[发明专利]一种具有高强低导热系数的复合型透气砖及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高强低导热系数的复合型透气砖及其制备方法，通过原位合成的方式制备出SiC‑Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;增强的复合型透气砖，经成型、干燥、固化和烧成的过程，多种陶瓷相相互牵制，能够呈现更加优异的阻挡裂纹拓展的作用，具有优异的高温强度和热震稳定性，导热系数低，选用原料和压制工艺过程简单，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及复合型透气砖技术领域，尤其涉及一种具有高强低导热系数的复合型透气砖及其制备方法。

背景技术

为了提高钢包二次精炼效率，通常在钢包底部设置底吹氩透气砖，通过氩气的搅拌作用对钢水温度和成分进行有效均化，并使非金属夹杂物顺利上浮。透气砖是炉外精炼工艺能否顺利实施的关键功能元件，其使用寿命的长短直接影响钢包的正常周转和生产成本。同时，也对于提高钢水纯净度有关键性影响。目前，精炼钢包透气砖的类型主要为直通型、狭缝型与弥散型三种。与前两种透气砖相比，弥散型透气砖采用不同粒度配比从而产生大量贯通气孔，具有生产工艺简单，钢水净化效果好，可靠性、安全性和经济性高等特点，目前得到较多的推广应用。然而高的气孔率使得弥散型透气砖的强度较低，进而导致工作热面耐火材料的蚀损、破裂，造成钢水的渗透，不利于洁净钢的生产。

为了解决上述问题，越来越多的专家学者开始着眼于通过优化材料基质组成，从而提升透气砖的性能。“一种钢包透气砖及其制备方法”（CN103979992B）专利技术，该技术方案主要以微孔刚玉颗粒、微孔镁铝尖晶石颗粒和电熔致密刚玉颗粒为骨料；以α-Al₂O₃微粉、氧化镁微粉、铬渣细粉、氢氧化铝微粉、碳化物微粉为基质；以有机纤维、硝酸钙、镁铝合金和聚羧酸减水剂为外加剂，通过浇筑成型方式制备透气砖，其强度高、热震稳定性好、耐冲刷、抗渣性能优异。但是过程中需要进行强力搅拌，选用原料较复杂，故制备工艺复杂。“一种弥散型透气砖及其制备方法”（CN105859309B）专利技术，该技术方案主要以板状刚玉为骨料，以氧化铝细粉、氧化铝微粉和铝溶胶或ρ-Al₂O₃为基质料。先将基质料混合均匀，再将基质料和骨料放入搅拌机，外加减水剂，搅拌3～5min，浇注成型制备弥散型透气砖，弥散型透气砖透气性好、热震稳定性能优异。实施方案中用到ρ-Al2O3成本比较昂贵，不利于大批量生产。“一种弥散型刚玉-尖晶石透气砖及其制备方法”（CN106588098B）专利技术，该技术方案主要以致密烧结刚玉颗粒或电熔白刚玉颗粒为骨料，致密烧结刚玉细粉或电熔白刚玉细粉，氧化镁微粉或氧化铬微粉为基质，加入结合剂、聚羧酸盐和水，搅拌得浇注料。在透气砖模具底部固定有聚氨酯海绵，加入浇注料，振动成型制备刚玉-尖晶石透气砖。所制备的透气砖通孔分布均匀、整体性好、强度高和抗热震性优良，然而制备过程中需要固定海绵增加了人工成本和工艺的复杂性。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种具有高强低导热系数的复合型透气砖及其制备方法，通过原位合成的方式制备出SiC-Si₃N₄增强的复合型透气砖，具有优异的高温强度和热震稳定性，导热系数低，选用原料和压制工艺过程简单，降低了生产成本。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种具有高强低导热系数的复合型透气砖，其原始料成份为：刚玉微粉、氮化硅铁细粉和Si粉、刚玉骨料、镁铝尖晶石细粉、聚苯乙烯球；还包含外加剂和结合剂。

其中刚玉微粉、氮化硅铁细粉和Si粉之间的质量比为0.1～4 : 2～6: 3～5；以重量份数计，刚玉微粉、氮化硅铁细粉和Si粉的总和为5～35份，刚玉骨料55～85份，镁铝尖晶石细粉0.5～4.5份，聚苯乙烯球1～5份， 3-5份的结合剂；外加剂占原始料总重量的3～5%。

所述刚玉微粉中的Al₂O₃含量＞90wt%，粒度＜0.074mm。

所述氮化硅铁细粉中的Si₃N₄含量＞98wt%，粒度＜0.088mm。