本发明涉及一种抗氧化耐热震型水口砖的制备方法，属于水口砖制备
技术领域：
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背景技术：
：随着我国的炼钢工业步入了快速发展阶段，普碳钢的生产量大幅度增加，相应的钢包滑动下水口砖的使用量也大幅增加。水口砖作为出钢口砖的一部分，处于出钢口与挡渣上滑板之间，工作时首先承受出钢过程中钢水的机械冲刷和化学侵蚀，挡渣滑板关闭瞬间又要承受钢渣的涡流冲刷和侵蚀，在更换挡渣机构时水口直接暴露于冷空气中承受热震。随着炼钢工艺的发展，对钢包滑动水口、中间包定径水口和中间包上水口用耐火材料的使用条件变得日益苛刻。为了提高水口砖的寿命，即使当耐火材料与熔融材料相接触时，有必要防止它与熔融材料例如液态钢水和熔渣进行反应。水口砖的损坏，不仅是由于液态金属和熔渣的化学作用，而且由于熔融金属的快速热冲击引起的裂纹和剥落以及液态金属的磨损等物理作用。因此为了使水口砖能够稳定地操作，必须采用能很好抗热冲击和抗侵蚀的耐火材料用于制造水口砖。常见的铝碳、铝锆碳质滑动水口砖，虽具有抗热震性能好，强度高的特点，但存在易氧化缺点，滑板砖多炉连用时会因氧化导致高温结构强度降低，板面疏松，严重的会产生工作面层浇钢区域拉毛、细粉脱落现象，称为“荒面”，造成滑板砖开关困难甚至危及安全生产；其次，含碳滑板砖在浇铸低碳钢时，耐火材料中的碳容易熔解到钢水中，导致钢水增碳，影响钢的质量；再就是铝锆碳滑板中的zro2易与钢水中feo反应形成低熔物，会进一步恶化滑板砖的组织结构，尤其是工作面层的组织结构。镁质滑板砖虽具有良好的抗侵蚀性能和抗氧化性能，但其高温强度低，不耐钢水冲刷，而且抗热震性也差，容易造成滑板砖开裂损坏。刚玉滑板砖虽然抗氧化性能好，但高温强度不够、抗侵蚀性能也差，工作面层浇钢区易产生“荒面”。目前冶金浇铸用水口砖的生产工艺主要是将助剂直接加入熔炼炉内与基料熔炼，熔炼后产品直接出炉自然冷却，经破碎加工到一定粒度的粉体直接配入粘结剂制成水口砖。目前常用水口砖有铝碳、铝锆碳、镁质、刚玉等四大类材质。铝碳、铝锆碳质水口砖，虽具有抗热震性能好，强度高的特点，但存在易氧化缺点，滑板砖多炉连用时会因氧化导致高温结构强度降低，板面疏松，其次，铝锆碳滑板中的zro2易与钢水中feo反应形成低熔物，进一步恶化滑板砖的组织结构；镁质水口砖虽具有良好的抗侵蚀性能和抗氧化性能，但其高温强度低，不耐钢水冲刷，而且抗热震性也差，容易造成水口砖开裂损坏，而被限制使用；刚玉水口砖具有较好的抗侵蚀性和抗氧化性，但因其膨胀系数较大，影响下水口的抗热震性。目前，现有技术中的水口砖高温抗氧化性能较差，不仅容易造成结构疏松，还易导致抗渣侵蚀能力大幅度下降，使用寿命变短，一般仅能使用20～40次左右，且水口砖抗热震稳定性差，使用过程中砖体易出现裂纹，存在严重安全隐患。因此发明一种抗氧化性和抗热震稳定性好的新型水口砖具有积极的意义。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题，针对目前现有技术中的水口砖高温抗氧化性能较差，且水口砖抗热震稳定性差，使用过程中砖体易出现裂纹，存在严重安全隐患的缺陷，提供了一种抗氧化耐热震型水口砖的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种抗氧化耐热震型水口砖的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：将砖坯放入烘箱，在温度为110～130℃的条件下，密封干燥10～12h，将干燥后的砖坯放入烧结炉中，烧结16～18h，烧结结束后自然冷却至室温，即得抗氧化耐热震型水口砖；所述砖坯的制备步骤为：按重量份数计，称取氧化锆、抗热震添加剂、硅酸钠、自制抗氧化填料和环氧树脂，放入混料机中混料30～40min，得到混合料，再将混料注入模具中，用压制机压制15～20min，得砖坯；所述抗热震添加剂的制备步骤为：按重量份数计，称取煤矸石、废催化裂化平衡剂、菱镁矿放入粉碎机中，粉碎1～2h后过150目筛，将过筛颗粒与蒸馏水混合后，放入超声振荡仪中，以30～35khz的频率超声振荡反应1～2h，反应结束后静置30～40min，去除漂浮在水面的杂质，过滤，收集滤渣即为抗热震添加剂；所述自制抗氧化填料的制备步骤为：（1）将钛粉、硅粉和碳化钛混合后装入球磨罐中，再向球磨罐中加入无水乙醇作为球磨介质，按球料质量比为20:1向球磨罐中加入球磨珠，湿法球磨处理2～3h；（2）待湿法球磨处理结束后，过滤分离去除滤液，得到滤渣，将得到的滤渣放入等离子烧结炉中，保温烧结反应2～3h，烧结结束后出料，得到自制抗氧化填料。所述抗氧化耐热震型水口砖的具体制备步骤中，烧结的温度优选为1800～2000℃。所述砖坯的制备步骤中，按重量份数计，氧化锆为30～40份、抗热震添加剂为15～20份、硅酸钠为7～9份、自制抗氧化填料为10～15份，环氧树脂为2～4份。所述砖坯的制备步骤中，压制机的压制压力为2.0～3.0mpa。所述抗热震添加剂的制备步骤中，按重量份数计，煤矸石为20～30份、废催化裂化平衡剂为15～20份、菱镁矿为15～20份。所述抗热震添加剂的制备步骤中，过筛颗粒与蒸馏水的质量比1:5。所述自制抗氧化填料的制备步骤（1）中，钛粉、硅粉和碳化钛的摩尔比优选为1:2:1。所述自制抗氧化填料的制备步骤（2）中，保温烧结反应的温度优选为1300～1400℃。本发明的有益技术效果是：本发明首先以钛粉、硅粉和碳化钛为原料，按一定比例复配经等离子烧结后制得自制抗氧化填料，接着再以煤矸石和废催化裂化平衡剂以及菱镁矿为原料制备得到抗热震添加剂，最后将自制抗氧化填料和抗热震添加剂以及氧化锆、硅酸钠以及环氧树脂混合后压制烧结，最终制得抗氧化耐热震型水口砖，本发明在制砖的过程中加入自制的抗氧化填料，由于自制抗氧化填料的主要成分是三元层状的钛碳化硅，其在高温烧结氧化的过程中会出现分层现象，会在水口砖表面生成二氧化碳和二氧化硅绝缘氧化层，防止外界空气和砖体接触，从而提高了水口砖的抗氧化性，另外，本发明还加入了抗热震填料，由于抗热震填料中各成分在高温烧结的过程中会先产生液相堇青石，入渗到水口砖的亚微空隙中去，待堇青石玻璃相晶体形成后产生致密的阻挡层，提高了水口砖整体的致密性，而堇青石自身的晶体结构中具有较大的空隙，对称性较低，当温度升高时，分子受热振动有足够的空间，所以它的引入使得水口砖整体热膨胀性减弱，具有更好的抗热震性能，应用前景广阔。具体实施方式按摩尔比为1:2:1将钛粉、硅粉和碳化钛混合后装入球磨罐中，再向球磨罐中加入无水乙醇作为球磨介质，按球料质量比为20:1向球磨罐中加入球磨珠，湿法球磨处理2～3h；待湿法球磨处理结束后，过滤分离去除滤液，得到滤渣，将得到的滤渣放入等离子烧结炉中，加热升温至1300～1400℃，保温烧结反应2～3h，烧结结束后出料，得到自制抗氧化填料，备用；按重量份数计，称取20～30份煤矸石、15～20份废催化裂化平衡剂、15～20份菱镁矿放入粉碎机中，粉碎1～2h后过150目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按质量比1:5混合后，放入超声振荡仪中，以30～35khz的频率超声振荡反应1～2h，反应结束后静置30～40min，去除漂浮在水面的杂质，过滤，收集滤渣即为抗热震添加剂；按重量份数计，称取30～40份氧化锆、15～20份上述抗热震添加剂、7～9份硅酸钠、10～15份备用的自制抗氧化填料和2～4份环氧树脂，放入混料机中混料30～40min，得到混合料，再将混料注入模具中，用压制机以2.0～3.0mpa的压力压制15～20min，得砖坯；将砖坯放入烘箱，在温度为110～130℃的条件下，密封干燥10～12h，将干燥后的砖坯放入烧结炉中，在温度为1800～2000℃的条件下，烧结16～18h，烧结结束后自然冷却至室温，即得抗氧化耐热震型水口砖。实例1原料的球磨处理：按摩尔比为1:2:1将钛粉、硅粉和碳化钛混合后装入球磨罐中，再向球磨罐中加入无水乙醇作为球磨介质，按球料质量比为20:1向球磨罐中加入球磨珠，湿法球磨处理2h；自制抗氧化填料的制备：待湿法球磨处理结束后，过滤分离去除滤液，得到滤渣，将得到的滤渣放入等离子烧结炉中，加热升温至1300℃，保温烧结反应2h，烧结结束后出料，得到自制抗氧化填料，备用；抗热震添加剂的制备：按重量份数计，称取20份煤矸石、15份废催化裂化平衡剂、15份菱镁矿放入粉碎机中，粉碎1h后过150目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按质量比1:5混合后，放入超声振荡仪中，以30khz的频率超声振荡反应1h，反应结束后静置30min，去除漂浮在水面的杂质，过滤，收集滤渣即为抗热震添加剂；砖坯的制备：按重量份数计，称取30份氧化锆、15份上述抗热震添加剂、7份硅酸钠、10份备用的自制抗氧化填料和2份环氧树脂，放入混料机中混料30min，得到混合料，再将混料注入模具中，用压制机以2.0mpa的压力压制15min，得砖坯；抗氧化耐热震型水口砖的制备：将砖坯放入烘箱，在温度为110℃的条件下，密封干燥10h，将干燥后的砖坯放入烧结炉中，在温度为1800℃的条件下，烧结16h，烧结结束后自然冷却至室温，即得抗氧化耐热震型水口砖。实例2原料的球磨处理：按摩尔比为1:2:1将钛粉、硅粉和碳化钛混合后装入球磨罐中，再向球磨罐中加入无水乙醇作为球磨介质，按球料质量比为20:1向球磨罐中加入球磨珠，湿法球磨处理2h；自制抗氧化填料的制备：待湿法球磨处理结束后，过滤分离去除滤液，得到滤渣，将得到的滤渣放入等离子烧结炉中，加热升温至1380℃，保温烧结反应2h，烧结结束后出料，得到自制抗氧化填料，备用；抗热震添加剂的制备：按重量份数计，称取23份煤矸石、17份废催化裂化平衡剂、17份菱镁矿放入粉碎机中，粉碎1h后过150目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按质量比1:5混合后，放入超声振荡仪中，以32khz的频率超声振荡反应1h，反应结束后静置33min，去除漂浮在水面的杂质，过滤，收集滤渣即为抗热震添加剂；砖坯的制备：按重量份数计，称取33份氧化锆、16份上述抗热震添加剂、7份硅酸钠、12份备用的自制抗氧化填料和2份环氧树脂，放入混料机中混料32min，得到混合料，再将混料注入模具中，用压制机以2.2mpa的压力压制17min，得砖坯；抗氧化耐热震型水口砖的制备：将砖坯放入烘箱，在温度为118℃的条件下，密封干燥11h，将干燥后的砖坯放入烧结炉中，在温度为1880℃的条件下，烧结16h，烧结结束后自然冷却至室温，即得抗氧化耐热震型水口砖。实例3原料的球磨处理：按摩尔比为1:2:1将钛粉、硅粉和碳化钛混合后装入球磨罐中，再向球磨罐中加入无水乙醇作为球磨介质，按球料质量比为20:1向球磨罐中加入球磨珠，湿法球磨处理2h；自制抗氧化填料的制备：待湿法球磨处理结束后，过滤分离去除滤液，得到滤渣，将得到的滤渣放入等离子烧结炉中，加热升温至1350℃，保温烧结反应2h，烧结结束后出料，得到自制抗氧化填料，备用；抗热震添加剂的制备：按重量份数计，称取22份煤矸石、16份废催化裂化平衡剂、18份菱镁矿放入粉碎机中，粉碎2h后过150目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按质量比1:5混合后，放入超声振荡仪中，以34khz的频率超声振荡反应2h，反应结束后静置38min，去除漂浮在水面的杂质，过滤，收集滤渣即为抗热震添加剂；砖坯的制备：按重量份数计，称取38份氧化锆、18份上述抗热震添加剂、9份硅酸钠、14份备用的自制抗氧化填料和3份环氧树脂，放入混料机中混料38min，得到混合料，再将混料注入模具中，用压制机以2.8mpa的压力压制18min，得砖坯；抗氧化耐热震型水口砖的制备：将砖坯放入烘箱，在温度为125℃的条件下，密封干燥11h，将干燥后的砖坯放入烧结炉中，在温度为1950℃的条件下，烧结17h，烧结结束后自然冷却至室温，即得抗氧化耐热震型水口砖。实例4原料的球磨处理：按摩尔比为1:2:1将钛粉、硅粉和碳化钛混合后装入球磨罐中，再向球磨罐中加入无水乙醇作为球磨介质，按球料质量比为20:1向球磨罐中加入球磨珠，湿法球磨处理3h；自制抗氧化填料的制备：待湿法球磨处理结束后，过滤分离去除滤液，得到滤渣，将得到的滤渣放入等离子烧结炉中，加热升温至1400℃，保温烧结反应3h，烧结结束后出料，得到自制抗氧化填料，备用；抗热震添加剂的制备：按重量份数计，称取30份煤矸石、20份废催化裂化平衡剂、20份菱镁矿放入粉碎机中，粉碎2h后过150目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按质量比1:5混合后，放入超声振荡仪中，以35khz的频率超声振荡反应2h，反应结束后静置40min，去除漂浮在水面的杂质，过滤，收集滤渣即为抗热震添加剂；砖坯的制备：按重量份数计，称取40份氧化锆、20份上述抗热震添加剂、9份硅酸钠、15份备用的自制抗氧化填料和4份环氧树脂，放入混料机中混料40min，得到混合料，再将混料注入模具中，用压制机以3.0mpa的压力压制20min，得砖坯；抗氧化耐热震型水口砖的制备：将砖坯放入烘箱，在温度为130℃的条件下，密封干燥12h，将干燥后的砖坯放入烧结炉中，在温度为2000℃的条件下，烧结18h，烧结结束后自然冷却至室温，即得抗氧化耐热震型水口砖。对照例以不添加本发明抗热震添加剂和抗氧化填料的普通水口砖作为对照例；分别对本发明的水口砖和对照例中水口砖进行性能检测，检测结果如表1所示：检测方法：显气孔率检测：使用显气孔率、体积密度测定仪m360131进行检测；常温耐压强度检测：在25～30℃下，用万能力学试验机进行耐压强度测试；耐火温度检测：按照gb/t7322-2007耐火材料耐火度实验方法进行检测；耐热震使用次数检测：按照gb/t30873-2014耐火材料抗热震性实验方法进行检测。表1性能检测结果检测项目实例1实例2实例3实例4对照例显气孔率（%）5.34.22.32.28.9常温耐压强度（mpa）145150152154125耐火温度（℃）19001950197019801530耐热震使用次数大于60大于65大于70大于75小于50由上述检测数据可以看出，本发明制得的水口砖高温抗氧化性能好，且水口砖抗热震稳定性佳，具有广阔的应用前景。当前第1页12