復合式彌散透氣磚及其制備方法與流程

本發明涉及一種冶金精煉用鋼包透氣磚，尤其涉及一種將彌散透氣部分和狹縫透氣部分相結合的復合式彌散透氣磚及其制備方法。

背景技術：

透氣磚作為鋼鐵冶煉工藝中重要的供氣原件，在現代冶煉工藝中起著至關重要的作用。尤其是在品種鋼和潔凈鋼的冶煉上，通過透氣磚向鋼液中吹入惰性氣體，起到攪拌鋼水的作用，使鋼水中的夾雜物上浮、溫度和成份均勻，是提高鋼材品質必不可少的關鍵手段。

授權公告號為CN205057030U的中國專利，專利名稱為一種大通氣量復合彌散透氣磚，其包括尾管與具有大頭端和小頭端的磚體，所述磚體包括具有大頭端和小頭端的殼體、底板和具有大頭端和小頭端的彌散透氣芯體，所述彌散透氣芯體的大頭端設有氣室；該實用新型使用壽命長、透氣量大且吹通率高。

授權公告號為CN103787681B的中國專利，專利名稱為中間包彌散式透氣磚及其制備方法，其主要由以下述重量百分含量的原料制成：鎂橄欖石顆粒、鎂砂細粉、硅微粉、氮化硅細粉及鎂橄欖石微粉，本透氣磚選用鎂橄欖石為主要原料，使其具有成本低、透氣性能好、抗侵蝕能力強、氣泡均與穩定的特點，尤其是只需要低溫進行烘烤即可制備。

但是在實際使用過程中，上述的復合彌散透氣磚基本雖是低溫成型，但是其成分較復雜，生產過程繁瑣，且其安全性能不足。

技術實現要素：

本發明的目的之一是針對現有技術的不足之處，提供一種復合式的彌散透氣磚，該磚體結合了彌散式透氣磚和狹縫式透氣磚的優點，能夠滿足彌散透氣的同時，其安全性能能夠保證。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種復合式彌散透氣磚，其特征在于，包括殼體及設置在殼體內部的彌散透氣部分和狹縫透氣部分，所述彌散透氣部分與所述狹縫透氣部分上下設置；所述殼體具有大頭端和小頭端；所述狹縫透氣部分的底部設置有氣室，該氣室位于所述大頭端；所述彌散透氣部分包括彌散透氣芯體，該彌散透氣芯體內部均布設置有相互貫通的微氣孔；所述狹縫透氣部分包括狹縫芯體，所述狹縫芯體包括透氣狹縫層和若干透氣狹縫；所述氣室與所述透氣狹縫及所述微氣孔相通；所述彌散透氣部分主要由下述重量百分含量的原料制成：剛玉64-95％，白剛玉5-15％，氧化鋁微粉3-8％，樹脂和膨脹劑2-10％，金屬鋁粉0.4-1.5％，抑制劑0.5-1％，分散劑0.1-0.5％。

作為一種實施方式，所述剛玉包括板狀剛玉2-1和板狀剛玉1-0.2，所述板狀剛玉2-1的重量百分含量為49-70％，所述板狀剛玉1-0.2的重量百分比為15-25％。

作為一種實施方式，所述白剛玉的畝數為100-500目。

作為一種實施方式，所述氧化鋁為微粉。

作為一種實施方式，所述樹脂包括樹脂粉和液體樹脂，所述樹脂粉的重量百分含量為1-5％，所述液體樹脂的重量百分含量為1-5％；所述膨脹劑為電熔大結晶鎂砂。

作為一種實施方式，所述抑制劑為果酸。所述果酸可防止樹脂硬化。

作為一種實施方式，所述分散劑為聚羧酸。

作為一種實施方式，所述彌散透氣部分的三氧化二鋁的質量百分比大于95％，所述彌散透氣部分的體積密度為2.5-2.7g/cm³,其耐壓強度大于35Mpa，所述體積密度和所述耐壓強度的檢測環境為：240℃X24h。

作為一種實施方式，所述彌散透氣部分的燒后氣孔率為20-25％，其熱態抗折大于4Mpa，所述燒后氣孔率和熱態抗折的檢測環境為1450℃X3h。

作為一種實施方式，所述狹縫透氣部分的頂端設置有凹槽，所述彌散透氣部分的一端伸入至所述凹槽內與所述狹縫透氣部分連接。

作為一種實施方式，還包括耐火保護層，該耐火保護層設置在所述殼體與所述彌散透氣部分及所述狹縫透氣部分之間。

作為一種實施方式，所述透氣狹縫的進氣端與所述氣室導通連接，所述微氣孔的進氣端與所述透氣狹縫的出氣端導通連接，所述微氣孔的出氣端與所述小頭端的外部空間氣體導通。

作為一種實施方式，所述彌散透氣部分和狹縫透氣部分體積占磚體體積的百分比大于或等于50％。

作為一種實施方式，所述氣室高度為5-18mm。

作為一種實施方式，所述彌散透氣芯體為方形狀芯體。

作為一種實施方式，所述狹縫芯體為圓柱狀芯體。

作為一種實施方式，所述耐火保護層的厚度為10-50mm。

作為一種實施方式，所述彌散透氣芯體和所述狹縫芯體的工作長度值比為1.2:1-3:1。

本發明的另一目的是針對現有技術的不足之處，提供一種復合式的彌散透氣磚的制造方法，采用上述的原料，將原料進行細粉預混后攪拌造粒，之后依次經困料、擠壓成型及養護后，經干燥后再經1550-1650℃進行高溫燒結，得到所述透氣磚的彌散透氣部分。

需要說明的是，為更好地進行專利布局保護，在與發明人進行充分溝通后，在本技術方案中，僅僅公開了彌散透氣部分的成分和制造方法，并不局限于其他如狹縫透氣部分及耐火保護層的成分和制造方法以及彌散透氣部分、狹縫透氣部分及耐火保護層三者制成復合式耐火磚的制造方法。

本發明的有益效果在于：

(1)、本技術方案創新性地想到將彌散式透氣磚和狹縫式透氣磚進行有效地結合以克服二者在獨立使用過程中的缺點，且將二者的優點進行合并，使二者的性能得到相互促進，增強其使用效果。即采用復合式結構既達到了彌散透氣的目的，又充分發揮了狹縫式透氣在使用安全性上的優勢。

(2)、當透氣磚在使用后期，其彌散層消耗殆盡，就可以清楚的看到狹縫透氣結構，提示透氣磚已經到達使用壽命，必須立即下線更換，能起到很好的警示作用，大大提高了使用安全性。

(3)、本技術方案的彌散透氣部分以內部彌散分布的微氣孔作為氣體導流通道，由于孔徑較小且彌散部分，從設計上避免了鋼液和鋼渣的滲透，吹通率高本技術方案中的狹縫透氣部分能夠阻止鋼水在狹縫中滲透并降低透氣磚整體熱應力，提高了透氣磚狹縫堵塞和橫向斷磚風險。在實際的使用過程中，氣體首先經過狹縫透氣部分的狹縫后再進入至彌散透氣部分的微氣孔內，最終進入至磚體小頭端的外部空間內實施吹氣工作；經過狹縫式氣流的分割后再經微氣孔進行氣體分散處理，較單獨采用狹縫式進行氣體分散及單獨采用彌散式進行氣體分散效果均好；發明人認為，狹縫可將氣流進行有效的導向梳理，將氣流進行穩定處理；經穩定處理后的氣流再進入微氣孔內向外進行傳播，可想而知經穩定后的氣流能夠快速穩定的進入彌散部分，從而提高氣流的均勻性，有利于氣體發揮作用。

(4)、本技術方案中的彌散透氣部分采用剛玉、白剛玉、氧化鋁微粉、樹脂作為主要成分，其能夠提高彌散部分的微氣孔數目，提高微氣孔的均勻率，且通過增加金屬鋁粉及抑制劑提高彌散透氣磚的硬度和強度，有助于更好地與所述狹縫透氣磚進行結合和共同工作。

(5)、本技術方案中的彌散透氣部分在高溫工作時能夠發生微膨脹，與所述耐火保護層高溫狀態下發生體積微縮相反，能夠提高工作效率。

綜上所述，本發明創新性地彌散式透氣磚和狹縫式透氣磚進行功能結合，克服了技術偏見，提高了彌散式透氣磚的使用性能。

附圖說明

為了更清楚的說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發明實施例一所提供的一種復合式彌散透氣磚中彌散透氣部分的制造方法的流程示意圖。

圖2為本發明實施例一所提供的一種復合式彌散透氣磚的結構示意圖。

圖3為本發明實施例一所提供的復合彌散透氣磚其彌散透氣部分的工作表面示意圖。

圖4為本發明實施例一所提供的復合彌散透氣磚其狹縫透氣部分的結構示意圖。

圖5為本發明實施例一所提供的復合彌散透氣磚其狹縫透氣部分的工作表面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地說明。

實施例一

本發明的第一個核心是公開一種復合式彌散透氣磚，以提高透氣磚的使用性能，以下參照附圖對實施例進行說明。此外，下面所示的實施例不對權利要求所記載的發明內容起任何限定作用。另外，下面實施例所表示的構成的全部內容不限于作為權利要求所記載的發明的解決方案所必需的。

如圖2、圖3、圖4及圖5所示，一種復合式彌散透氣磚，包括殼體1及設置在殼體1內部的彌散透氣部分2和狹縫透氣部分3，所述彌散透氣部分2與所述狹縫透氣部分3上下設置；所述殼體1具有大頭端10和小頭端11；所述狹縫透氣部分3的底部設置有氣室4，該氣室4位于所述大頭端10；所述彌散透氣部分2包括彌散透氣芯體20，該彌散透氣芯體20內部均布設置有相互貫通的微氣孔21；所述狹縫透氣部分3包括狹縫芯體30，所述狹縫芯體30包括透氣狹縫層301和若干透氣狹縫302；所述氣室4與所述透氣狹縫302及所述微氣孔21相通。

如圖3所示，所述狹縫透氣部分3的頂端設置有凹槽31，所述彌散透氣部分2的一端伸入至所述凹槽31內與所述狹縫透氣部分3連接。

其中，在本實施例中還包括耐火保護層5，該耐火保護層5設置在所述殼體1與所述彌散透氣部分2及所述狹縫透氣部分3之間。

工作時，所述導氣管5將惰性氣體進入至所述氣室4內，所述透氣狹縫302的進氣端與所述氣室4導通連接，所述微氣孔21的進氣端與所述透氣狹縫302的出氣端導通連接，所述微氣孔21的出氣端與所述小頭端的外部空間氣體導通。

在實際使用過程中，為保證其強度和使用效果，所述彌散透氣部分2和狹縫透氣部分3體積占磚體體積的百分比大于或等于50％。當然，所述氣室4高度為5-18mm。在本實施例中，所述彌散透氣芯體20為方形狀芯體；所述狹縫芯體30為圓柱狀芯體。當然在此并不限制其上芯體的形狀和外形，在此僅僅提供了一種圓柱形的彌散透氣芯體和狹縫芯體。

根據實際的工況需求，所述耐火保護層5的厚度為10-50mm，可在該范圍內進行任一的選擇和調整。與此同時，所述彌散透氣芯體20和所述狹縫芯體30的工作長度值比為1.2:1-3:1；根據實際的需求可在該范圍內進行一定程度的調整和選擇。

其中，在本實施例中，所述的殼體均可以根據實際的使用需求選擇不同的材質及厚度，在本實施例中，所述的殼體1包括圍繞設置在所述狹縫透氣部分和彌散透氣部分的殼體部分，也包括設置在所述狹縫透氣部分底部的殼體部分。

在實際的使用過程中，發明人監測了由該復合式彌散透氣磚滲出的氣泡其在粒度和均勻性上均高于單獨的彌散式透氣磚和狹縫式透氣磚，可見其驗證了發明人的猜測，發明人創新性地將其二者進行大膽的結合，經過多次失敗的經驗獲得了最終的良好試驗數據。

此外，在本實施例中，所述的彌散透氣部分需要進行有必要的公開和描述。在本實施例中，所述彌散透氣部分主要由下述重量百分含量的原料制成：剛玉64-95％，白剛玉5-15％，氧化鋁微粉3-8％，樹脂和膨脹劑2-10％，金屬鋁粉0.4-1.5％，抑制劑0.5-1％，分散劑0.1-0.5％。其中，所述剛玉包括板狀剛玉2-1和板狀剛玉1-0.2，所述板狀剛玉2-1的重量百分含量為49-70％，所述板狀剛玉1-0.2的重量百分比為15-25％。其中，所述白剛玉的畝數為100-500目。所述氧化鋁為微粉。所述樹脂包括樹脂粉和液體樹脂，所述樹脂粉的重量百分含量為1-5％，所述液體樹脂的重量百分含量為1-5％，所述膨脹劑為電熔大結晶鎂砂。所述抑制劑為果酸。所述分散劑為聚羧酸。

經上述可制得如下的彌散透氣部分2，所述彌散透氣部分2的三氧化二鋁的質量百分比大于95％，所述透氣磚的體積密度為2.5-2.7g/cm³,其耐壓強度大于35Mpa，所述體積密度和所述耐壓強度的檢測環境為：240℃X24h；所述彌散透氣部分2的燒后氣孔率為20-25％，其熱態抗折大于4Mpa，所述燒后氣孔率和熱態抗折的檢測環境為1450℃X3h。

為更好地對本發明進行闡述，特根據上述的實施例一中彌散透氣部分2分別進行多組實施例的說明以支持本發明所公開的發明點。

實施例二

本復合式彌散透氣磚中的彌散透氣部分2采用下述原料和方法制備而成。

所述彌散透氣部分2主要由下述重量百分含量的原料制成：剛玉89％，白剛玉5％，氧化鋁微粉3％，樹脂和膨脹劑2％，金屬鋁粉0.4％，抑制劑0.5％，分散劑0.1％。其中，所述剛玉包括板狀剛玉2-1和板狀剛玉1-0.2，所述板狀剛玉2-1的重量百分含量為70％，所述板狀剛玉1-0.2的重量百分比為19％。其中，所述白剛玉的畝數為100目。所述氧化鋁為微粉。所述樹脂包括樹脂粉和液體樹脂，所述樹脂粉的重量百分含量為1％，所述膨脹為電熔大結晶鎂砂，所述液體樹脂的重量百分含量為1％。所述抑制劑為果酸。所述分散劑為聚羧酸。

如圖1所示，彌散透氣部分2的制備方法：采用上述的原料，將原料進行細粉預混后攪拌造粒，之后依次經困料、擠壓成型及養護后，經干燥后再經1550℃進行高溫燒結，得到所述透氣磚的彌散透氣部分2。

經上述可制得如下的彌散透氣部分2，所述彌散透氣部分2的三氧化二鋁的質量百分比約為96％，所述彌散透氣部分2的體積密度為2.5g/cm³,其耐壓強度為36Mpa，所述體積密度和所述耐壓強度的檢測環境為：240℃X24h；所述彌散透氣部分2的燒后氣孔率為20％，其熱態抗折為4.5Mpa，所述燒后氣孔率和熱態抗折的檢測環境為1450℃X3h。

實施例三

本復合式彌散透氣磚中的彌散透氣部分2采用下述原料和方法制備而成。

所述彌散透氣部分2主要由下述重量百分含量的原料制成：剛玉64％，白剛玉15％，氧化鋁微粉8％，樹脂和膨脹劑10％，金屬鋁粉1.5％，抑制劑1％，分散劑0.5％。其中，所述剛玉包括板狀剛玉2-1和板狀剛玉1-0.2，所述板狀剛玉2-1的重量百分含量為49％，所述板狀剛玉1-0.2的重量百分比為15％。其中，所述白剛玉的畝數為200目。所述氧化鋁為微粉。所述樹脂包括樹脂粉和液體樹脂，所述樹脂粉的重量百分含量為5％，所述液體樹脂的重量百分含量為5％。其余與實施例二相同。

如圖1所示，彌散透氣部分2的制備方法：采用上述的原料，將原料進行細粉預混后攪拌造粒，之后依次經困料、擠壓成型及養護后，經干燥后再經1600℃進行高溫燒結，得到所述透氣磚的彌散透氣部分2。

經上述可制得如下的彌散透氣部分2，所述彌散透氣部分2的三氧化二鋁的質量百分比約為96％，所述彌散透氣部分2的體積密度為2.6g/cm³,其耐壓強度為36.5Mpa，所述體積密度和所述耐壓強度的檢測環境為：240℃X24h；所述彌散透氣部分2的燒后氣孔率為26％，其熱態抗折4.2Mpa，所述燒后氣孔率和熱態抗折的檢測環境為1450℃X3h。

實施例四

本復合式彌散透氣磚中的彌散透氣部分2采用下述原料和方法制備而成。

所述彌散透氣部分2主要由下述重量百分含量的原料制成：剛玉79％，白剛玉10％，氧化鋁微粉5％，樹脂4％，金屬鋁粉1％，抑制劑0.8％，分散劑0.2％。其中，所述剛玉包括板狀剛玉2-1和板狀剛玉1-0.2，所述板狀剛玉2-1的重量百分含量為60％，所述板狀剛玉1-0.2的重量百分比為19％。其中，所述白剛玉的畝數為350目。所述氧化鋁為微粉。所述樹脂包括樹脂粉和液體樹脂，所述樹脂粉的重量百分含量為2％，所述液體樹脂的重量百分含量為2％。其余與實施例二相同。

如圖1所示，彌散透氣部分2的制備方法：采用上述的原料，將原料進行細粉預混后攪拌造粒，之后依次經困料、擠壓成型及養護后，經干燥后再經1650℃進行高溫燒結，得到所述透氣磚的彌散透氣部分2。

經上述可制得如下的彌散透氣部分2，所述彌散透氣部分2的三氧化二鋁的質量百分比約為96.5％，所述彌散透氣部分2的體積密度為2.7g/cm³,其耐壓強度36.5Mpa，所述體積密度和所述耐壓強度的檢測環境為：240℃X24h；所述彌散透氣部分2的燒后氣孔率為30％，其熱態抗折4.5Mpa，所述燒后氣孔率和熱態抗折的檢測環境為1450℃X3h。

實施例五

本復合式彌散透氣磚中的彌散透氣部分2采用下述原料和方法制備而成。

所述彌散透氣部分2主要由下述重量百分含量的原料制成：剛玉80％，白剛玉9％，氧化鋁微粉5％，樹脂和膨脹劑4％，金屬鋁粉1％，抑制劑0.8％，分散劑0.2％。其中，所述剛玉包括板狀剛玉2-1和板狀剛玉1-0.2，所述板狀剛玉2-1的重量百分含量為60％，所述板狀剛玉1-0.2的重量百分比為20％。其中，所述白剛玉的畝數為500目。所述氧化鋁為微粉。所述樹脂包括樹脂粉和液體樹脂，所述樹脂粉的重量百分含量為2％，所述液體樹脂的重量百分含量為2％。其余與實施例二相同。

如圖1所示，彌散透氣部分2的制備方法：采用上述的原料，將原料進行細粉預混后攪拌造粒，之后依次經困料、擠壓成型及養護后，經干燥后再經1650℃進行高溫燒結，得到所述透氣磚的彌散透氣部分2。

經上述可制得如下的彌散透氣部分2，所述彌散透氣部分2的三氧化二鋁的質量百分比約為96％，所述彌散透氣部分2的體積密度為2.65g/cm³,其耐壓強度大于36.8Mpa，所述體積密度和所述耐壓強度的檢測環境為：240℃X24h；所述彌散透氣部分2的燒后氣孔率為29％，其熱態抗折4.3Mpa，所述燒后氣孔率和熱態抗折的檢測環境為1450℃X3h。

值得說明的是，所述板狀剛玉2-1和板狀剛玉1-0.2代表不同粒徑的剛玉材料，在此就不再進行展開說明。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述的復合式彌散透氣磚并不局限于以上結構的彌散式透氣磚，作為一種由該產品和結構的的改進產品或是由該產品進一步加工的深加工產品作為復合式彌散透氣磚使用也屬于利用本發明的構思，均落在該專利的保護范圍內。