一种抗热震性复合水口砖的制备方法技术领域
本发明涉及一种抗热震性复合水口砖的制备方法，属于炼钢耐火材料制备技术领
域。
背景技术
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。
目前冶金浇铸用滑动水口砖（上下水口、上下滑板砖）较常用有铝碳、铝锆碳、镁
质、刚玉等四大类材质，随着炼钢工艺的发展，对滑动水口砖要求日益提高，尤其是对抗热
冲击、抗侵蚀、高温结构强度及高温耐磨性能提出更高要求。然而铝碳、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”。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对镁质的水口砖抗热震性能差，容易造成水口砖
开裂损坏，且其高温强度低，不耐钢水冲刷的问题，本发明首先以粉煤灰和高炉渣为原料，
对其球磨，煅烧和酸泡后，得到水口砖添加料，再将其与氧化锆、硅酸钠等物质混合，经碾磨
和挤压成型，得到砖坯，最后对其进行烧结，即可得到抗热震性复合水口砖。本发明制备的
抗热震性水口砖抗热震性能好，不易开裂损坏，且其高温强度好，延长了其使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）按质量比2:1～3:1，取粉煤灰和高炉渣放入球磨机中，按球料比6:1，加入钢球，进
行球磨，过150目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按质量比1:3混合后，放入搅拌机中，以200r/min
搅拌20～30min，随后静置30～40min，去除漂浮在水面的杂质，再进行过滤，收集滤渣；
（2）将上述滤渣放入煅烧炉中，设定温度为600～700℃，煅烧1～2h，随炉冷却至室温，
将煅烧物放入粉碎机中粉碎，将粉碎颗粒与其质量1～2倍的质量分数20％盐酸溶液混合均
匀，以120r/min搅拌20～30min，随后进行过滤，使用蒸馏冲洗滤渣至中性并风干，得复合水
口砖添加料；
（3）按重量份数计，取40～46份氧化锆、18～21份上述复合水口砖添加料、7～9份硅酸
钠、5～8份玄武岩纤维、2～4份酚醛树脂及1～3份蓝晶石，放入碾磨机中进行碾磨，得混料，
再将混料放入压力机中挤压成型，设定压力为1600～1650kN，维持压力20～50s，得砖坯；
（4）将上述砖坯放入干燥器中，使用氮气保护，设定温度为110～130℃，干燥34～38h，
将干燥后的砖坯放入窑炉中，设定温度为1500～1600℃，烧结16～18h，再以10℃/min降温
至800～900℃，保温4～6h后降温至400～500℃，保温1～2h，随后自然冷却至室温，即可得
抗热震性复合水口砖。
本发明制备的抗热震性复合水口砖常温耐压强度达到250MPa以上，1400℃抗折强
度达到36MPa以上，裂纹稳定系数指数为158～165。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的抗热震性复合水口砖抗热震性能好，裂纹稳定系数指数为158～165；
（2）本发明制备的抗热震性复合水口砖高温强度好，1400℃抗折强度达到36MPa以上。
具体实施方式
首先按质量比2:1～3:1，取粉煤灰和高炉渣放入球磨机中，按球料比6:1，加入钢
球，进行球磨，过150目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按质量比1:3混合后，放入搅拌机中，以
200r/min搅拌20～30min，随后静置30～40min，去除漂浮在水面的杂质，再进行过滤，收集
滤渣；将上述滤渣放入煅烧炉中，设定温度为600～700℃，煅烧1～2h，随炉冷却至室温，将
煅烧物放入粉碎机中粉碎，将粉碎颗粒与其质量1～2倍的质量分数20％盐酸溶液混合均
匀，以120r/min搅拌20～30min，随后进行过滤，使用蒸馏冲洗滤渣至中性并风干，得复合水
口砖添加料；
再按重量份数计，取40～46份氧化锆、18～21份上述复合水口砖添加料、7～9份硅酸
钠、5～8份玄武岩纤维、2～4份酚醛树脂及1～3份蓝晶石，放入碾磨机中进行碾磨，得混料，
再将混料放入压力机中挤压成型，设定压力为1600～1650kN，维持压力20～50s，得砖坯；最
后将上述砖坯放入干燥器中，使用氮气保护，设定温度为110～130℃，干燥34～38h，将干燥
后的砖坯放入窑炉中，设定温度为1500～1600℃，烧结16～18h，再以10℃/min降温至800～
900℃，保温4～6h后降温至400～500℃，保温1～2h，随后自然冷却至室温，即可得抗热震性
复合水口砖。
实例1
首先按质量比3:1，取粉煤灰和高炉渣放入球磨机中，按球料比6:1，加入钢球，进行球
磨，过150目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按质量比1:3混合后，放入搅拌机中，以200r/min搅拌
30min，随后静置40min，去除漂浮在水面的杂质，再进行过滤，收集滤渣；将上述滤渣放入煅
烧炉中，设定温度为700℃，煅烧2h，随炉冷却至室温，将煅烧物放入粉碎机中粉碎，将粉碎
颗粒与其质量2倍的质量分数20％盐酸溶液混合均匀，以120r/min搅拌30min，随后进行过
滤，使用蒸馏冲洗滤渣至中性并风干，得复合水口砖添加料；再按重量份数计，取46份氧化
锆、21份上述复合水口砖添加料、9份硅酸钠、8份玄武岩纤维、4份酚醛树脂及3份蓝晶石，放
入碾磨机中进行碾磨，得混料，再将混料放入压力机中挤压成型，设定压力为1650kN，维持
压力50s，得砖坯；最后将上述砖坯放入干燥器中，使用氮气保护，设定温度为130℃，干燥
38h，将干燥后的砖坯放入窑炉中，设定温度为1600℃，烧结18h，再以10℃/min降温至900
℃，保温6h后降温至500℃，保温2h，随后自然冷却至室温，即可得抗热震性复合水口砖。
经检测，本发明制备的抗热震性复合水口砖常温耐压强度达到255MPa，1400℃抗
折强度达到37MPa，裂纹稳定系数指数为165。
实例2
首先按质量比2:1，取粉煤灰和高炉渣放入球磨机中，按球料比6:1，加入钢球，进行球
磨，过150目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按质量比1:3混合后，放入搅拌机中，以200r/min搅拌
20min，随后静置30min，去除漂浮在水面的杂质，再进行过滤，收集滤渣；将上述滤渣放入煅
烧炉中，设定温度为600℃，煅烧1h，随炉冷却至室温，将煅烧物放入粉碎机中粉碎，将粉碎
颗粒与其质量1倍的质量分数20％盐酸溶液混合均匀，以120r/min搅拌20min，随后进行过
滤，使用蒸馏冲洗滤渣至中性并风干，得复合水口砖添加料；再按重量份数计，取40份氧化
锆、18份上述复合水口砖添加料、7份硅酸钠、5份玄武岩纤维、2份酚醛树脂及1份蓝晶石，放
入碾磨机中进行碾磨，得混料，再将混料放入压力机中挤压成型，设定压力为1600kN，维持
压力20s，得砖坯；最后将上述砖坯放入干燥器中，使用氮气保护，设定温度为110℃，干燥
34h，将干燥后的砖坯放入窑炉中，设定温度为1500℃，烧结16h，再以10℃/min降温至800
℃，保温4h后降温至400℃，保温1h，随后自然冷却至室温，即可得抗热震性复合水口砖。
经检测，本发明制备的抗热震性复合水口砖常温耐压强度达到256MPa，1400℃抗
折强度达到38MPa，裂纹稳定系数指数为158。
实例3
首先按质量比2:1，取粉煤灰和高炉渣放入球磨机中，按球料比6:1，加入钢球，进行球
磨，过150目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按质量比1:3混合后，放入搅拌机中，以200r/min搅拌
25min，随后静置35min，去除漂浮在水面的杂质，再进行过滤，收集滤渣；将上述滤渣放入煅
烧炉中，设定温度为650℃，煅烧2h，随炉冷却至室温，将煅烧物放入粉碎机中粉碎，将粉碎
颗粒与其质量2倍的质量分数20％盐酸溶液混合均匀，以120r/min搅拌25min，随后进行过
滤，使用蒸馏冲洗滤渣至中性并风干，得复合水口砖添加料；再按重量份数计，取42份氧化
锆、20份上述复合水口砖添加料、8份硅酸钠、7份玄武岩纤维、3份酚醛树脂及2份蓝晶石，放
入碾磨机中进行碾磨，得混料，再将混料放入压力机中挤压成型，设定压力为1640kN，维持
压力30s，得砖坯；最后将上述砖坯放入干燥器中，使用氮气保护，设定温度为120℃，干燥
35h，将干燥后的砖坯放入窑炉中，设定温度为1550℃，烧结17h，再以10℃/min降温至850
℃，保温5h后降温至450℃，保温1h，随后自然冷却至室温，即可得抗热震性复合水口砖。
经检测，本发明制备的抗热震性复合水口砖常温耐压强度达到254MPa，1400℃抗
折强度达到39MPa，裂纹稳定系数指数为160。