[发明专利]一种燃烧原位形成镁尖晶石-氧化锆弥散式透气砖及其制备工艺

说明书

本发明涉及一种燃烧原位形成镁尖晶石‑氧化锆弥散式透气砖及其制备工艺。以方镁石、尖晶石、氧化锆为主原料，添加金属Mg粉和活性Al₂O₃，利用Mg在CO₂中粉燃烧生成MgO和碳，同时局部产生大于2000℃高温，生成的MgO具有高反应活性，和活性Al₂O₃原位反应形成尖晶石促进烧结，使透气砖获得高强度和耐磨性。同时，燃烧的高温使MgO部分固溶于ZrO₂，提高了透气砖的抗侵蚀性和抗热震性；碳在后续氧化中烧失，遗留弥散式孔道赋予良好的通气性。

技术领域

本发明涉及一种燃烧合成镁尖晶石-氧化锆弥散式透气砖及其制备工艺，属于无机非金属材料学科高温陶瓷和耐火材料领域。

技术背景

炉外精炼是制备特种钢、高等级钢种不可或缺的冶炼工艺，在精炼中利用钢包底部透气砖进行吹氩搅拌，以实现均化钢水成分，均化钢水温度，促进夹杂物、渣、气体上浮去除非金属夹杂，促进合金冶金反应进行，洁净钢水、提高钢水质量，达到精炼目的。透气砖必须具有优良的透气性，同时，在钢水的高温环境下服役必须具有优异的抗侵蚀性，在吹气时钢水搅动和气体冲刷要求其具有优良的高温耐磨性、抗热震性。

目前广泛使用的透气砖主要有狭缝式、弥散式两大类型。其中，弥散式透气砖是通过颗粒堆积，在颗粒之间产生弥散连通气孔，这些弥散的贯通气孔成为吹气的通道。透气砖中的基质细粉和微粉加入量欠缺，不达到致密堆积效果，基质仅在高温作用下烧结为透气砖提供结合强度。由于弥散式透气砖的弥散结构，吹气时产生大量的弥散小气泡，这些细小气泡具有较大的比表面积，更易捕捉钢液中的夹杂物，更有效的去除钢水有害夹杂、更有效的均匀钢水成分和温度。与狭缝型透气砖相比，弥散式透气砖上气快，吹通率高、使用安全、有效避免狭缝夹钢、砖芯断裂等优点。但弥散式透气砖的气孔率较高（气孔率为25~30%），且气孔尺寸较大，导致弥散式透气砖强度较低，抗冲刷能力差；在使用中钢液、钢渣通过气孔渗入工作层，导致气孔堵塞或形成致密变质层，需要通过吹氧轻烧，加速了弥散式透气砖的损毁。

钢包透气砖的常用材质主要有刚玉质的材质，刚玉质或刚玉和其它材料复合的透气砖（刚玉-尖晶石质、铬刚玉质和铬刚玉-尖晶石质）因为其强度高、膨胀系数小而广泛应用，但钢包精炼钢种或使用条件的不同，透气砖的损毁机制也不尽相同。由于氧化铝的两性氧化物特性，刚玉在高温下易和碱反应，导致刚玉质透气砖抗碱侵蚀能力很差，难以适应钙处理钢、高氧钢、优质钢、沸腾钢、镇静钢、半镇静钢等特种钢炉外精炼的要求，精炼以上这些特种钢种的钢包透气砖成为制约炉外精炼钢包寿命的关键因素。

发明内容

本发明采用抗碱侵蚀好的氧化镁、镁铝尖晶石、氧化锆为主要原料，通过燃烧合成制备具有优异的通气性、抗侵蚀性、耐磨性、抗热震性、且成本低廉、使用安全稳定的镁铝尖晶石-氧化锆质弥散式透气砖，满足钙处理钢、高氧钢、洁净钢精炼的使用条件及安全要求。

一种燃烧原位形成镁尖晶石-氧化锆弥散式透气砖，按照质量百分比计，原料配方如下：

（1）粒度4～2mm的电熔镁砂，26~44%；

（2）粒度2～1mm的电熔镁砂，38~45%；

（3）粒度1～0.088mm的氧化锆，5~11%；

（4）粒度1～0.088mm的镁铝尖晶石，2~5%；

（5）粒度1～0.088mm的活性氧化铝，3~6%；

（6）粒度1～0.088mm的金属镁粉，5~10%；

（7）二氧化碳气体；

（8）外加添加剂，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉，+6~12%；

（9）外加结合剂，液体焦油，+2~3%；