【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢包精炼用透气砖的制备方法，具体为一种刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面改性的方法。
技术介绍
1、透气砖是炉外精炼必不可少的功能元件，对钢水品质有决定性影响。透气砖寿命是制约钢包寿命的关键因素。根据气流通道类型，目前透气砖主要为狭缝式和弥散式两种，且以狭缝式为主；成品狭缝式透气砖内部有狭缝通道，用于向钢包内吹入氩气。透气砖材质一般分为刚玉尖晶石质和铬刚玉材质，前者抗热震性好，后者抗渣侵蚀性更好。但含铬材料存在六价铬的污染问题，因此主要研究应以刚玉尖晶石质为主。现有狭缝式透气砖工艺为：准备模具—浇注成形及养护—脱模—300℃烘烤—1500℃以上高温烧成，在烧成过程中，通过狭缝前驱体材料烧失来产生狭缝通道。但是，透气砖狭缝通道两侧材料微区由于边界效应而没有骨料，因此与透气砖本体材料相比强度较低。此外，由于缝隙的存在，高温熔渣和钢水易沿狭缝渗入并首先对狭缝表面进行侵蚀。在高温服役条件下，透气砖应力集中最突出的区域即气道出口周围，且主要损毁模式之一为狭缝堵塞导致透气量满足不了冶炼要求，影响透气砖寿命和钢包正常周转。基于上述分析，针对现有刚玉尖晶石质狭缝式透气砖的短板，有必要通过精细化设计和控制来对狭缝气道微区材料进行有针对性地强化，以提高其耐冲刷性、抗渣性、抗高温熔体侵入性、抗热震性等。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面微区改性的方法，解决了现有的狭缝式透气砖制备过程中狭缝通道两侧材料微区因边界效应无骨料导致的强度低、高温钢水及熔渣
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面改性的方法：
3、首先准备模具，以刚玉尖晶石浇注料为原料，经浇注成形和养护后脱模，脱模后坯体在烘干窑中于120-300℃下烘烤24h后，再升温至500-600℃并保温12h，在此温度下把狭缝前驱体完全烧失掉，产生狭缝气道，得到刚玉尖晶石质狭缝式透气砖坯体；
4、刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面改性的方法一：
5、将处理过狭缝前驱体材料的透气砖坯体放置在密闭塑料容器中，先利用真空泵使容器内压力降低至0.1个大气压，再通过管道吸入所用饱和盐溶液至整个透气砖砖体没入饱和溶液中，静置3-4h后，打开空气阀门使容器内外压力平衡，取出透气砖用棉布拭去多余溶液后自然晾干，之后在120-150℃温度下烘烤，然后再高温烧成，即得到气道表面改性后的刚玉尖晶石质狭缝式透气砖。
6、其中高温烧成的设备为高温燃气窑或高温电窑、高温隧道窑；烧成温度：1500~1680℃。
7、其中饱和盐溶液为镁盐溶液、或钙盐溶液、或铝盐溶液、或锆盐溶液；
8、其中镁盐为硫酸镁、氯化镁、磷酸镁、硝酸镁、柠檬酸镁中的任意一种或几种的混合；
9、其中饱和盐溶液为镁盐，本专利技术利用镁盐溶液在烘干过程中先形成mg(oh)2再于更高温度下分解的过程和反应，在狭缝气道表面产生纳米级mgo反应源，并在烧成温度下与透气砖材料基质中的al2o3组分发生原位反应生成镁铝尖晶石相（化学式：mgal2o4）。从而利用原位形成的镁铝尖晶石提高了狭缝气道表面微区的抗渣性；并利用尖晶石生成反应伴随的体积膨胀效应，不仅可以对狭缝气道宽度进行负向微量调节，还可增加表面微区的显微粗糙度，提高钢液和熔渣对气道表面的润湿难度，减少夹钢堵塞气道的几率；另外以饱和溶液形式引入的mgo组分能够沿界面和气孔渗入透气砖本体中并发生原位反应，对提高透气砖整体性能也有作用。
10、其中钙盐为氯化钙、硝酸钙中的任意一种或几种的混合；
11、其中饱和盐溶液为钙盐，本专利技术利用钙盐溶液在烘干过程中先形成ca(oh)2再于更高温度下分解的过程和反应，在狭缝气道表面产生纳米级cao反应源，并在烧成温度下与透气砖材料基质中的al2o3组分发生原位反应生成六铝酸钙相（化学式：cao·6al2o3，简写为ca6）。从而利用原位生成的ca6相增大狭缝气道表面微区材料与高温钢液的润湿角，防止了狭缝夹钢堵塞；并利用ca6生成反应伴随的体积膨胀效应，不仅可以对狭缝气道宽度进行负向微量调节，还可增加表面微区的显微粗糙度，进一步提高钢液和熔渣对气道表面的润湿难度，减少夹钢堵塞气道的几率；另外以饱和溶液形式引入的cao组分能够沿界面和气孔渗入透气砖本体中并发生原位反应，对提高透气砖整体性能也有作用。
12、其中铝盐为磷酸二氢铝、磷酸铝、硫酸铝、甲酸铝中的任意一种或几种的混合；
13、其中饱和盐溶液为铝盐，本专利技术利用铝盐溶液在烘干过程中先形成al(oh)3再于更高温度下分解的过程和反应，在狭缝气道表面产生纳米级al2o3，在烧成温度下，利用纳米级al2o3的高反应活性促进气道表面微区材料的高温烧结，从而提高了气道表面微区的耐冲刷性。
14、其中锆盐为zrocl2·8h2o或者以zrocl2·8h2o为起始原料制备的氧化锆溶液；
15、其中饱和盐溶液为锆盐，本专利技术利用锆盐溶液在烘干过程中先形成zr(oh)4再于更高温度下分解的过程和反应，在狭缝气道表面产生纳米级zro2反应源，并在烧成温度下与透气砖材料基质中的cao组分（源于纯铝酸钙水泥）发生原位反应生成锆酸钙相（化学式：cazro3）。从而利用原位生成的cazro3相增大狭缝气道表面微区材料与高温钢液的润湿角，防止了狭缝夹钢堵塞；利用cazro3相的密集钉扎效应提高狭缝气道微区材料的抗渣性。
16、刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面改性的方法二：
17、将处理过狭缝前驱体材料的透气砖坯体放置在密闭塑料容器中，先利用真空泵使容器内压力降低至0.1个大气压，再通过管道吸入所用饱和盐溶液至整个透气砖砖体没入饱和溶液中，静置3-4h后，打开空气阀门使容器内外压力平衡，取出透气砖用棉布拭去多余溶液后自然晾干，之后在120-150℃下烘烤，然后放置在密闭高温炉中，透气砖坯体周围放置金属锌粒，金属锌粒放入的重量为透气砖坯总重量0.5%-1%，先利用真空泵使炉内抽负压至0.1个大气压，再提高温度至950℃-1000℃并保温，使金属锌在密闭炉内气化并保持温度恒定，保温3-4h后，打开空气阀门，使空气进入炉内直至炉体内压力达到正常大气压，继续保温3-4h后停炉并自然冷却至室温，然后再高温烧成，即得到气道表面改性后的刚玉尖晶石质狭缝式透气砖。
18、方法二的反应为：本专利技术利用了金属锌当温度高于907℃时，锌开始气化，在锌蒸气氛围下，气态锌迁移至狭缝气道表面；在打开阀门并使空气进入炉内后，狭缝气道区域的锌蒸气迅速氧化为zno并沉积在气道表面；
19、当方法二饱和盐溶液为镁盐溶液时，沉积在气道表面的zno能够在气道表面微区原位反应生成镁锌铝复相尖晶石（化学式：(mg1-xznx)al2o4）保护层；
20、当饱和盐溶液为钙盐溶液时，沉积在气道表面的zno能够在气道表面微区原位反应生成六铝酸钙（本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面改性的方法，其特征在于：首先准备模具，以刚玉尖晶石浇注料为原料，经浇注成形和养护后脱模，脱模后坯体在烘干窑中于120-300℃下烘烤24h后，再升温至500-600℃并保温12h，在此温度下把狭缝前驱体完全烧失掉，产生狭缝气道，得到刚玉尖晶石质狭缝式透气砖坯体；将处理过狭缝前驱体材料的透气砖坯体放置在密闭塑料容器中，先利用真空泵使容器内压力降低至0.1个大气压，再通过管道吸入所用饱和盐溶液至整个透气砖砖体没入饱和溶液中，静置3-4h后，打开空气阀门使容器内外压力平衡，取出透气砖用棉布拭去多余溶液后自然晾干，之后在120-150℃温度下烘烤，然后再高温烧成，即得到气道表面改性后的刚玉尖晶石质狭缝式透气砖。
2.根据权利要求1所述的刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面改性的方法，其特征在于：将处理过狭缝前驱体材料的透气砖坯体放置在密闭塑料容器中，先利用真空泵使容器内压力降低至0.1个大气压，再通过管道吸入饱和盐溶液至整个透气砖砖体没在饱和溶液中，静置3-4h后，打开空气阀门使容器内外压力平衡，取出透气砖用棉布拭去多余溶液后自然晾干，之后
3.根据权利要求1或2所述的刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面改性的方法，其特征在于：其中饱和盐溶液为镁盐溶液、或钙盐溶液、或铝盐溶液、或锆盐溶液。
4.根据权利要求3所述的刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面改性的方法，其特征在于：镁盐为硫酸镁、氯化镁、磷酸镁、硝酸镁、柠檬酸镁中的任意一种或几种的混合。
5.根据权利要求3所述的刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面改性的方法，其特征在于：钙盐为氯化钙、硝酸钙中的任意一种或几种的混合。
6.根据权利要求3所述的刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面改性的方法，其特征在于：铝盐为磷酸二氢铝、磷酸铝、硫酸铝、硝酸铝中的任意一种或几种的混合。
7.根据权利要求3所述的刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面改性的方法，其特征在于：其中锆盐为ZrOCl2·8H2O或者以ZrOCl2·8H2O为起始原料制备的氧化锆溶液。
...【技术特征摘要】
1.一种刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面改性的方法，其特征在于：首先准备模具，以刚玉尖晶石浇注料为原料，经浇注成形和养护后脱模，脱模后坯体在烘干窑中于120-300℃下烘烤24h后，再升温至500-600℃并保温12h，在此温度下把狭缝前驱体完全烧失掉，产生狭缝气道，得到刚玉尖晶石质狭缝式透气砖坯体；将处理过狭缝前驱体材料的透气砖坯体放置在密闭塑料容器中，先利用真空泵使容器内压力降低至0.1个大气压，再通过管道吸入所用饱和盐溶液至整个透气砖砖体没入饱和溶液中，静置3-4h后，打开空气阀门使容器内外压力平衡，取出透气砖用棉布拭去多余溶液后自然晾干，之后在120-150℃温度下烘烤，然后再高温烧成，即得到气道表面改性后的刚玉尖晶石质狭缝式透气砖。
2.根据权利要求1所述的刚玉尖晶石质狭缝式透气砖气道表面改性的方法，其特征在于：将处理过狭缝前驱体材料的透气砖坯体放置在密闭塑料容器中，先利用真空泵使容器内压力降低至0.1个大气压，再通过管道吸入饱和盐溶液至整个透气砖砖体没在饱和溶液中，静置3-4h后，打开空气阀门使容器内外压力平衡，取出透气砖用棉布拭去多余溶液后自然晾干，之后在120-150℃下烘烤，然后放置在密闭高温炉中，透气砖坯体周围金属锌粒，金属锌粒放入的重量为透气砖坯总重量0.5%-...
【专利技术属性】
技术研发人员：李纪伟，谢国锋，张杨杨，刘云飞，赵天阳，李军瑞，孙亮亮，
申请(专利权)人：洛阳盛铁耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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