[发明专利]ZrO2陶瓷高炉风口衬套

说明书

技术领域

本发明涉及耐火陶瓷材料类，具体地说，本发明涉及高炉炼铁中使用的一种ZrO2 陶瓷高炉风口衬套。

背景技术

高炉风口衬套可以有效调节高炉鼓风动能和气流分布，改善煤气能量利用，同时 还有利于保护高炉风口，提高入炉鼓风温度。作为高炉重要组成部分的风口衬套，为 连续性生产设备，不能在生产过程中更换，一旦出现严重破损情况，唯一的办法就是 休风更换，这就增加了高炉休风率，给高炉的稳定高产带来不利影响。因此，衬套的 实际使用寿命对高炉生产至关重要，国内外高炉工作者一直探索使用更加长寿的风口 衬套，但尚未得到较好的解决。

目前高炉风口衬套材质为碳化硅质、高铝质及SiC加钢纤维质等。在高炉风口前 端高温环境和氧化气氛下，SiC或钢纤维易发生下述氧化反应：

SiC+O₂→SiO₂+CO₂

Fe+O₂→FeO或Fe+O₂→Fe₂O₃

SiO₂和铁氧化物Fe_xO_y及Al₂O₃等化合物，如遇上高炉渣及炉内的碱金属蒸汽等， 将生成熔点仅为1200～1300℃的低熔点化合物Ca_0.54Fe_1.46SiO₄及(Ca，Na)(Si，Al)₄O₈等， 使高炉风口衬套材料的熔点降低，易受熔蚀。同时，SiC在氧化过程中生成的CO₂气 体不断从材料内部排出，致使材料气孔率增加，结构疏松，在高速气流的冲刷作用下 加速了侵蚀。

针对现有高炉风口衬套存在的问题，本发明者通过使用氧化铝、氧化锆，并加入 适量的复合添加剂，设计出了一种ZrO₂陶瓷高炉风口衬套，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供一种ZrO₂陶瓷高炉风口衬套。

发明内容

本发明提供了一种ZrO₂陶瓷高炉风口衬套，该高炉风口衬套包含下述化学成分：

Al₂O₃：54.5～98wt％；

ZrO₂：1.8～36.4wt％；

Y₂O₃，MgO及硅酸盐组成的复合添加剂：0.2～9.1wt％。

在一个优选实施方式中：所述高炉风口衬套包含下述化学成分：

Al₂O₃：80～85wt％；

ZrO₂：9～14wt％；

Y₂O₃，MgO及硅酸盐组成的复合添加剂：5～8wt％。

在一个优选实施方式中：所述硅酸盐为3CaO·SiO₂、2CaO·SiO₂和2CaO·Al₂O₃·SiO₂的混合物，其成分配比为30～65wt％：20～40wt％：15～35wt％。

在一个优选实施方式中：在所述复合添加剂中，Y₂O₃、MgO及硅酸盐的摩尔比为： 1∶2～3∶2.5～5。

本发明主要利用氧化铝高强度、耐高温、耐磨的良好性能，作为风口衬套的主要 基质，但氧化铝陶瓷烧结温度高易引起晶粒长大及残余气孔聚集，使材料气密性变差 及力学性能下降。而ZrO₂具有较高的断裂韧性，很好的弯曲强度、抗拉强度及良好的 耐磨性和抗侵蚀性能，且熔点较高，是很好的陶瓷材料。通过加入氧化锆相变增韧， 可以使氧化铝基体材料性能获得较大幅度改善，同时引入的氧化锆颗粒还可以起到抑 制氧化铝晶粒长大的作用。