[发明专利]一种镁钇钙复合稳定氧化锆水口砖的组成及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁钇钙复合稳定氧化锆水口砖的组成及制备方法，属于耐火材料技术领域。

背景技术

随着炼钢工艺的发展，对中间包定径水口和中间包上水口用耐火材料的使用条件变得日益苛刻。为了提高水口砖的寿命，即使当耐火材料与钢水相接触时，有必要防止它与钢水和熔渣进行反应。水口砖的损坏，不仅是由于钢水和钢渣的化学作用，而且由于钢水的快速热冲击引起的裂纹和剥落以及钢水的磨损等物理作用。因此为了使水口砖能够稳定地操作，必须采用能很好抗热冲击和抗侵蚀的耐火材料用于制造水口砖。

目前中间包定径水口砖、中间包上水口砖接触钢液部分普遍采用氧化锆水口（CN200810020194.6、CN201110101938.9、CN201210061568.5）。其中CN200810020194.6专利公开了一种浇注钢水用定径水口，在定径水口的煅烧前原料中还添加复合稳定剂，所述的稳定剂包括CaO、Y₂O₃、MgO。本发明还公开了这种定径水口的制造工艺，该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，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。CN200810020194.6专利公开的定径水口生产工艺需要2次煅烧和破粉碎工艺，存在生产周期长，制造费用高的问题。其中CN201110101938.9公开了锆质定径水口制造工艺，包括以下步骤：步骤一：以锆英砂为原料，一次电熔制备单斜氧化锆；步骤二：以氧化镁为单斜氧化锆的晶相稳定剂，二次电熔制备氧化锆细粉；步骤三：在氧化锆细粉中加入氧化钇和氧化铈稀土添加剂，进行复合增韧；步骤四：添加纳米单斜氧化锆，促进烧结致密化；步骤五：通过等静压成型，高温烧结制成锆质定径水口。CN201110101938.9公开的锆质定径水口制造工艺需要添加昂贵的纳米单斜氧化锆原料，并采用生产效率极低的等静压成型，存在生产成本高的问题。其中CN201210061568.5公开了氧化锆质定径水口制备方法，首先制备ZrO₂-Al₂O₃复合粉，然后将氧化锆粉的粒径进行级配，与ZrO₂-Al₂O₃复合粉共磨24h～48h，然后加入物料总量5％～10％的ZrO₂-Al₂O₃凝胶作结合剂，等静压成型，105±5℃条件下干燥24h，在1700℃～1720℃条件下分两步烧结，制得的氧化锆质定径水口的氧化锆含量在ZrO₂＝92±1％，ZrO₂-Al₂O₃≥95％，体积密度为4.45g/cm³～4.55g/cm³，冷态耐压强度≥500MPa。CN201210061568.5专利公开的氧化锆质定径水口制备方法含有2%以上的氧化铝成分，采用球磨24h～48h，并采用等静压成型工艺，氧化锆水口的密度低，仅为4.55g/cm³，根据水口的体积密度和化学成分判断，估计该水口的使用寿命不高，同时存在生产效率低、生产成本高的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种镁钇钙复合稳定氧化锆水口砖的组成及制备方法。

本发明的镁钇钙复合稳定氧化锆水口砖的组成及制备方法：它由下述重量百分比的原料组成：

平均粒径小于10微米的电熔钙钇复合稳定氧化锆5～15%；

平均粒径小于2微米的电熔单斜氧化锆80～92%；

平均粒径小于2微米的高纯活性氧化镁2～2.4%；

平均粒径小于2微米的高纯氧化钇0.4～0.9%。

本发明的镁钇钙复合稳定氧化锆水口砖的制备方法：将上述配方中的电熔单斜氧化锆微粉、电熔钙钇复合稳定氧化锆微粉、高纯活性氧化镁和高纯氧化钇微粉先加聚乙烯醇结合剂搅拌，达到能成团，然后采用造粒机进行造粒，接着按照水口砖的形状要求，将造粒好的泥料放在液压机上压制成型，将成型后的水口砖放在120～150℃温度下的烘干机内进行干燥12-24小时，然后放在高温窑内1600-1700℃下烧结6-10小时，使水口的体积密度大于5.2g/cm³，显气孔率小于10%。