專利名稱：一種抗斷裂的復(fù)合式透氣座磚的制作方法
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，從而達到精煉的目的。透氣磚(透氣芯和透氣座磚)的正常損毀機理主要是鋼渣侵蝕、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 的主要功能是保護透氣芯，如果透氣座磚出現(xiàn)斷裂，那么透氣芯也會一起斷裂，因此，防止 透氣座磚在使用過程中斷裂對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)護后經(jīng)220°C _250°C烘烤后完成生產(chǎn)制作 過程，其材質(zhì)以鋼纖維增強鉻鋼玉-尖晶石和鋼纖維增強剛玉-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的斷裂問題采用的技術(shù)方案是首先，制作高強、 高韌性復(fù)合材料棒，其材質(zhì)為&02-Α1203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、高韌性復(fù)合材料棒具有強度高、熱震穩(wěn)定性好、斷裂韌性高等 優(yōu)點。其次，在透氣座磚本體澆注成型時，將四個高強、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°C -50°C養(yǎng)護12小時，然后烘烤220°C _250°C。高強、高韌性復(fù)合材料棒在服役溫度下的強度、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，透氣座磚的抗斷裂能力會顯著提高。透氣座磚 在使用時，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 不均勻性勢必會導(dǎo)致透氣座磚內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，進而產(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度時，微裂紋便迅速擴展，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?？傊?，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)明能夠很有針對性的解決問題。實踐證明，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。


圖1高強、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、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，同時也表示了陶瓷棒的位置。圖中①，透氣座磚本體；②，高強、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。
具體實施例方式1，如圖2所示，根據(jù)透氣座磚的高度制作高強、高韌性復(fù)合材料棒②。1.1，凝膠注模工藝制作Al2O3-^O2復(fù)合材料棒1. 1. 1，首先，將α-Al2O3(純度為彡99. 5%，中位徑2 μ m)和鎂穩(wěn)定型氧化鋯(MgO 2. 2-2. 6%，中位徑1 μ m)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，注模完畢后在相對濕度為70%、溫度為30°C _40°C條件下養(yǎng)護lh，相對濕 度為30%、溫度為iio°c條件下烘烤池后拆除模具；1. 1. 6，將坯體經(jīng)1630°C保溫池后即可完成對高強、高韌性復(fù)合材料棒②的制作。1. 2，等靜壓成型工藝制作β -Sialon-Al2O3復(fù)合材料棒1.2. 1，按以下比例備料板狀剛玉0.5-1. 5mm 40%,0-0. 5mm 20%，白剛玉<320 目20% ； α-Al2O3 :9. 5%，金屬鋁粉1.5%，金屬硅粉9%，氧化釔0. 2%，聚乙烯醇3% ；1. 2. 2，先加入骨料再加入結(jié)合劑混煉均勻后加入粉料充分混合；1. 2. 3，將混煉好的料進行等靜壓成型，成型壓力為200MPa ；1. 2. 4，將成型后的磚坯于110°C烘干M小時，然后經(jīng)在流動氮氣保護下于 1600°C X5h燒成后完成高強、高韌性復(fù)合材料棒②的制作。2，透氣座磚本體①澆注成型前將高強、高韌性復(fù)合材料棒②按圖3、圖4中的位置 垂直固定在透氣座磚模具上，要求定位準(zhǔn)確，然后開始澆注成型透氣座磚本體①。3，澆注成型結(jié)束、拆模后經(jīng)40°C -50°C養(yǎng)護12小時，然后烘烤220°C _250°C，加工 完畢后按圖2砌筑在鋼包上。
權(quán)利要求
1.一種抗斷裂的復(fù)合式透氣座磚，其特征是將高強、高韌性的復(fù)合材料棒預(yù)埋在透 氣座磚里面。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1中的描述，其特征是高強、高韌性復(fù)合材料棒選用^O2-Al2O3復(fù) 合材料或P-Sialon-Al2O3復(fù)合材料。
全文摘要
一種抗斷裂的復(fù)合式透氣座磚，是將高強、高韌性的復(fù)合材料棒和透氣座磚本體材料復(fù)合而成。高強、高韌性復(fù)合材料棒在服役溫度下的強度、熱震穩(wěn)定性、斷裂韌性均優(yōu)于透氣座磚本體材料，這種方法相當(dāng)于在傳統(tǒng)的透氣座磚里面置入了一個增加強度和韌性的復(fù)合材料棒，提高了透氣座磚抵抗斷裂的能力。
文檔編號B22D41/02GK102133631SQ20111004386
公開日2011年7月27日 申請日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月17日
發(fā)明者張小旭, 王會先, 馬軍強, 黃甲燦 申請人:洛陽市科創(chuàng)耐火材料有限公司