本发明属于透气砖技术领域。具体涉及一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。
背景技术：
随着对钢水洁净度要求的提高，钢包精炼得到了普及，钢包底吹氩气透气砖被日益广泛地应用于精炼工艺。吹氩具有均化钢水、夹杂物上浮和提高钢水质量的效果，透气砖作为钢包底吹供气元件起着非常重要的作用。
透气砖分为弥散型透气砖、直通型透气砖和狭缝型透气砖。直通型透气砖和狭缝型透气砖透气量大，热震稳定性差；弥散型透气砖具有良好的工作可靠性、安全性和经济性，但是透气量小并且气泡均匀，主要应用在通气量较小的热工装备上。“一种弥散型透气砖及其制备方法”（cn201610199792.9）的专利技术，该技术以板状刚玉颗粒、氧化铝细粉和氧化铝微粉为主要原料，通过颗粒堆积形成弥散型贯通气孔，以浇注法形成弥散型透气砖，该方法制备的弥散型透气砖透气度有限，对压力敏感性差；“一种高吹通率透气砖及其制造方法”（cn201410094948.8）的专利技术，该技术以0.5~1mm的粗刚玉颗粒，0~0.5mm的细刚玉颗粒，0.020~0.044mm的氧化铝细粉，0~0.020mm的氧化铝微粉为原料，通过机压成型制备高吹通率透气砖，机压方法成型需要大型的压力机，购买设备耗资巨大，并且劳动强度高；“一种中间包透气砖及其制备方法”（cn200510018942.3）的专利技术和“中间包弥散式透气砖及其制备方法”（cn201410050793.8）的专利技术，这两个专利技术虽通过连续级配堆积形成中间包弥散式透气砖，但由于以连续级配堆积形成产品，原料数量多增加了劳动强度，生产效率低。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、劳动强度低、生产效率高、成本低的高透气性弥散型透气砖的制备方法，用该方法制备的高透气性弥散型透气砖的透气性好、对气体压力敏感、除杂能力强和热震稳定性能优异。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的具体步骤是：
步骤一、将40~85份质量的板状刚玉颗粒、10~35份质量的氢氧化铝细粉、5~25份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将5~40份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.2~1.2），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1500~1700℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.2~1.5mm。
所述氢氧化铝细粉的中位径小于88μm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉、或为煅烧氧化铝微粉，所述氧化铝微粉的中位径小于6μm。
所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸铵中的一种。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明采用粒径分布较窄的板状刚玉作为骨料，结合凝胶注模成型工艺，使所制备的高透气性弥散型透气砖具有好的透气性，不仅能显著去除钢液中杂质和非金属氧化物，并且热震稳定性优异。
本发明采用的原料种类少，生产成本低。采用浇注方式成型，不需要大型的机压设备和复杂的制备技术，工艺简单、劳动强度小和生产效率高，且还能浇注不规则形状的高透气性弥散型透气砖。
本发明制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为40~70%；体积密度为1.2~2.2g/cm3；透气度为50×~200μm2；烧成后的耐压强度为5~25mpa。
因此，本发明具有工艺简单、劳动强度低、生产效率高和成本低的优点，所制备的高透气性弥散型透气砖透气性好、对气体压力敏感、除杂能力强和热震稳定性能优异。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制：
为避免重复，先将本具体实施方式涉及到的有关物料统一描述如下，实施例中将不赘述：
所述氢氧化铝细粉的中位径小于88μm。
所述氧化铝微粉的中位径小于6μm。
实施例1
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将67~85份质量的板状刚玉颗粒、10~17份质量的氢氧化铝细粉、5~16份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将32~40份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.2~0.8），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1500~1565℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为1.1~1.5mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为58~70%；体积密度为1.2~1.75g/cm3；透气度为140~200μm2；烧成后的耐压强度为5~7mpa。
实施例2
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将64~82份质量的板状刚玉颗粒、12~19份质量的氢氧化铝细粉、6~17份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将29~37份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.2~0.8），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1515~1580℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为1.0~1.4mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述分散剂为六偏磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为56~68%；体积密度为1.25~1.8g/cm3；透气度为130~190μm2；烧成后的耐压强度为7~9mpa。
实施例3
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将61~79份质量的板状刚玉颗粒、14~21份质量的氢氧化铝细粉、7~18份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将26~34份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.3~0.9），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1530~1595℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.9~1.3mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述分散剂为聚丙烯酸铵。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为54~66%；体积密度为1.3~1.85g/cm3；透气度为120~180μm2；烧成后的耐压强度为9~11mpa。
实施例4
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将58~76份质量的板状刚玉颗粒、16~23份质量的氢氧化铝细粉、8~19份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将23~31份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.3~0.9），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1545~1610℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.8~1.2mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为52~64%；体积密度为1.35~1.9g/cm3；透气度为110~170μm2；烧成后的耐压强度为11~13mpa。
实施例5
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将55~73份质量的板状刚玉颗粒、18~25份质量的氢氧化铝细粉、9~20份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将20~28份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.4~1.0），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1560~1625℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.7~1.1mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述分散剂为六偏磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为50~62%；体积密度为1.4~1.95g/cm3；透气度为100~160μm2；烧成后的耐压强度为13~15mpa。
实施例6
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将52~70份质量的板状刚玉颗粒、20~27份质量的氢氧化铝细粉、10~21份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将17~25份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.4~1.0），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1575~1640℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.6~1.0mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述分散剂为聚丙烯酸铵。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为48~60%；体积密度为1.45~2.0g/cm3；透气度为90~150μm2；烧成后的耐压强度为15~17mpa。
实施例7
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将49~67份质量的板状刚玉颗粒、22~29份质量的氢氧化铝细粉、11~22份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将14~22份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.5~1.1），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1590~1655℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.5~0.9mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为46~58%；体积密度为1.5~2.0g/cm3；透气度为80~140μm2；烧成后的耐压强度为17~19mpa。
实施例8
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将46~64份质量的板状刚玉颗粒、24~31份质量的氢氧化铝细粉、12~23份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将11~19份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.5~1.1），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1605~1670℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.4~0.8mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述分散剂为六偏磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为44~56%；体积密度为1.55~2.1g/cm3；透气度为70~130μm2；烧成后的耐压强度为19~21mpa。
实施例9
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将43~61份质量的板状刚玉颗粒、26~33份质量的氢氧化铝细粉、13~24份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将8~16份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.6~1.2），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1620~1685℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.3~0.7mm。
所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
所述分散剂为聚丙烯酸铵。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为42~54%；体积密度为1.6~2.15g/cm3；透气度为60~120μm2；烧成后的耐压强度为21~23mpa。
实施例10
一种高透气性弥散型透气砖及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、将40~58份质量的板状刚玉颗粒、28~35份质量的氢氧化铝细粉、14~25份质量的氧化铝混合均匀，得到混合料。
步骤二、将5~13份质量的丙烯酰胺、0.25~2份质量的亚甲基双丙烯酰胺和0.1~1.0份质量的分散剂加入到100份质量的水中，搅拌均匀，得到预混液。
步骤三、按所述混合料∶所述预混液的质量比为1∶（0.6~1.2），将所述混合料和所述预混液搅拌均匀，在0.01~0.02mpa条件下脱气5~15min，再加入占所述预混液0.01~0.1wt%的过硫酸铵和0.04~0.12wt%的四甲基乙二胺，得到分散体系。
步骤四、将所述分散体系在40~80℃的恒温条件下固化2~8h，将固化后的坯体于1635~1700℃条件下保温2~8h，即得高透气性弥散型透气砖。
所述板状刚玉颗粒粒径为0.2~0.6mm。
所述氧化铝微粉为煅烧氧化铝微粉。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
本实施例制备的高透气性弥散型透气砖经检测：显气孔率为40~52%；体积密度为1.65~2.2g/cm3；透气度为50~110μm2；烧成后的耐压强度为23~25mpa。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式采用粒径分布较窄的板状刚玉作为骨料，结合凝胶注模成型工艺，使所制备的高透气性弥散型透气砖具有好的透气性，不仅能显著去除钢液中杂质和非金属氧化物，并且热震稳定性优异。
本具体实施方式采用的原料种类少，生产成本低。采用浇注方式成型，不需要大型的机压设备和复杂的制备技术，工艺简单、劳动强度小和生产效率高，且还能浇注不规则形状的高透气性弥散型透气砖。
本具体实施方式制备的弥散型透气砖经检测：显气孔率为40~70%；体积密度为1.2~2.2g/cm3；透气度为50×~200μm2；烧成后的耐压强度为5~25mpa。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、劳动强度低、生产效率高和成本低的优点，所制备的高透气性弥散型透气砖透气性好、对气体压力敏感、除杂能力强和热震稳定性能优异。