CN1084313C - 一种浸入式水口用耐火原料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于连铸铝镇静钢用不吹氩防Al2O3堵塞浸入式水口用耐火原料的制备方法，特别是ZrO2-CaO合成原料的制备方法。以ZrO2和CaCO3为原料细磨后加入适量的助烧结剂，混合均匀并加入结合剂压制成荒坯，烘干后高温煅烧合成，可制得稳定的以CaZrO3为主晶相、体积密度＞3.9g/cm3、气孔率＜3%的致密合成料。破碎和细磨成合适粒度的颗粒料和粉料用作不吹氩防Al2O3堵塞浸入式水口内衬材料，具有良好的防Al2O3沉积效果和抗钢液侵蚀性能。

Description

一种浸入式水口用耐火原料的制备方法
本发明涉及的是不吹氩防Al2O3沉积浸入水口内衬用耐火原料的制备方法，特别是以高温煅烧的方法制备ZrO2-CaO系耐火原料。
连铸铝镇静钢时，采用熔融石英质浸入式水口抗侵蚀性差；采用Al2O3-C质浸入式水口存在着钢液中脱氧产物Al2O3微粒及钢液中[Al]与水口反应产生的Al2O3在水口内壁附着的问题，严重时使水口堵塞断流；二者都不能满足多炉连浇的要求并影响铸坯质量。以往采用狭缝式吹氩浸入式水口来解决Al2O3堵塞问题，一方面需增设专门的吹氩装置，另一方面易在铸坯表面产生针孔缺陷，并非理想的解决办法。较新的措施是在浸入式水口内衬复合一层防Al2O3堵塞的耐火材料，已试验过的有O′-ZrO2，CaO-MgO-Al2O3，SiC-BN-C，ZrO2-ZrB2-C，ZrO2-CaO-C等。其中以ZrO2-CaO-C防Al2O3堵塞效果显著，并已在工业生产中采用，其防堵塞机理是高温下Al2O3能与CaO反应生成低熔点的Al2O3-CaO化合物消除结瘤堵塞。
根据文献报导(《耐火物》，海外版Vol.15，No.1P3～14；日特开平5-254930号公报等)ZrO2-CaO合成料的主晶相是CaZrO3，为高熔点化合物，致密烧结温度在1800℃以上，当前工业生产ZrO2-CaO合成料采用电熔的工艺。以此工艺生产的电熔ZrO2-CaO合成料成本高，在CaO含量超过CaZrO3的理论组成时，合成料存在着水化的倾向。由于ZrO2-CaO材料防Al2O3沉积主要是通过CaO和Al2O3反应来实现，其防堵塞效果受CaZrO3分解程度的影响，对有些钢种连铸，在水口制作时，还需引进含SiO2的化合物，如CaSiO3，Ca2SiO4等，在高温状态下能生成CaO-SiO2-Al2O3液相，促进CaZrO3的分解和提高防堵塞效果，但受工艺条件限制，SiO2分布难以均匀。
本发明的目的是通过加入合适的助烧结剂，采用普通烧结的工艺合成致密ZrO2-CaO原料，用于不吹氩防Al2O3堵塞浸入式水口的内衬材料。助烧结剂的作用一是使ZrO2-CaO料致密化烧结温度大幅度降低，使之可在较低的温度下采用煅烧的工艺合成和烧结，无需采用电熔的工艺，降低了生产成本，二是可提高ZrO2-CaO合成料中的CaO含量，使之在高于CaZrO3理论组成时，合成料仍有较好的抗水化性和较长的存放期。助烧结剂加入形成的结合相在高温下与钢液作用时，有促进CaZrO3分解的作用和调整CaO-Al2O3反应生成物熔点和粘度的作用，能在较多样的应用条件下保持其防Al2O3沉积的功能。此外，SiO2在原料合成时加入，利于均匀分布。
本发明的详细内容是取细磨后的工业ZrO2 60～85％(重量)，CaO15～40％(重量)，外加SiO2 1～5％(重量)，TiO2 0.1～1.5％(重量)，共同混磨，压坯，烘干，在高温窑炉中1500～1650℃煅烧，制得致密的Zro2-CaO合成料。破碎和细磨成一定粒度的颗粒料及粉料后，即可用作不吹氩防Al2O3堵塞浸入式水口的内衬原料。
配料中的CaO是以CaCO3的形式，折算成CaO的重量百分比加入的；SiO2是以石英粉的形式加入的；TiO2是以钛白粉的形式加入的。
本发明的特点是采用烧结的方法合成ZrO2-CaO防Al2O3堵塞耐火原料。由于直接在配料中引入一定量的助烧结剂，可使合成烧结温度降到1650℃以下，利用一般高温窑炉都可生产，成本较低且适于大批量工业生产，同时助烧结剂还起着提高ZrO2-CaO料抗水化性和防Al2O3堵塞效果的作用。
实施例：将工业ZrO2细磨至粒度小于350目，然后按ZrO2 75％(重量)，CaO25％(重量)配料，以此为基数添加SiO2 2.0％(重量)，TiO2 0.25％(重量)。CaO以CaCO3的形式折算成CaO的重量百分比加入，SiO2以石英粉的形式加入，TiO2以钛白粉的形式加入。配好的料在球磨机中干混4小时后，再在混砂机或湿碾机等设备中加入10％纸浆液混练10～15分钟，出料后压制成一定形状的荒坯，烘干后在高温窑中1600℃煅烧，可得以CaZrO3为主晶相，体积密度＞3.9g/cm3，显气孔率＜3％的ZrO2-CaO合成料。合成好的料破碎和细磨成合适的颗粒料和粉料，即可用于防Al2O3堵塞浸入式水口的制作原料。以本方法生产的ZrO2-CaO合成料制作的Al2O3-C、ZrO2-CaO-C复合式浸入式水口在浇注铝镇静钢等易堵塞钢种时，可达连铸7炉无堵塞的使用效果。

Claims (2)

1.一种用于防Al2O3堵塞的浸入式水口用ZrO2-CaO系原料的制备方法，其特征是，按ZrO2 60～85％(重量)，CaO 15～40％(重量)配料，以此为基数添加SiO2 1～5％(重量)，TiO2 0.1～1.5％(重量)，共同混磨，压坯，烘干，1500～1650℃煅烧合成的。
2.根据权利1所述的方法，其特征是，配料中的CaO是以CaCO3的形式，折算成CaO的重量百分比加入的；SiO2是以石英粉的形式加入的，TiO2是以钛白粉的形式加入的。
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