[发明专利]用于钛合金熔炼的CaO耐火材料及坩埚的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于钛及钛合金熔炼的，并具有高抗水化性能的CaO耐火材料及坩埚的制备方法，属高温耐火材料制备工艺技术领域。

技术背景

随着钢水的优质化，对有关的耐火材料提出了更高的要求，特别是耐火材料不能对钢水造成污染的要求。CaO耐火材料不仅不污染钢水且能捕获钢液中的氧化物夹杂物，具有净化钢水的作用，并且资源丰富、价格低廉；另外CaO耐火材料在熔炼钛合金方面也有一定的优势，但是CaO在空气中极易水化，故其使用受到限制。

尽管各种防止CaO水化的技术不断有所发展，但水化仍不可避免。一些表面处理法能在一定程度上提高CaO耐火材料的抗水化性能，但没有根本解决CaO材料的易水化的问题，并且在表面形成的薄膜遇热容易分解，限制制品的使用性能。另一种方法是引入盐类或氧化物类添加剂，包覆CaO晶粒，同时形成结合牢固的组织来提高CaO耐火材料的抗水化性能。作为耐火材料使用很成功的是CaO与ZrO2的化合物CaZrO3，CaZrO3是CaO2-ZrO2体系中CaO含量最高且最稳定的一种化合物，并且在熔炼钛合金方面性能稳定，是理想的钛合金熔炼耐火材料。本研究就是在不破坏CaO性质的前提下，采用引入添加剂ZrO2、TiO2的方法来提高CaO耐火材料的抗水化性能和烧结性能，获得一种较好的钛合金熔炼坩埚耐火材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于钛及钛合金熔炼的，并具有高抗水化性能的CaO耐火材料及坩埚的制备方法。

本发明是一种用于钛合金熔炼的CaO耐火材料及坩埚的制备方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：

a.确定和设计原料配方，该耐火材料的原料组成及其摩尔百分比如下：

氧化钙       82～92％，

氧化锆       5～15％，

氧化钛       1～5％；

粘结剂聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，另外加入上述氧化物总重量的2～3％；

上述氧化钙、氧化锆、氧化钛均为1～10μm的微粉；

b.制备CaO耐火材料或坩埚的坯体：将上述氧化钙、氧化锆、氧化钛微粉按上述的原料配比称量配料，并加入少量粘结剂聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，然后放于球磨机内进行球磨30～50分钟；然后将混合料进入成型工艺操作程序；成型程序有两种，即制备CaO耐火材料或制备CaO坩埚的成型程序，其分别操作程序为：(1)在模具中压制成片状；(2)在模具中压制成坩埚容器；

c.将上述成型坯体进行烧结，在500～650℃下烧结2～6小时；再快速升温至1700～1780℃，烧结3～5小时，然后随炉冷却至室温，即得到CaO耐火材料或CaO坩埚。

本发明方法制得的CaO耐火材料或坩埚有较高的体积密度，其密度为3.37～3.59g/cm³；具有较高的抗水化性能，水化性能测试表明：28天水化后材料增重小于0.2％。

CaO坩埚用作熔炼钛合金容器时，在真空环境和1500～1800℃熔炼温度下，经熔炼合金完成后的坩埚，其内外表面完好，未与钛合金发生反应，保证了钛合金的纯净度和合金性能。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例叙述于下

实施例1：本实施例中的制备过程如下：

(1).配料：采用分析纯氧化钙、氧化锆、氧化钛微粉做原料。按下述摩尔百分比进行称量配料，原料配方如下：氧化钙90％、氧化锆7％、氧化钛3％；另外加入上述氧化物料总重量的2～3％的粘结剂聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。

(2).球磨：将上述配料放入球磨机中，进行球磨40分钟。

(3).成型：将上述经球磨后的混合料放入模具中压制成坯体，可压制成片状或坩埚容器。

(4).烧结：将上述成型坯体在600℃下烧结4～5小时，在快速升温至1750℃，烧结4小时，然后随炉冷至室温，即可制得CaO耐火材料或CaO坩埚。

实施例2

本实施例与上述实施例1的制备过程完全相同。不同的是采用原料配比不同。

本实施例的原料配比如下：氧化钙84％，氧化锆14％、氧化钛2％，另外加入上述氧化物料总重量的2～3％的粘结剂聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。最终制得CaO耐火材料或CaO坩埚。

上述样品经X射线衍射仪(XRD)分析，所得XRD图谱表明：其相组成主要为CaO、CaZrO₃等。