[01534645]一种MgAlON结合铝镁质透气砖及其制备方法

二十世纪60年代以来,钢包精炼工艺已经在钢厂广泛应用。实际应用结果表明,若不进行吹气搅拌工艺,那么钢包的二次冶炼难以完成。工艺最初是采用顶吹气对钢包中钢液进行搅拌,然而其搅拌效果不甚理想,受钢水压力影响,顶吹气搅拌难以对包底部位钢液起到作用,进而被底吹气透气砖所取代。现代化炼钢生产中,除炉外精炼钢包用透气砖外,氧气转炉、电炉等冶炼容器的供气,都由透气砖完成,但使用最多,研究最多的仍然是钢包透气砖。国内从上世纪70年代开始将透气砖用于二次精炼,直至90年代,透气砖的使用已非常普遍。钢包吹氩工艺是钢包精炼过程中一个重要环节,具有均匀钢液温度,去除杂质的作用。吹氩处理中的主要元件是透气砖,由于其在钢包中的安装位置及苛刻的使用条件,导致我国目前现行透气砖的使用寿命均不长,一般在25炉次左右,并且稳定性差,严重影响钢包耐火材料的整体寿命。 目前我国透气砖多采用铝酸钙水泥结合,浇注成型的铝镁（铬）浇注料,经高温烧成制得狭缝型透气砖,制备工艺较简单,主要原料为板状刚玉、镁铝尖晶石、高纯度镁砂、氧化铬等,因此其具备较大的强度和较好的高温性能。但在使用中,急冷急热作用下,砖体表面结构发生破损,受到钢液或气流冲刷时易产生剥落;材料与钢水润湿,使得钢液渗入透气狭缝降低吹开率,需要通过烧氧清扫,去除狭缝中和表面的冷钢与熔渣,砖面在此过程中易发生熔损。除此类透气砖,已有人研制出非氧化物结合的透气砖,并在钢厂试用,其性能与当前使用的透气砖相比更加优良。因此,研制出具有寿命长、稳定性良好、且能与钢包运行周期同步的高质量透气砖对降低钢包耐火材料综合成本和工人劳动强度具有重要意义。 本项目将金属铝粉作为添加剂加入到铝镁质耐火材料中,形成非氧化铝增强相纤维状碳化铝,MgAlON,增大了界面张力,使得材料与钢液和渣的润湿角增大,难与材料润湿,使得透气砖在使用后不需要进行烧氧反吹。 所制得的材料经检测：200℃×18h烘后的体积密度为2.97～3.07g/cm3,常温抗折强度为9.8～11.4MPa,常温耐压强度为68～78Mpa;1600℃×5h烧后的体积密度为2.91～3.04g/cm3,常温抗折强度为29.2～33.2MPa,常温耐压强度为235～279MPa,热震断裂次数为15～21次,1400℃×0.5h高温抗折强度为17.5～22.3MPa。 所制备的MgAlON结合铝镁质透气砖具有致密度高、高温强度较大、抗热震性好、不被钢水润湿和抗渣侵蚀性强的特点。 本项目将金属铝粉作为添加剂加入到铝镁质耐火材料中,利用其塑性和表面活性大,改善了材料韧性及强度。且碳化铝经高温氮化处理后生成MgAlON,增大了界面张力,使得材料与钢液和渣的润湿角增大,难与材料润湿,使得透气砖在使用后不需要进行烧氧反吹;良好的机械韧性及较低的热膨胀系数显著改善了透气砖的抗热震性,同时具有较大的高温强度,延长了透气砖的使用寿命。 克服已有技术缺陷,提供了一种致密度高、高温强度较大、抗热震性好、不被钢水润湿和抗渣侵蚀性强的MgAlON结合铝镁质透气砖及其制备方法。 从材料的特性看,今后可推广到石化、建筑、热电等行业使用。