CN112125665A - 电炉钢包、钢包、转炉炼钢内水口氧化锆陶瓷的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明为电炉钢包、钢包、转炉炼钢内水口氧化锆陶瓷的制备工艺,属于氧化锆超高温陶瓷的制备技术领域,尤其电炉炼钢、钢包内水口高寿命氧化锆超高温陶瓷的制备工艺,准备原料,包括以下质量份的原料:氧化钇2份~4份、三氧化二铝0.5份~8份、氧化锆+二氧化铪65份~95份、氧化铈1份~4份、氧化镁2份‑3份、碳酸钙3份‑4份、纳米氧化钛1份~3份、无水乙醇0.5份~1.5份、甘油0.2份~0.8份、水5份~6份;本发明可以增加钢液在流动冲刷的过程中对流动通道的寿命、抗侵蚀、抗冲刷等性能的提升,总体上提高电炉炼钢、钢包内水口、转炉内水口等环节产品的连续使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及氧化锆超高温陶瓷的制备技术领域,尤其涉及电炉、钢包、转炉炼钢内水口高寿命氧化锆超高温陶瓷的制备工艺。
背景技术
电炉、钢包、转炉炼钢的出钢口内水口是钢水转移时放出溶液的唯一通道。根据不同的吨位电炉、钢包、转炉设计等,由于整体通钢量大,受到高温钢液冲刷、氧化浸蚀,工作条件相当恶劣,需要在出钢口部位设置内水口套管砖。如果整体出钢口套管砖的寿命短,则会由于频繁地更换出钢口内水口套管砖而降低电炉、钢包、转炉的利用率,而且还会使套管以及套管更换的费用大幅增高。
增加套管的壁厚可延长内水口的寿命。增加壁厚的常用方法是在不缩小套管的内孔尺寸前提下增加其壁厚。然而使用这一办法而增加的壁厚却是有限的,因为套管的外部直径要受到电炉、钢包、转炉的设计限制。另外,采取过长的套管转进行出钢时,时间会延长钢流与空气接触。此外,流出的钢流的通道长度越长,会导致钢液放出时间过长而影响效率。这可能会严重影响钢液温度,造成钢材的质量波动,因为在钢的制作过程中,需要保持连续而高效的连续式放钢液过程其次,这会延长冶炼周期时间,导致生产率下降。最后,出钢时间过长还会延长钢水和熔渣与内水口的接触时间,因而对内水口通道寿命有不利影响。
综上所述,需要对套管砖的材质进行改进,提高套管砖的使用寿命,氧化锆陶瓷的耐热性好,在现有氧化锆陶瓷的基础,本发明根据现有技术的缺陷做出进一步改进;为此,本申请中提出电炉、钢包、转炉炼钢内水口高寿命氧化锆超高温陶瓷的制备工艺。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题,本发明提出电炉、钢包、转炉炼钢内水口高寿命氧化锆超高温陶瓷的制备工艺,得到的氧化锆超高温陶瓷具有长寿命、抗热震性能良好、耐冲刷抗侵蚀性能良好、增加炼钢生产效率的特点。
(二)技术方案
为解决上述问题,本发明提供了钢包、转炉、电炉炼钢内水口高寿命氧化锆高温陶瓷的制备工艺,包括以下制备工艺步骤:
S1:准备复合原料,包括以下质量份的原料:氧化钇2份~4份、三氧化二铝0.5份~8份、氧化锆+二氧化铪65份~95份、氧化铈1份~4份、氧化镁2份-3份、碳酸钙3份-4份、纳米氧化钛1份~3份、无水乙醇0.5份~1.5份、甘油0.2份~0.8份、水5份~6份;;
S2:将上述重量份的氧化钇、三氧化二铝、氧化锆+二氧化铪、氧化铈、碳酸钙、纳米氧化钛和水混合加到球磨罐中球磨6-8小时,再加入上述重量份的无水乙醇、甘油,以300~400rpm的转速进行湿法混合40~60分钟;
S3:将混合均匀的粉料放在全密闭电加热烘干箱进行150-200℃不低于10小时烘干,料浆水分含量烘干为低于0.5%时,将粉料进行振动疏松分解其假性团聚块体,将料浆装入等静压模具压制,增加模具内部压强,使模具压强为175~185MPa,得到的胚料密度为3.95g/cm3;
S4:将S3中的胚料置入富氧烧结炉中,将烧结炉升温至1700~1760℃,恒温保温7.5~8.5h,总烧成时间56h,得到应用于电炉、钢包、转炉内水口氧化锆超高温陶瓷。
优选的,所述S1中:准备复合原料,包括以下质量份的原料:氧化钇2份、三氧化二铝2份、氧化锆+二氧化铪95份、氧化铈3份、氧化镁2份、碳酸钙3份、纳米氧化钛1份、无水乙醇1.5份、甘油0.8份、水5份;。
优选的,所述S1中:准备复合原料,包括以下质量份的原料:氧化钇1份、三氧化二铝1份、氧化锆+二氧化铪96份、氧化铈1份、氧化镁2份、碳酸钙5份、纳米氧化钛1份、无水乙醇1份、甘油0.5份、水4份;。
优选的,所述S1中:准备复合原料,包括以下质量份的原料:氧化钇3份、三氧化二铝3份、氧化锆+二氧化铪94份、氧化铈1份、氧化镁1份、碳酸钙1份、纳米氧化钛1份、无水乙醇1份、甘油0.5份、水6份;。
优选的,所述复合添加材料为氧化钇、氧化镁、三氧化二铝、氧化铈、碳酸钙、氧化钛的二种以上或多种。
优选的,所述S2中:将上述重量份的氧化钇、三氧化二铝、氧化锆+二氧化铪、氧化铈、碳酸钙、纳米氧化钛和水混合加到球磨罐中球磨6-8小时,再加入上述重量份的无水乙醇、甘油,以300~400rpm的转速进行湿法混合40~60分钟。
优选的,所述S3中:将混合均匀的粉料放在全密闭电加热烘干箱进行150-200℃不低于10小时烘干,料浆水分含量烘干为低于0.5%时,将粉料进行振动疏松分解其假性团聚块体,将料浆装入等静压模具压制,增加模具内部压强,使模具压强为175~185MPa,得到的胚料密度为3.95g/cm3。
优选的,所述S4中:将S3中的胚料置入富氧烧结炉中,将烧结炉升温至1700~1760℃,恒温保温7.5~8.5h,总烧成时间56h,得到应用于电炉、钢包、转炉内水口氧化锆超高温陶瓷。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果:
本发明通过粉料水分为0.5份时,将料粉料装入等静压模具压制,增加模具内部压强,使模具压强为175~185MPa,得到的胚料密度为3.95g/cm3,可以有效提高氧化锆超高温陶瓷坯体的强度,密度大,质量更高,将烧结炉富氧并升温至1700~1760℃,恒温保温7.5~8.5h,总烧成时间56h,得到氧化锆超高温陶瓷,总体上提高氧化锆超高温陶瓷的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1
如图1所示,本发明提出的电炉炼钢内水口高寿命稀土复合氧化锆陶瓷的制备工艺,包括以下制备工艺步骤:
S1:准备复合原料,包括以下质量份的原料:氧化钇2份~4份、三氧化二铝0.5份~8份、氧化锆+二氧化铪65份~95份、氧化铈1份~4份、氧化镁2份-3份、碳酸钙3份-4份、纳米氧化钛1份~3份、无水乙醇0.5份~1.5份、甘油0.2份~0.8份、水5份~6份;
S2:将上述重量份的堇青石粉末、氧化钇、三氧化二铝、氧化锆、氧化铈、氧化镧、二氧化铪、三氧化钨、碳酸钙、纳米氮化钛和水混合加到球磨罐中球磨70min,再加入上述重量份的无水乙醇、甘油,以300rpm的转速进行湿法混合40min;
S3:再加入上述重量份的二辛基琥珀酸磺酸钠,转速降低至100rpm,继续球磨40min,将混合均匀的浆料放在室外自然晾干,料浆水分为0.5%时,将料浆装入等静压模具压制,增加模具内部压强,使模具压强为175MPa,得到的胚料密度为3.95g/cm3;
S4:将S3中的胚料置入反应烧结炉中,将烧结炉抽真空,升温至1700℃,恒温保温7.5h,总烧成时间56h,得到稀土复合氧化锆陶瓷。
实施例2
如图1所示,本发明提出的电炉炼钢内水口高寿命稀土复合氧化锆陶瓷的制备工艺,包括以下制备工艺步骤:
S1:准备复合原料,包括以下质量份的原料:氧化钇2份、三氧化二铝2份、氧化锆+二氧化铪95份、氧化铈3份、氧化镁2份、碳酸钙3份、纳米氧化钛1份、无水乙醇1.5份、甘油0.8份、水5份;
S2:将上述重量份的堇青石粉末、氧化钇、三氧化二铝、氧化锆、氧化铈、氧化镧、二氧化铪、三氧化钨、碳酸钙、纳米氮化钛和水混合加到球磨罐中球磨75min,再加入上述重量份的无水乙醇、甘油,以350rpm的转速进行湿法混合50min;
S3:再加入上述重量份的二辛基琥珀酸磺酸钠,转速降低至150rpm,继续球磨50min,将混合均匀的浆料放在室外自然晾干,料浆水分为0.75%时,将料浆装入等静压模具压制,增加模具内部压强,使模具压强为180MPa,得到的胚料密度为3.95g/cm3;
S4:将S3中的胚料置入反应烧结炉中,将烧结炉抽真空,升温至1730℃,恒温保温8h,总烧成时间56h,得到稀土复合氧化锆陶瓷。
实施例3
如图1所示,本发明提出的电炉炼钢内水口高寿命稀土复合氧化锆陶瓷的制备工艺,包括以下制备工艺步骤:
S1:准备复合原料,包括以下质量份的原料:氧化钇3份、三氧化二铝3份、氧化锆+二氧化铪94份、氧化铈1份、氧化镁1份、碳酸钙1份、纳米氧化钛1份、无水乙醇1份、甘油0.5份、水6份;
S2:将上述重量份的氧化钇、三氧化二铝、氧化锆、氧化铈、二氧化铪、碳酸钙、纳米氮化钛和水混合加到球磨罐中球磨80min,再加入上述重量份的无水乙醇、甘油,以400rpm的转速进行湿法混合60min;
S3:再加入上述重量份的二辛基琥珀酸磺酸钠,转速降低至200rpm,继续球磨60min,将混合均匀的浆料放在室外自然晾干,料浆水分为1%时,将料浆装入等静压模具压制,增加模具内部压强,使模具压强为185MPa,得到的胚料密度为3.95g/cm3;
S4:将S3中的胚料置入反应烧结炉中,将烧结炉抽真空,升温至1760℃,恒温保温8.5h,总烧成时间56h,得到稀土复合氧化锆陶瓷。
本发明中,氧化钇用于制造薄膜电容器和特种耐火材料,以及高压水银灯、激光、储存元件等的磁泡材料,烧结时添加氧化钇可有效降低钨合金的晶粒度,氧化钇可以提高陶瓷材料的耐热性能,氧化铈有毒、无味、无刺激、安全可靠,性能稳定,与水及有机物不发生化学反应,是优质玻璃澄清剂、脱色剂及化工助剂,料浆水分为0.5%~1%时,将料浆装入等静压模具压制,增加模具内部压强,使模具压强为175~185MPa,得到的胚料密度为3.95g/cm3,可以有效提高稀土复合氧化锆陶瓷的强度,密度大,质量更高,将烧结炉抽真空,升温至1700~1760℃,恒温保温7.5~8.5h,总烧成时间56h,得到稀土复合氧化锆陶瓷,保温时间长,减少烧成的缺陷和减少废品,总体上提高稀土复合氧化锆陶瓷的使用寿命。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例,并不用来限制本发明,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.电炉炼钢、钢包、转炉内水口高寿命氧化锆超高温陶瓷的制备工艺,其特征在于,包括以下制备工艺步骤:电炉钢包、钢包、转炉炼钢内水口氧化锆陶瓷的制备工艺
S1:准备复合原料,包括以下质量份的原料:氧化钇2份~4份、三氧化二铝0.5份~8份、氧化锆+二氧化铪65份~95份、氧化铈1份~4份、氧化镁2份-3份、碳酸钙3份-4份、纳米氧化钛1份~3份、无水乙醇0.5份~1.5份、甘油0.2份~0.8份、水5份~6份;;
S2:将上述重量份的氧化钇、三氧化二铝、氧化锆+二氧化铪、氧化铈、氧化镁、碳酸钙、纳米氧化钛和水混合加到球磨罐中球磨6~8小时,再加入上述重量份的无水乙醇、甘油,以300~400rpm的转速进行湿法混合40~60分钟;
S3:将混合均匀的浆料放在全密闭电加热烘干箱进行150-200℃不低于10小时烘干,料浆水分含量烘干为0.5%~1%时,将粉料进行振动疏松分解其假性团聚块体,然后装入等静压模具压制,增加模具内部压强,使模具压强为175~185MPa,得到的胚料密度为3.95g/cm3;
S4:将S3中的胚料置入富氧烧结炉中,将烧结炉升温至1700~1760℃,恒温保温7.5~8.5h,总烧成时间56h,得到应用于电炉、钢包、转炉内水口氧化锆超高温陶瓷。
2.根据权利要求1所述的电炉、钢包、转炉炼钢内水口高寿命氧化锆超高温陶瓷的制备工艺,其特征在于,所述S1中:准备复合原料,包括以下质量份的原料:氧化钇2份~4份、三氧化二铝0.5份~8份、氧化锆+二氧化铪65份~95份、氧化铈1份~4份、氧化镁2份-3份、碳酸钙3份-4份、纳米氧化钛1份~3份、无水乙醇0.5份~1.5份、甘油0.2份~0.8份、水5份~6份。
3.根据权利要求1所述的电炉、钢包、转炉炼钢内水口高寿命氧化锆超高温陶瓷的制备工艺,其特征在于,所述S1中:准备复合原料,包括以下质量份的原料:氧化钇2份、三氧化二铝2份、氧化锆+二氧化铪95份、氧化铈3份、氧化镁2份、碳酸钙3份、纳米氧化钛1份、无水乙醇1.5份、甘油0.8份、水5份。
4.根据权利要求1所述的电炉、钢包、转炉炼钢内水口高寿命氧化锆超高温陶瓷的制备工艺,其特征在于,所述S1中:准备复合原料,包括以下质量份的原料:氧化钇3份、三氧化二铝3份、氧化锆+二氧化铪94份、氧化铈1份、氧化镁1份、碳酸钙1份、纳米氧化钛1份、无水乙醇1份、甘油0.5份、水6份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电炉、钢包、转炉炼钢内水口高寿命氧化锆超高温陶瓷的制备工艺,其特征在于,所述复合添加材料为氧化钇、氧化镁、三氧化二铝、氧化铈、碳酸钙、氧化钛的二种以上或多种。
6.根据权利要求5所述的电炉、钢包、转炉炼钢内水口高寿命氧化锆超高温陶瓷的制备工艺,其特征在于,所述S2中:将上述重量份的氧化钇、三氧化二铝、氧化锆+二氧化铪、氧化铈、碳酸钙、纳米氧化钛和水混合加到球磨罐中球磨6-8小时,再加入上述重量份的无水乙醇、甘油,以350rpm的转速进行湿法混合40-60分钟。
7.根据权利要求6所述的电炉、钢包、转炉炼钢内水口高寿命氧化锆超高温陶瓷的制备工艺,其特征在于,所述S3中:将混合均匀的浆料放在全密闭电加热烘干箱进行150-200℃不低于10小时烘干,料浆水分含量烘干为低于0.5%时,将粉料进行振动疏松分解其假性团聚块体,将粉料装入等静压模具压制,增加模具内部压强,使模具压强为180MPa,得到的胚料密度为3.95g/cm3。
8.根据权利要求7所述的电炉、钢包、转炉炼钢内水口高寿命氧化锆超高温陶瓷的制备工艺,其特征在于,所述S4中:将S3中的胚料置入富氧烧结炉中,将烧结炉升温至1700~1760℃,恒温保温7.5~8.5h,总烧成时间56h,得到应用于电炉、钢包、转炉内水口氧化锆超高温陶瓷。
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