[发明专利]一种浇注钢水用定径水口及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明属于冶金工业设备的技术领域，涉及炼钢设备中浇注钢水用的定径水口。同时，本发明还涉及这种浇注钢水用定径水口的制造工艺。

背景技术

在炼钢设备中，用于浇注钢水的定径水口设在连铸中间包的下部。定径水口的安装过程是：首先把水口和高铝外套用耐火胶泥粘接，组成复合式定径水口，然后安装在中间包下部出钢口座砖内。生产时，钢液由钢包流进中间包，经定径水口流向连铸结晶器。用95％-ZrO₂(氧化锆)制成的定径水口耐钢液冲刷、抗侵蚀性较好，在使用过程中能较长时间保持孔径稳定，使钢液流向结晶器的速度较为稳定。

氧化锆为多晶材料，其晶体有三种变体，即单斜晶、四方晶和立方晶。从室温到850℃单斜晶ZrO₂是稳定的，但在850～1170℃时发生单斜晶到四方晶的转变，1170～2370℃发生四方晶到立方晶转变，属典型的马氏体相变，表现为无扩散反应、高温相变和热滞现象，位移转变发生在冷却和加热之间的滞后温度区。在这种过程中出现的压应力和拉应力，不能被基质的弹性变形和塑性变形抵消，结构就会出现一系列的裂纹。这两种转变都是可逆的，总的体积变化为8％左右。

现在一般使用的95％-ZrO₂定径水口都是使用电熔稳定氧化锆为主要原料，按照一定配比，加入少量的电熔单斜氧化锆或脱硅氧化锆，采用有机结合剂，压制成型，经1700～1800℃烧成。这种生产方式主要存在以下不足：

一是产品质量不太稳定。这是因为用来生产稳定氧化锆的原料质量是不断波动的。在生产过程中工艺的控制变化也对电熔稳定氧化锆质量有一定影响。所以同一厂家生产的同批次定径水口在使用过程中其使用寿命长短不一，甚至会出现炸裂现象。

二是产品比较难于烧结。使用稳定电熔氧化锆的烧结温度较高，一般经1750～1800℃烧成，产品的物理性能为：体积密度4.60～4.90g/cm³，显气孔率16～20％。经1700℃烧成的95％-ZrO₂定径水口的物理性能一般为：体积密度4.20～4.50g/cm³，显气孔率18～26％，由于这种95％-ZrO₂定径水口体积密度较低，显气孔率较高，不耐钢液冲刷和侵蚀，使用过程中水口扩径严重，使用寿命较短。

三是产品原料成本高。按现行价，氧化钙稳定的电熔氧化锆为4.5～4.8万元/吨；氧化镁稳定的电熔氧化锆6.4万元/吨，且市场很难买到；氧化钇稳定的电熔氧化锆更是超过了7.5万元/吨；而单斜电熔氧化锆仅为3.1～3.5万元/吨。

发明内容

本发明所要解决的第一个问题是提供一种浇注钢水用定径水口，其目的是提高定径水口的稳定性和延长寿命。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

所提供的这种浇注钢水用定径水口，以单斜ZrO₂为主要原料，加入结合剂，经混合搅拌、压制成型并高温烧结，在所述的定径水口的煅烧前原料中还添加复合稳定剂，所述的复合稳定剂中包括CaO、Y₂O₃、MgO，或其中的任意一种，或其中的任意两种。

本发明在上述技术方案的基础上，提供了上述成分的比例：所述的复合稳定剂包括CaO、Y₂O₃，且煅烧前定径水口的原料中所含成分的质量比例为：以ZrO₂为100％，另加CaO：2％～3％、Y₂O₃：1％～2％。

更具体地，所述的煅烧前定径水口的原料中所含成分的质量比例为：以ZrO₂为100％，另加CaO：2.5％、Y₂O₃：1.5％。

本发明要解决的第二个问题是提供以上所述浇注钢水用定径水口的制造工艺，其目的与上述技术方案相同。所采取的技术方案为：

该制造工艺采用两步煅烧法，即在按所述比例配料、混合后，进行一次高温煅烧成为稳定ZrO₂，烧结后进行破碎并筛分，加入结合剂和电熔单斜ZrO₂，按产品形状高压成型，再进行一次煅烧完成。

更具体地，上述制造工艺包含下列步骤：

(a)、将原料按所述比例并另外加水，进行配料；

(b)、将上述配料，加入聚乙烯球，混合搅拌，出料并筛出聚乙烯球；

(c)、烘干；