一種低溫?zé)Y(jié)水口鋯芯的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低溫?zé)Y(jié)水口鋯芯的方法，其步驟是，制備Al2O3-MgO-SiO2系助燒劑，與經(jīng)過穩(wěn)定化處理的微米級(jí)的ZrO2粉體混合造粒后壓制成型，將成型素坯烘干后在1500~1650℃，保溫4小時(shí)，可獲得燒結(jié)致密的鋯芯?；煊兄鸁齽┑难趸喎墼?300℃以上焙燒時(shí)，由于助燒劑熔化，使素坯迅速致密化完成低溫液相燒結(jié)。這種工藝方法與常規(guī)的氧化鋯素坯在1700℃以上長時(shí)間高溫固相燒結(jié)的工藝相比，能有效的降低能耗，縮短生產(chǎn)周期，降低綜合成本。
【專利說明】一種低溫?zé)Y(jié)水口鋯芯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低溫?zé)Y(jié)水口鋯芯的方法，該方法用來制作鋼水連續(xù)鑄造用水口鋯芯。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋯陶瓷材料具有高韌性，抗熱震，耐高溫侵蝕等優(yōu)良特性，近年來，被廣泛用于制作鋼水連續(xù)鑄造用水口的芯管。目前鋼水連鑄用水口的鋯芯基本上采用17000C~1780°C燒結(jié)6~8小時(shí)的高溫固相燒結(jié)制度燒成。由于此燒結(jié)溫度與火焰燃燒溫度相差較小，導(dǎo)致爐窯升溫時(shí)間長，因此在高溫下燒結(jié)，能耗高，生產(chǎn)周期長，設(shè)備損耗大，生產(chǎn)效率較低。有研究者提出將氧化鋯粉體粒徑減小到納米尺度時(shí)，由于納米粉體比表面積巨大，活性很高，可以在相對(duì)較低的溫度下實(shí)現(xiàn)氧化鋯的燒結(jié)，但是由于制備納米氧化鋯粉體的成本比微米粉體大幅提高，造成經(jīng)濟(jì)效益大幅下降，因此，該方案無法在氧化鋯耐火材料領(lǐng)域推廣應(yīng)用。鑒于此，為了節(jié)能減排，降低產(chǎn)品的綜合生產(chǎn)成本，需要開發(fā)一種能在保持鋯芯高溫使用性能的前提下，降低燒結(jié)溫度的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種低溫?zé)Y(jié)水口鋯芯的方法，該方法通過添加助燒劑從而降低水口鋯芯燒結(jié)溫度。
[0004]本發(fā)明的方法包括以下步驟:
1)配置Al2O3-MgO-SiO2系助燒劑，助燒劑的成分為=Al2O3含量10-40%(重量百分比);MgO含量10-40% (重量百分比)；Si02含量20~80% (重量百分比);助燒劑的粒徑為0.1-50 μ m ；
2)將研磨的助燒劑與經(jīng)穩(wěn)定化處理的微米級(jí)ZrO2粉體充分混合造粒，助燒劑加入量為ZrO2粉體重量的0.5~3% ；
3)將混合造粒后的粉料壓制成型，并將成型素坯在15(T450°C烘干2~4小時(shí)；
4)將烘干后的素坯在1500-1650?之間燒結(jié)2~4小時(shí)。
[0005]所述的助燒劑熔點(diǎn)(出現(xiàn)液相的溫度)低于氧化鋯燒結(jié)溫度，經(jīng)1300-1350?熔化后在氧化鋯素坯中形成液相，有效地潤濕氧化鋯粉體，通過毛細(xì)管力作用使氧化鋯粉體相互靠緊，實(shí)現(xiàn)致密化；另一方面，助燒劑形成的液相對(duì)二氧化鋯有一定的溶解度，通過溶解-沉淀的機(jī)制實(shí)現(xiàn)氧化鋯粉體之間的原子間結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)氧化鋯的低溫?zé)Y(jié)。在燒結(jié)后期，助燒劑熔化形成的液相由于蒸發(fā)和成分的改變，液相量減少，剩余的少量液相退回到氧化鋯的三叉晶界處，而不是大量存在于常規(guī)晶界上，因此能保證最終產(chǎn)品的性能。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是通過在ZrO2粉體中添加適量的助燒劑，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，能顯著降低水口鋯芯的燒結(jié)溫度，縮短了燒成時(shí)間，節(jié)省能源30%以上，提聞生廣效率，降低了廣品綜合生廣成本。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]圖1為助燒劑的加入量過多，燒結(jié)后產(chǎn)品組織的示意圖。
[0008]圖2為助燒劑的加入量適中，燒結(jié)后產(chǎn)品組織的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0010]實(shí)施例1
1)按照技術(shù)方案第一步配置助燒劑研磨至Iμ m備用；
2)稱取5g制備好的助燒劑，加入IKg粒徑(D5tl)為6~40μ m左右的經(jīng)過穩(wěn)定化處理的ZrO2粉體之中，充分混合后，加入一定量的去離子水及聚乙烯醇(PVA)，混合球磨Ih ；
3)將粉體晾干過篩后，用液壓機(jī)壓制成內(nèi)徑為Φ17_的水口鋯芯的素坯；
4)將壓制后的素坯在150°C烘干3小時(shí)；
5)將烘干后的素坯碼放于窯爐中，升溫至1650°C，保溫2~4小時(shí)完成燒結(jié)。
[0011]實(shí)施例2
1)按照技術(shù)方案第一步配置助燒劑研磨至μm備用；` 2)稱取IOg制備好的助燒劑，加入IKg粒徑(D5tl)為6~40μπι左右的經(jīng)過穩(wěn)定化處理的ZrO2粉體之中，充分混合后，加入一定量的去離子水及聚乙烯醇(PVA)，混合球磨Ih ；
3)將粉體晾干過篩后，用液壓機(jī)壓制成內(nèi)徑為Φ17_的水口鋯芯的素坯；
4)將壓制后的素坯在150°C烘干3小時(shí)；
5)將烘干后的素坯碼放于窯爐中，升溫至1600°C，保溫2~4小時(shí)完成燒結(jié)。
[0012]實(shí)施例3
1)按照技術(shù)方案第一步配置助燒劑研磨至μm備用；
2)稱取20g制備好的助燒劑，加入IKg粒徑(D5tl)為6~40μπι左右的經(jīng)過穩(wěn)定化處理的ZrO2粉體之中，充分混合后，加入一定量的去離子水及聚乙烯醇(PVA)，混合球磨Ih ；
3)將粉體晾干過篩后，用液壓機(jī)壓制成內(nèi)徑為Φ17_的水口鋯芯的素坯；
4)將壓制后的素坯在150°C烘干3小時(shí)；
5)將烘干后的素坯碼放于窯爐中，升溫至1550°C，保溫2~4小時(shí)。
[0013]實(shí)施例4
1)按照技術(shù)方案第一步配置助燒劑研磨至μm備用；
2)稱取30g制備好的助燒劑，加入IKg粒徑(D5tl)為6~40μπι左右的經(jīng)過穩(wěn)定化處理的ZrO2粉體之中，充分混合后，加入一定量的去離子水及聚乙烯醇(PVA)，混合球磨Ih ；
3)將粉體晾干過篩后，用液壓機(jī)壓制成內(nèi)徑為Φ17_的水口鋯芯的素坯；
4)將壓制后的素坯在150°C烘干3小時(shí)；
5)將烘干后的素坯碼放于窯爐中，升溫至1500°C，保溫2~4小時(shí)。
[0014]上述實(shí)施例中的助燒劑可由成分接近的礦粉通過成分調(diào)整制得，或通過Al2O3-MgO-SiO2三種組元各自純物質(zhì)配比制得。
[0015]以上4個(gè)實(shí)施例產(chǎn)品的抗熱震(遇鋼水不炸裂)性能及耐鋼水侵蝕性能(以被1600°C鋼水沖刷6h后內(nèi)徑為Φ 17mm的水口，其內(nèi)徑擴(kuò)大量來表征，內(nèi)徑擴(kuò)大量小于Imm為合格)的總結(jié)于下表:
【權(quán)利要求】
1.一種低溫?zé)Y(jié)水口鋯芯的方法，其特征包括以下步驟: .1)配置Al2O3-MgO-SiO2系助燒劑，將助燒劑熔融冷卻后研磨至0.1-50 μ m ;助燒劑的成分為=Al2O3含量10~40% (重量百分比)；MgO含量10~40% (重量百分比)；Si02含量20~80%(重量百分比)； .2)將所述的的助燒劑與經(jīng)穩(wěn)定化處理的微米級(jí)ZrO2粉體充分混合造粒，助燒劑加入量為ZrO2粉體重量的0.5~3% ； .3)將混合造粒后的粉料壓制成型，并將成型素坯在15(T450°C烘干0.5^2.5小時(shí)； .4)將烘干后的素坯在1500-1650?之間燒結(jié)2~4小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫?zé)Y(jié)水口鋯芯的方法，其特征在于:所述的助燒劑加入量為ZrO2粉體重量的f 2.5%，助燒劑的粒徑為2 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫?zé)Y(jié)水口鋯芯的方法，其特征在于:所述的助燒劑加入量為ZrO2粉體重量的2%，助燒劑的粒徑為2 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一相所述的低溫?zé)Y(jié)水口鋯芯的方法，其特征在于:所述的ZrO2粉體粒徑為6~40 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫?zé)Y(jié)水口鋯芯的方法，其特征在于:助燒劑可由成分接近的礦粉通過成分調(diào)整制得，或通過Al2O3-MgO-SiO2三種組元各自純物質(zhì)配比制得。
【文檔編號(hào)】C04B35/48GK103601490SQ201310630497
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】宋振亞, 高桂航, 丁少先 申請(qǐng)人:泰州市旺鑫耐火材料有限公司