专利名称：一种氧化锆质滑板及其制备方法
技术领域：
本发明属于耐火材料领域，尤其是涉及一种氧化锆质滑板及其制备方法。
背景技术：
在连铸生产工艺中，滑动水口系统是连铸机浇铸过程中钢水的重要控制装置，能够精确地调节钢水从钢包到中间包的流量，使流入和流出的钢水达到平衡，从而使连铸操作更容易控制。滑动水口系统由上水口、滑板和下水口组成。滑板是直接控制钢水流量和流速、决定滑动水口系统功能的部件，被认为是滑动水口系统中最重要的部分。钙在钢水中的主要作用是进行脱氧、脱硫和对夹杂物进行变性处理，从而改善钢水的流动性和提高钢的质量。钢水的钙处理作为一种精炼钢水的工艺，现已得到广泛应用。 但钙处理钢水中的[Ca]与常用铝碳或铝锆碳滑板中的Al203、Si&反应生成低熔物，导致在浇铸钙处理钢时滑板损毁速度成倍增加。“一种镁质滑板砖的配方及生产工艺” (ZL200410010211.X)专利技术，采用高纯镁砂和氧化铝微粉为主要原料制得的镁质滑板能够满足100 400吨大中型钢包浇注钙处理钢的连铸作业，但其使用寿命仅为1 2次。二氧化锆在高温下化学性质十分稳定，在与氧化钙接触时仍能保持较高的熔点，是浇铸钙处理钢滑板的理想材料。“高氧化锆质耐火材料的制备方法”(CN200510044209. 9)专利技术，提供了一种高氧化锆质耐火材料，其组织均勻致密，无裂纹，气孔率低，耐蚀性好，适宜玻璃窑使用，但其S^2含量较高，不适宜用于浇注钙处理钢。“氧化锆滑板”(金从进、李泽亚，氧化锆滑板制备工艺对其性能和显微结构的影响，耐火材料，2008，42 (4) =288-290)所公开的技术，采用MgO-Y2O3部分稳定氧化锆微粉造粒料制备的氧化锆滑板结构致密，具有较高的强度和较低的显气孔率，但其脆性较大，不利于后续加工，而且制得的氧化锆滑板热震稳定性仍不够好，限制了其使用寿命。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种断裂强度高、热震稳定性好、抗侵蚀性能优良、使用寿命长的氧化锆质滑板及其制备方法。为实现上述目的，本发明采取的技术方案是将100份质量的氧化锆微粉造粒料和15 25份质量的氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液混合均勻，困料20 M小时，成型；成型后的坯体在50 60°C条件下干燥8 16小时，在180 240°C保温20 M小时，在烧成温度为1550 1650°C烧成；烧成后经浸油、干馏、打孔和磨制加工，即得氧化锆质滑板。所述的氧化锆微粉造粒料是以部分稳定氧化锆微粉经湿法球磨和喷雾造粒加工而成；部分稳定氧化锆微粉为Y2O3部分稳定氧化锆微粉、MgO部分稳定氧化锆微粉、MgO-Y2O3 部分稳定氧化锆微粉中的一种以上。所述的氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液的制备方法是将15 25份氢氧化锆粉体、12 18份热固性酚醛树脂和1 2份六次甲基四胺依次加入到60 70份无水乙醇中，在40 60°C搅拌2 4小时。
所述的成型为等静压成型。所述的烧成的工艺制度为以1. 0 1. 6°C /分钟的速率从室温升至1050°C，再以 0. 2 0. 50C /分钟的速率从1050°C升至1250°C，以0. 8 1. 2°C /分钟的速率从1050°C 升至烧成温度，在烧成温度的条件下保温3 6小时；以0. 8 1. 2V /分钟的速率从烧成温度降至1250°C，以0. 2 0. 5°C /分钟的速率从1250°C降至1050°C ；以彡1. 0°C /分钟的速率从1050°C降至室温。由于采用上述技术方案，本发明以氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液的形式加入到氧化锆微粉造粒料中，保证了氢氧化锆和液态酚醛树脂在原料中的分散均勻性。在烧成过程中，氢氧化锆会分解形成一次粒径仅为20 IOOnm氧化锆，其活性非常高，促进氧化锆滑板材料的烧结，提高了材料的强度；另一方面，一部分游离于氧化锆周围的树脂碳起空间位阻作用，有效地抑制了在烧结过程中氧化锆晶粒的异常长大，有利于提高材料的断裂强度； 与此同时，一部分树脂碳进入氧化锆晶格中使单斜氧化锆转变成稳定的四方氧化锆，改善了材料在高温使用过程中的体积稳定性。断裂强度及体积稳定性的增加均有利于提高材料的热震稳定性。因此，本发明的氧化锆质滑板具有断裂强度高、热震稳定性好、抗侵蚀性能优良的特点，使用寿命长，能够满足浇注钙处理钢的需要。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。为避免重复，先将本具体实施方式
所述烧成的工艺制度统一描述如下以1.0 1.6°C /分钟的速率从室温升至1050°C，再以0. 2 0. 5°C /分钟的速率从1050°C升至 1250以0. 8 1. 20C /分钟的速率从1050°C升至烧成温度，在烧成温度的条件下保温 3 6小时；以0. 8 1. 2V /分钟的速率从烧成温度降至1250°C，以0. 2 0. 5°C /分钟的速率从1250°C降至1050°C;以彡1. 0°C /分钟的速率从1050°C降至室温。实施例中不再赘述。实施例1一种氧化锆质滑板及其制备方法，其工艺过程为将100份质量的氧化锆微粉造粒料和15 20份质量的氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液混合均勻，困料20 M小时，等静压成型；成型后的坯体在50 60°C条件下干燥 8 12小时，在180 220°C保温20 M小时，在烧成温度为1550 1600°C烧成；烧成后经浸油、干馏、打孔和磨制加工，即得氧化锆质滑板。本实施例中氧化锆微粉造粒料是以Y2O3部分稳定氧化锆微粉经湿法球磨和喷雾造粒加工而成；氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液的制备方法是将15 20份氢氧化锆粉体、12 14份热固性酚醛树脂和1 2份六次甲基四胺依次加入到65 70份无水乙醇中，在40 60°C搅拌2 4小时。本实施例所制得的氧化锆质滑板的体积密度> 4. 72g/cm3，显气孔率< 19%，抗折强度彡20MPa, 1100°C风冷不破坏次数彡8，抗侵蚀性能优良。实施例2一种氧化锆质滑板及其制备方法，其工艺过程为
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将100份质量的氧化锆微粉造粒料和18 23份质量的氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液混合均勻，困料20 M小时，等静压成型，成型后的坯体在50 60°C条件下干燥 10 14小时，在200 240°C保温20 M小时，在烧成温度为1580 1620°C烧成。烧成后经浸油、干馏、打孔和磨制加工，即得氧化锆质滑板。本实施例中氧化锆微粉造粒料是以MgO部分稳定氧化锆微粉经湿法球磨和喷雾造粒加工而成；氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液的制备方法是将17 22份氢氧化锆粉体、14 16份热固性酚醛树脂和1 2份六次甲基四胺依次加入到63 68份无水乙醇中，在40 60°C搅拌2 4小时。本实施例所制得的氧化锆质滑板的体积密度> 4. 65g/cm3，显气孔率< 18%，抗折强度彡18MPa，110(TC风冷不破坏次数彡6，抗侵蚀性能优良。实施例3一种氧化锆质滑板及其制备方法，其工艺过程为将100份质量的氧化锆微粉造粒料和16 21份质量的氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液混合均勻，困料20 M小时，等静压成型，成型后的坯体在50 60°C条件下干燥 11 15小时，在190 230°C保温20 M小时，在烧成温度为1570 1610°C烧成。烧成后经浸油、干馏、打孔和磨制加工，即得氧化锆质滑板。本实施例中氧化锆微粉造粒料是以MgO-Y2O3部分稳定氧化锆微粉经湿法球磨和喷雾造粒加工而成；氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液的制备方法是将16 21份氢氧化锆粉体、13 15份热固性酚醛树脂和1 2份六次甲基四胺依次加入到60 65份无水乙醇中，在40 60°C搅拌2 4小时。本实施例所制得的氧化锆质滑板的体积密度> 4. 67g/cm3，显气孔率< 17%，抗折强度彡20MPa, 1100°C风冷不破坏次数彡8，抗侵蚀性能优良。实施例4一种氧化锆质滑板及其制备方法，其工艺过程为将100份质量的氧化锆微粉造粒料和20 25份质量的氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液混合均勻，困料20 M小时，等静压成型，成型后的坯体在50 60°C条件下干燥 12 16小时，在200 240°C保温20 M小时，在烧成温度为1600 1650°C烧成。烧成后经浸油、干馏、打孔和磨制加工，即得氧化锆质滑板。本实施例中氧化锆微粉造粒料是以IO3部分稳定氧化锆微粉和MgO-Y2O3部分稳定氧化锆微粉按质量比为1 2混合，经湿法球磨和喷雾造粒加工而成；氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液的制备方法是将18 23份氢氧化锆粉体、15 17份热固性酚醛树脂和1 2份六次甲基四胺依次加入到65 70份无水乙醇中，在40 60°C搅拌2 4小时。本实施例所制得的氧化锆质滑板的体积密度> 4. 68g/cm3，显气孔率< 18%，抗折强度彡21MPa，110(TC风冷不破坏次数彡9，抗侵蚀性能优良。实施例5一种氧化锆质滑板及其制备方法，其工艺过程为将100份质量的氧化锆微粉造粒料和17 22份质量的氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液混合均勻，困料20 M小时，等静压成型，成型后的坯体在50 60°C条件下干燥9 13小时，在180 220°C保温20 M小时，在烧成温度为1550 1600°C烧成。烧成后经浸油、干馏、打孔和磨制加工，即得氧化锆质滑板。本实施例中氧化锆微粉造粒料是以氧化锆微粉造粒料是以IO3部分稳定氧化锆微粉、MgO部分稳定氧化锆微粉和MgO-Y2O3部分稳定氧化锆微粉按质量比为1 1 1混合， 经湿法球磨和喷雾造粒加工而成；氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液的制备方法是将20 25份氢氧化锆粉体、16 18份热固性酚醛树脂和1 2份六次甲基四胺依次加入到62 67份无水乙醇中，在40 60°C搅拌2 4小时。本实施例所制得的氧化锆质滑板的体积密度> 4. 65g/cm3，显气孔率< 19%，抗折强度彡19MPa，110(TC风冷不破坏次数彡10，抗侵蚀性能优良。本发明以氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液的形式加入到氧化锆微粉造粒料中，保证了氢氧化锆和液态酚醛树脂在原料中的分散均勻性。在烧成过程中，氢氧化锆会分解形成一次粒径仅为20 IOOnm氧化锆，其活性非常高，促进氧化锆滑板材料的烧结，提高了材料的强度；另一方面，一部分游离于氧化锆周围的树脂碳起空间位阻作用，有效地抑制了在烧结过程中氧化锆晶粒的异常长大，有利于提高材料的断裂强度；与此同时，一部分树脂碳进入氧化锆晶格中使单斜氧化锆转变成稳定的四方氧化锆，改善了材料在高温使用过程中的体积稳定性。断裂强度及体积稳定性的增加均有利于提高材料的热震稳定性。因此，本发明的氧化锆质滑板具有断裂强度高、热震稳定性好、抗侵蚀性能优良的特点，使用寿命长，能够满足浇注钙处理钢的需要。
权利要求
1.一种氧化锆质滑板的制备方法，其特征在于将100份质量的氧化锆微粉造粒料和 15 25份质量的氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液混合均勻，困料20 M小时，成型；成型后的坯体在50 60°C条件下干燥8 16小时，在180 240°C保温20 M小时，在烧成温度为1550 1650°C烧成；烧成后经浸油、干馏、打孔和磨制加工，即得氧化锆质滑板。
2.根据权利要求1所述的氧化锆质滑板的制备方法，其特征在于所述的氧化锆微粉造粒料是以部分稳定氧化锆微粉经湿法球磨和喷雾造粒加工而成；部分稳定氧化锆微粉为 Y2O3部分稳定氧化锆微粉、MgO部分稳定氧化锆微粉、MgO-Y2O3部分稳定氧化锆微粉中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的氧化锆质滑板的制备方法，其特征在于所述的氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液的制备方法是将15 25份氢氧化锆粉体、12 18份热固性酚醛树脂和1 2份六次甲基四胺依次加入到60 70份无水乙醇中，在40 60°C搅拌2 4小时。
4.根据权利要求1所述的氧化锆质滑板的制备方法，其特征在于所述的成型为等静压成型。
5.根据权利要求1所述的氧化锆质滑板的制备方法，其特征在于所述的烧成的工艺制度为以1. 0 1. 60C /分钟的速率从室温升至1050°C，再以0. 2 0. 5°C /分钟的速率从 1050°C升至1250°C，以0. 8 1. 2°C /分钟的速率从1050°C升至烧成温度，在烧成温度的条件下保温3 6小时；以0. 8 1. 20C /分钟的速率从烧成温度降至1250°C，以0. 2 0. 50C /分钟的速率从1250°C降至1050°C ；以彡1. 0°C /分钟的速率从1050°C降至室温。
6.根据权利要求1 5项中任一项所述的氧化锆质滑板的制备方法所制备的氧化锆质滑板。
全文摘要
本发明属于耐火材料领域，尤其涉及一种氧化锆质滑板及其制备方法。其技术方案是将100份质量的氧化锆微粉造粒料和15～25份质量的氢氧化锆-树脂-乙醇混合溶液混合均匀，困料20～24小时，成型，成型后的坯体在50～60℃条件下干燥8～16小时，在180～240℃保温20～24小时，在烧成温度为1550～1650℃烧成，烧成后经浸油，干馏，打孔，磨制加工，即得氧化锆质滑板。本发明的氧化锆质滑板具有断裂强度高、热震稳定性好、抗侵蚀性能优良的特点，使用寿命长，能够满足浇注钙处理钢的需要。
文档编号C04B35/66GK102424592SQ20111026963
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者李亚伟, 李淑静, 李远兵, 桑绍柏, 赵雷, 金胜利 申请人:武汉科技大学