中位徑1μm)按96∶4重量比混合制成固相，外加0.6％的促燒劑TiO₂；

1.1.2，將有機(jī)單體丙烯酰胺和交聯(lián)劑亞甲基雙丙烯酰胺按比例10∶1混合，制成濃度為15％的溶液，溶質(zhì)水為去離子水；

1.1.3，將固相和溶劑按重量比60∶40混合并加入FDN-3000分散劑，加入量為固相質(zhì)量0.2％，攪拌均勻后用濃度為25％的檸檬酸調(diào)整流體的PH值在9-10范圍內(nèi)，經(jīng)球磨機(jī)共磨8h；

1.1.4，共磨后的流體加入濃度為12％的過硫酸銨溶液3％快速攪拌均勻后進(jìn)行真空度為80％的真空狀態(tài)下注漿；

1.1.5，注模完畢后在相對(duì)濕度為70％、溫度為30℃-40℃條件下養(yǎng)護(hù)1h，相對(duì)濕度為30％、溫度為110℃條件下烘烤2h后拆除模具；