CN1156710A - 一种防水化的氧化锆-氧化钙材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及ZrO2-CaO材料的防水化工艺研究,属合成材料的技术领域。本发明提供的防水化的ZrO2-CaO材料组分如下:(按重量百分比)ZrO2:60-80%,CaO:10-38%,CaF2:1-5%,CeO2:0-3%,Fe2O3:0-2%,SiO2:1-8%,CaO·SiO2:1-5%,每百克上述原料添加4-6%的羧甲基纤维素液,在1500~1600℃烧结性能良好,在温度降至1100℃~1400℃范围内对ZrO2-CaO材料进行热处理(水冷),可得到晶粒细小而致密的显微组织结构,材料不易水化。
Description
本发明涉及ZrO2-CaO材料的防水化工艺研究,属合成材料的技术领域。
ZrO2-CaO材料是制造功能耐火材料的优质原料,由于CaO本身易吸水而使CaO质材料应用于生产有一定困难。ZrO2-CaO材料多为人工合成,其合成方法多为电熔法或者热压烧结、或者以大于1650℃以上温度烧结。由于生产成本较高、工艺条件复杂:电熔法需要电熔设备,投资大,能耗高;热压法设备复杂、生产量少;大于1650℃以上温度烧结在空气气氛中,能耗高、不易达到。
本发明目的在于克服以上技术的不足、提供一种烧结温度低,不需保护气氛烧成,性能良好的新型防水化的ZrO2-CaO材料及其制备方法。
本发明提供的防水化的ZrO2-CaO材料组成如下:
石灰、二氧化锆、氟化钙、氧化铈、三氧化二铁、二氧化硅、氧化钙·氧化硅、羧甲基纤维素液。
组份按重量百分比:
ZrO2:60-80%;
CaO:10-38%;
CaF2:1-5%;
CeO2:0-3%;
Fe2O3:0-2%;
SiO2:1-8%;
CaO·SiO2:1-5%;
每百克上述原料添加4-6%的羧甲基纤维素液。
上述材料的组份以如下比例为佳:(重量百分比)
ZrO2:65-70%;
CaO:20-40%;
CaF2:2-4%;
CeO2:2%;
Fe2O3:1%;
SiO2:3-5%;
CaO·SiO2:2-3%;
每百克上述原料添加5%的羧甲基纤维素液。
本发明的材料是用以下原料合成:
乳化石灰粉、二氧化锆细粉、氟化钙粉、氧化铈粉、三氧化二铁粉、二氧化硅粉、氧化钙·氧化硅固态,羧甲基纤维素液,所有原料均采用工业纯。
本发明制备方法包括如下步骤:
(一)、将活性石灰(CaO≥92%)加适量水乳化,滤去其夹杂,置于110℃的恒温干燥器中将乳化石灰的水分缓慢蒸出至衡重为止。
(二)、将烘干的乳化石灰磨细至320目以下,ZrO2,CaO·SiO2,CeO2,CaF2,Fe2O3,SiO2,材料其细度也应在320目以下。
(三)、ZrO2细粉、乳化石灰粉、CaF2粉、CeO2粉、Fe2O3粉、SiO2粉、CaO·SiO2固态按比例称好,放入球磨机共磨混匀,备料。
(四)、将上述粉料在搅拌机中按每百克加入5%的羧甲基纤维素液,常温常压下混料均匀。
(五)、在100MPa压力下,可以压成圆形或其它形状的坯,厚约10~40mm,烘干。
(六)、将烘杆的坯体,置于烧结炉内,以1500~1600℃的温度,中性或氧化气氛烧成,并在炉温降至1100~1400℃范围内急冷(水冷),可制得晶粒细小而致密的显微组织,常温放置不水化的ZrO2-CaO材料。
本发明所用设备:烘箱、球磨机、搅拌机、压机、烧结炉。
本发明是以石灰和二氧化锆为主要原料,加入既能促进材料合成、又不降低其使用性能的添加剂,烧结温度低于现有烧结温度,不需保护气氛、工艺简单、适合工业化生产;能耗明显低于其他方法,设备投资少、可与其它破粉碎设备通用,生产过程没有人身及环境危害问题。作为一种在冶金行业一种有发展前景的合成材料,它的需求量越来越大,本发明解决了工业生产ZrO2-CaO材料的防水化,用它作主要原料制作的冶金连铸用浸入式水口,可消去钢中Al2O3夹杂的堵塞现象,提高水口寿命和铸坯质量,为生产厂及使用厂带来巨大的经济效益。
实施例1:
本发明提供的防水化的ZrO2-CaO材料组份如下:(重量百分比)
乳化石灰粉25%,二氧化锆细粉67%,氟化钙粉2%,氧化铈粉0.5%,三氧化二铁粉0.5%,二氧化硅粉2.5%,氧化钙·氧化硅固态2.5%,每百克上述原料添加5%的羧甲基纤维素液,所有原料均采用工业纯。
所得防水化的ZrO2-CaO材料:
其体积密度为4.52g/cm3;
显气孔率10%;
主晶相为CaZrO3。
实施例2:
本发明提供的防水化的ZrO2-CaO材料组份如下:(重量百分比)
乳化石灰粉30%,二氧化锆细粉62%,氟化钙粉2%,氧化铈粉1%,三氧化二铁粉1%,二氧化硅粉2%,氧化钙·氧化硅固态2.5%,每百克上述原料添加4.5%的羧甲基纤维素液,所有原料均采用工业纯。
所得防水化的ZrO2-CaO材料:
其体积密度为4.18g/cm3;
显气孔率8%;
主晶相为CaZrO3。
实施例3:
本发明提供的防水化的ZrO2-CaO材料组份如下:(重量百分比)
乳化石灰粉35%,二氧化锆细粉57.5%,氟化钙粉2%,氧化铈粉1%,三氧化二铁粉0.5%,二氧化硅粉2%,氧化钙·氧化硅固态2.0%,每百克上述原料添加5.5%的羧甲基纤维素,所有原料均采用工业纯。
所得防水化的ZrO2-CaO材料:
其体积密度为4.71g/cm3;
显气孔率6%;
主晶相为CaZrO3。
实施例4:
①将将活性石灰(CaO≥92%)加适量水乳化,滤去其夹杂,置于110℃的恒温干燥器中将乳化石灰的水分缓慢蒸出至衡重为止。
②将烘干的乳化石灰磨细至320目以下,ZrO2,CaO·SiO2,CeO2,CaF2,Fe2O3,SiO2,材料其细度也应在320目以下。
③将67%ZrO2细粉、乳化石灰粉25%、2%CaF2粉、25%CeO2粉、0.5%Fe2O3粉、2.5%SiO2粉、2.5%CaO·SiO2固态,放入球磨机共磨混匀,备料。
④将上述粉料在搅拌机中按每百克加入5%的羧甲基纤维素液,常温常压下混料均匀。
⑤在100MPa压力下,可以压成圆形或其它形状的坯,厚约10~40mm,烘干。
⑥将烘杆的坯体,置于烧结炉内,以1500~1600℃的温度,中性或氧化气氛烧成,并在炉温降至1100~1400℃范围内急冷(水冷),可制得晶粒细小而致密的显微组织,常温放置不水化的ZrO2-CaO材料。
Claims (3)
1.一种防水化的氧化锆-氧化钙材料,其特征在于,其组成为:石灰、二氧化锆、氟化钙、氧化铈、三氧化二铁、二氧化硅、羧甲基纤维素液,其组份按重量百分比:
ZrO2:60-80%;
CaO:10-38%:
CaF2:1-5%:
CeO2:0-3%:
Fe2O3:0-2%;
SiO3:1-8%;
CaO·SiO2:1-5%;
每百克上述原料添加4-6%的羧甲基纤维素液。
2.根据权利要求1所述的防水化的氧化锆-氧化钙材料,其特征在于,其组份为:(重量百分比)
ZrO2:65-70%:
CaO:20-40%:
CaF2:2-4%;
CeO2:2%;
Fe2O3:1%;
SiO2:3-5%:
CaO·SiO2:2-3%:
每百克上述原料添加5%的羧甲基纤维素液。
3.一种由权利要求1所述的氧化锆-氧化钙材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(一)、将活性石灰(CaO≥92%)加适量水乳化,滤去其夹杂,置于110℃的恒温干燥器中将乳化石灰的水分缓慢蒸出至衡重为止。
(二)、将烘干的乳化石灰磨细至320目以下,ZrO2,CaO·SiO2,CeO2,CaF2,Fe2O3,SiO2,材料其细度也应在320目以下。
(三)、ZrO2细粉、乳化石灰粉、CaF2粉、CeO2粉、Fe2O3粉、SiO2粉、CaO·SiO2按比例称好,放入球磨机共磨混匀,备料。
(四)、将上述粉料在搅拌机中按每百克加入5%的羧甲基纤维素液,常温常压下混料均匀。
(五)、在100MPa压力下,可以压成圆形或其它形状的坯,厚约10~40mm,烘干。
(六)、将烘杆的坯体,置于烧结炉内,以1500~1600℃的温度,中性或氧化气氛烧成,并在炉温降至1100~1400℃范围内急冷(水冷),可制得晶粒细小而致密的显微组织,常温放置不水化的氧化锆-氧化钙材料。
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1996
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