CN109320240A - 一种氧化锆水口及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化锆水口，包括由氧化锆内芯，所述内芯内表面上设有一层可熔融的抗冲刷复合材料涂层。还公开了一种氧化锆水口的制造方法，包括：制作氧化锆内芯；制作抗冲刷复合材料涂料；将涂料加入到氧化锆内芯内，将内芯两头密封后放入高速离心机，离心成型；成型后加热到300℃烘干。通过在高致密度氧化锆上水口内芯内表面增加复合材料涂层，避免钢水与氧化锆水口内表面的直接接触，在钢水冲刷下复合涂层在5～10分钟内会慢慢消失，从而为氧化锆上水口争取5分钟的预热时间，避免微裂纹的出现，没有微裂纹的高致密度氧化锆上水口抗侵蚀性能非常好，使用寿命会大幅提高30～50％。

Description

一种氧化锆水口及其制造方法
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种氧化锆水口及其制造方法。
背景技术
水口主要采用镁质、高铝质、氧化锆质等耐火材料，经过高温烧结而成。在连铸过程中，无论是浸入式水口、大包长水口还是其他形式的水口，都会受到钢水的冲刷，关联设施的机械振动以及内外表面温度不同而产生的热应力。这些外在因素，对于没有柔性、脆性大、抗震性能差的耐火材料来说，容易生成裂纹，甚至会产生脆断现象，严重影响连铸过程的安全生产。随着钢厂对节能降耗的需求，对中间包寿命要求越来越高，对水口寿命普遍提高到40～60小时，现有的氧化锆水口生产方法对于60小时及以上越来越难以满足要求。要想提高氧化锆上水口的使用寿命，提高抗钢水冲刷性，需要提高氧化锆上水口致密度和均匀性，但是氧化锆上水口致密度提高到5.4g/cm3时，热震稳定性变得很差，受到热冲击后会出现微裂纹，有微裂纹的氧化锆水口表面受到钢水冲刷后，抗侵蚀性能反而下降，寿命降低。
发明内容
鉴于目前存在的上述不足，本发明提供一种氧化锆水口及其制造方法，能够避免氧化锆水口被钢水直接冲刷，提高了使用寿命。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种氧化锆水口，所述氧化锆水口包括由氧化锆内芯，所述内芯内表面上设有一层可熔融的抗冲刷复合材料涂层。
依照本发明的一个方面，所述抗冲刷复合材料涂层的原料及质量百分比含量为：熔融石英85～95％，硅灰1～10％，铝酸钙水泥1～10％。
依照本发明的一个方面，所述氧化锆内芯密度为5.50～5.62g/cm3，显气孔率小于3.8％。
依照本发明的一个方面，所述氧化锆内芯的原料及质量百分比含量为：纯度为99.9％的氧化锆85～92.7％，氧化钇1.3～4％，碱式碳酸镁2～6％，PVA胶水4～10％。
依照本发明的一个方面，所述抗冲刷复合材料涂层的厚度为0.5mm～5mm。
一种氧化锆水口制作方法，所述氧化锆水口制造方法包括以下步骤：
制作氧化锆内芯；
制作抗冲刷复合材料涂料；
将涂料加入到氧化锆内芯内，将内芯两头密封后放入高速离心机，离心成型；
成型后加热到300℃烘干。
依照本发明的一个方面，所述制作氧化锆内芯包括以下步骤：
将质量百分比含量为85～92.7％的纯度为99.9％的氧化锆、质量百分比含量为1.3～4％的氧化钇和质量百分比含量为2～6％的碱式碳酸镁混合放入球磨机磨至325～400目；进行焙烧后冷却至室温得到预烧料，并再次球磨得到325～400目的粉料；
将得到的部分粉料高效湿磨后烘干，过8000～10000目筛，与余下的粉料以1:1.4～1:2.4的重量比共混均匀；
将混合后得到的粉料加入质量百分比含量为4～10％的PVA胶水充分混合后造粒，并在200～230MPa压力下将造粒料压制成水口氧化锆内芯的生坯；
将得到的氧化锆内芯生坯在120℃烘干后，置于1740±15℃的温度下烧结8～10小时，得到氧化锆内芯。
依照本发明的一个方面，所述进行焙烧后冷却至室温得到预烧料具体为：在1450～1550℃下焙烧7～10小时。
依照本发明的一个方面，所述球磨机内填充的球磨介质为氧化锆质磨球。
依照本发明的一个方面，所述制作抗冲刷复合材料涂料包括：将质量百分比含量为85～95％的熔融石英、质量百分比含量为1～10％的硅灰，质量百分比含量为1～10％的铝酸钙水泥进行混合，加水后搅拌均匀。
本发明实施的优点：本发明所述的氧化锆水口，包括由氧化锆内芯，所述内芯内表面上设有一层可熔融的抗冲刷复合材料涂层，氧化锆水口的制造方法，包括：制作氧化锆内芯；制作抗冲刷复合材料涂料；将涂料加入到氧化锆内芯内，将内芯两头密封后放入高速离心机，离心成型；成型后加热到300℃烘干；通过在氧化锆上水口内芯内孔附着一层抗冲刷层，避免钢水第一次冲刷对氧化锆上水口的热冲击影响，提高使用寿命；具体为通过在高致密度氧化锆上水口内表面增加复合材料涂层，避免钢水与氧化锆水口内表面的直接接触，在钢水冲刷下复合涂层在5～10分钟内会慢慢消失，从而为氧化锆上水口争取5分钟的预热时间，避免微裂纹的出现，没有微裂纹的高致密度氧化锆上水口抗侵蚀性能非常好，使用寿命会大幅提高30～50％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的一种氧化锆水口内芯结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，一种氧化锆水口，所述氧化锆水口包括由氧化锆内芯1，所述内芯1内表面上设有一层可熔融的抗冲刷复合材料涂层2。所述氧化锆内芯密度为5.50～5.62g/cm3，显气孔率小于3.8％。所述抗冲刷复合材料涂层的厚度为0.5mm～5mm。所述可熔融的抗冲刷复合材料涂层，在经钢水冲刷后逐渐熔融消失，根据厚度材质的不同，其坚持的时间优选为4～15分钟左右。通过在高致密度氧化锆上水口内表面增加复合材料涂层，避免钢水与氧化锆水口内表面的直接接触，在钢水冲刷下复合涂层在5～10分钟内会慢慢消失，从而为氧化锆上水口争取5分钟的预热时间，避免微裂纹的出现，没有微裂纹的高致密度氧化锆上水口抗侵蚀性能非常好，使用寿命会大幅提高30～50％。
实施例二
如图1所示，一种氧化锆水口，所述氧化锆水口包括由氧化锆内芯1，所述内芯1内表面上设有一层可熔融的抗冲刷复合材料涂层2。所述抗冲刷复合材料涂层的原料及质量百分比含量为：熔融石英90％，硅灰5％，铝酸钙水泥5％。其中，所述氧化锆内芯密度为5.50～5.62g/cm3，显气孔率小于3.8％。所述抗冲刷复合材料涂层的厚度为2mm。所述可熔融的抗冲刷复合材料涂层，在经钢水冲刷后逐渐熔融消失，其坚持的时间5分钟左右。通过在高致密度氧化锆上水口内表面增加复合材料涂层，避免钢水与氧化锆水口内表面的直接接触，在钢水冲刷下复合涂层在5分钟内会慢慢消失，从而为氧化锆上水口争取5分钟的预热时间，避免微裂纹的出现，没有微裂纹的高致密度氧化锆上水口抗侵蚀性能非常好，使用寿命会大幅提高30～50％。
实施例三
如图1所示，一种氧化锆水口，所述氧化锆水口包括由氧化锆内芯1，所述内芯1内表面上设有一层可熔融的抗冲刷复合材料涂层2。所述抗冲刷复合材料涂层的原料及质量百分比含量为：熔融石英90％，硅灰6％，铝酸钙水泥4％。其中，所述氧化锆内芯密度为5.50～5.62g/cm3，显气孔率小于3.8％。所述抗冲刷复合材料涂层的厚度为2.5mm。所述可熔融的抗冲刷复合材料涂层，在经钢水冲刷后逐渐熔融消失，其坚持的时间6分钟左右。通过在高致密度氧化锆上水口内表面增加复合材料涂层，避免钢水与氧化锆水口内表面的直接接触，在钢水冲刷下复合涂层在6分钟内会慢慢消失，从而为氧化锆上水口争取6分钟的预热时间，避免微裂纹的出现，没有微裂纹的高致密度氧化锆上水口抗侵蚀性能非常好，使用寿命会大幅提高30～50％。
实施例四
如图1所示，一种氧化锆水口，所述氧化锆水口包括由氧化锆内芯1，所述内芯1内表面上设有一层可熔融的抗冲刷复合材料涂层2。所述抗冲刷复合材料涂层的原料及质量百分比含量为：熔融石英90％，硅灰6％，铝酸钙水泥4％。其中，所述氧化锆内芯密度为5.50～5.62g/cm3，显气孔率小于3.8％。所述抗冲刷复合材料涂层的厚度为1mm。其中，所述氧化锆内芯的原料及质量百分比含量为：纯度为99.9％的氧化锆91％，氧化钇2％，碱式碳酸镁3％，PVA胶水6％。所述可熔融的抗冲刷复合材料涂层，在经钢水冲刷后逐渐熔融消失，其坚持的时间4分钟左右。通过在高致密度氧化锆上水口内表面增加复合材料涂层，避免钢水与氧化锆水口内表面的直接接触，在钢水冲刷下复合涂层在4分钟内会慢慢消失，从而为氧化锆上水口争取4分钟的预热时间，避免微裂纹的出现，没有微裂纹的高致密度氧化锆上水口抗侵蚀性能非常好，使用寿命会大幅提高30％左右。
实施例五
如图1所示，一种氧化锆水口，所述氧化锆水口包括由氧化锆内芯1，所述内芯1内表面上设有一层可熔融的抗冲刷复合材料涂层2。所述抗冲刷复合材料涂层的原料及质量百分比含量为：熔融石英91％，硅灰3％，铝酸钙水泥6％。其中，所述氧化锆内芯密度为5.50～5.62g/cm3，显气孔率小于3.8％。所述抗冲刷复合材料涂层的厚度为4mm。其中，所述氧化锆内芯的原料及质量百分比含量为：纯度为99.9％的氧化锆88％，氧化钇2.5％，碱式碳酸镁3.5％，PVA胶水6％。所述可熔融的抗冲刷复合材料涂层，在经钢水冲刷后逐渐熔融消失，其坚持的时间8分钟左右。通过在高致密度氧化锆上水口内表面增加复合材料涂层，避免钢水与氧化锆水口内表面的直接接触，在钢水冲刷下复合涂层在8分钟内会慢慢消失，从而为氧化锆上水口争取8分钟的预热时间，避免微裂纹的出现，没有微裂纹的高致密度氧化锆上水口抗侵蚀性能非常好，使用寿命会大幅提高45％左右。
实施例六
一种氧化锆水口制作方法，所述氧化锆水口制造方法包括以下步骤：
a)制作氧化锆内芯；
具体包括以下几步：
1)将质量百分比含量为90～96％的纯度为99.9％的氧化锆、质量百分比含量为1.3～4％的氧化钇和质量百分比含量为3～6％的碱式碳酸镁混合放入球磨机磨至325～400目；在1450～1550℃下焙烧7～10小时后，冷却至室温得到预烧料，并再次球磨得到325～400目的粉料；
2)将步骤1)得到的部分粉料高效湿磨后烘干，过8000～10000目筛，与步骤1)得到的余下的粉料以1:1.4～1:2.4的重量比共混均匀；
3)将步骤2)混合后得到的粉料加入质量百分比含量为6～10％的PVA胶水充分混合后造粒，并在200～230MPa压力下将造粒料压制成水口氧化锆内芯的生坯；
4)将步骤3)得到的氧化锆内芯生坯在120℃烘干后，置于1740±15℃的温度下烧结8～10小时，得到氧化锆内芯；
b)制作抗冲刷复合材料涂料；
将质量百分比含量为85～95％的熔融石英、质量百分比含量为1～10％的硅灰，质量百分比含量为1～10％的铝酸钙水泥进行混合，加水后搅拌均匀。
c)将涂料加入到氧化锆内芯内，将内芯两头密封后放入高速离心机，离心成型；
d)成型后加热到300℃烘干。
其中，所述球磨机内填充的球磨介质为氧化锆质磨球。
本发明实施的优点：本发明所述的氧化锆水口，包括由氧化锆内芯，所述内芯内表面上设有一层可熔融的抗冲刷复合材料涂层，氧化锆水口的制造方法，包括：制作氧化锆内芯；制作抗冲刷复合材料涂料；将涂料加入到氧化锆内芯内，将内芯两头密封后放入高速离心机，离心成型；成型后加热到300℃烘干；通过在氧化锆上水口内芯内孔附着一层抗冲刷层，避免钢水第一次冲刷对氧化锆上水口的热冲击影响，提高使用寿命；具体为通过在高致密度氧化锆上水口内表面增加复合材料涂层，避免钢水与氧化锆水口内表面的直接接触，在钢水冲刷下复合涂层在5～10分钟内会慢慢消失，从而为氧化锆上水口争取5分钟的预热时间，避免微裂纹的出现，没有微裂纹的高致密度氧化锆上水口抗侵蚀性能非常好，使用寿命会大幅提高30～50％。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种氧化锆水口，其特征在于，所述氧化锆水口包括由氧化锆内芯，所述内芯内表面上设有一层可熔融的抗冲刷复合材料涂层。
2.根据权利要求1所述的氧化锆水口，其特征在于，所述抗冲刷复合材料涂层的原料及质量百分比含量为：熔融石英85～95％，硅灰1～10％，铝酸钙水泥1～10％。
3.根据权利要求1所述的氧化锆水口，其特征在于，所述氧化锆内芯密度为5.50～5.62g/cm3，显气孔率小于3.8％。
4.根据权利要求1所述的氧化锆水口，其特征在于，所述氧化锆内芯的原料及质量百分比含量为：纯度为99.9％的氧化锆85～92.7％，氧化钇1.3～4％，碱式碳酸镁2～6％，PVA胶水6～10％。
5.根据权利要求1至4之一所述的氧化锆水口，其特征在于，所述抗冲刷复合材料涂层的厚度为0.5mm～5mm。
6.一种氧化锆水口制作方法，其特征在于，所述氧化锆水口制造方法包括以下步骤：
制作氧化锆内芯；
制作抗冲刷复合材料涂料；
将涂料加入到氧化锆内芯内，将内芯两头密封后放入高速离心机，离心成型；
成型后加热到300℃烘干。
7.根据权利要求6所述的氧化锆水口制作方法，其特征在于，所述制作氧化锆内芯包括以下步骤：
将质量百分比含量为85～92.7的纯度为99.9％的氧化锆、质量百分比含量为1.3～4％的氧化钇和质量百分比含量为2～6％的碱式碳酸镁混合放入球磨机磨至325～400目；进行焙烧后冷却至室温得到预烧料，并再次球磨得到325～400目的粉料；
将得到的部分粉料高效湿磨后烘干，过8000～10000目筛，与余下的粉料以1:1.4～1:2.4的重量比共混均匀；
将混合后得到的粉料加入质量百分比含量为6～10％的PVA胶水充分混合后造粒，并在200～230MPa压力下将造粒料压制成水口氧化锆内芯的生坯；
将得到的氧化锆内芯生坯在120℃烘干后，置于1740±15℃的温度下烧结8～10小时，得到氧化锆内芯。
8.根据权利要求7所述的氧化锆水口制作方法，其特征在于，所述进行焙烧后冷却至室温得到预烧料具体为：在1450～1550℃下焙烧7～10小时。
9.根据权利要求7所述的氧化锆水口制作方法，其特征在于，所述球磨机内填充的球磨介质为氧化锆质磨球。
10.根据权利要求6至9之一所述的氧化锆水口制作方法，其特征在于，所述制作抗冲刷复合材料涂料包括：将质量百分比含量为85～95％的熔融石英、质量百分比含量为1～10％的硅灰，质量百分比含量为1～10％的铝酸钙水泥进行混合，加水后搅拌均匀。
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