一种连铸用定径水口的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种连铸用定径水口的制备方法，该定径水口的原料以重量分数计由下列组份组成：0.5-5μm单斜氧化锆26-28份，6μm-25μm单斜氧化锆38-42份，26-60μm单斜氧化锆16-18份，氧化镁稳定氧化锆6-8份，ZrO2-Al2O3复合材料4-6份，所述制备方法包括如下步骤：1)ZrO2-Al2O3复合材料制备；2）制备氧化镁稳定氧化锆；3)混合研磨，等静压成型并干燥；4)在1740℃-1760℃条件下分两步烧结，先在1740℃条件下烧结2小时，然后随炉冷却至1300℃以下，产生内部微裂纹，再升温至1760℃，烧结4-5h即得。
【专利说明】一种连铸用定径水口的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种连铸用定径水口的制备方法。
【背景技术】
[0002]在炼钢设备中，用于浇注钢水的定径水口设在连铸中间包的下部。定径水口的安装过程是:首先把水口和高铝外套用耐火胶泥粘接，组成复合式定径水口，然后安装在中间包下部出钢口座砖内。生产时，钢液由钢包流进中间包，经定径水口流向连铸结晶器。用95% -ZrO2 (氧化锆)制成的定径水口耐钢液冲刷、抗侵蚀性较好，在使用过程中能较长时间保持孔径稳定，使钢液流向结晶器的速`度较为稳定。
[0003]氧化锆为多晶材料，其晶体有三种变体，即单斜晶、四方晶和立方晶。从室温到850°C单斜晶ZrO2是稳定的，但在850~1170°C时发生单斜晶到四方晶的转变，1170~2370°C发生四方晶到立方晶转变，属典型的马氏体相变，表现为无扩散反应、高温相变和热滞现象，位移转变发生在冷却和加热之间的滞后温度区。在这种过程中出现的压应力和拉应力，不能被基质的弹性变形和塑性变形抵消，结构就会出现一系列的裂纹。这两种转变都是可逆的，总的体积变化为8 %左右。
[0004]现在一般使用的95% -ZrO2定径水口都是使用电熔稳定氧化锆为主要原料，按照一定配比，加入少量的电熔单斜氧化锆或脱硅氧化锆，采用有机结合剂，压制成型，经1700~1800°C烧成。这种生产方式主要存在以下不足:
[0005]—是产品质量不太稳定。这是因为用来生产稳定氧化错的原料质量是不断波动的。在生产过程中工艺的控制变化也对电熔稳定氧化锆质量有一定影响。所以同一厂家生产的同批次定径水口在使用过程中其使用寿命长短不一，甚至会出现炸裂现象。
[0006]二是产品比较难于烧结。使用稳定电熔氧化锆的烧结温度较高，一般经1750~1800°C烧成，产品的物理性能为:体积密度4.60~4.90g/cm3,显气孔率16~20%。经1700°C烧成的95% -ZrO2定径水口的物理性能一般为:体积密度4.20~4.50g/cm3,显气孔率18~26%，由于这种95% -ZrO2定径水口体积密度较低，显气孔率较高，不耐钢液冲刷和侵蚀，使用过程中水口扩径严重，使用寿命较短。
[0007]三是产品原料成本高。按现行价，氧化钙稳定的电熔氧化锆为4.5~4.8万元/吨；氧化镁稳定的电熔氧化锆6.4万元/吨，且市场很难买到；氧化钇稳定的电熔氧化锆更是超过了 7.5万元/吨；而单斜电熔氧化锆仅为3.1~3.5万元/吨。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提出一种连铸用定径水口的制备方法，该水口可提高定径水口的稳定性和延长寿命。
[0009]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0010]一种连铸用定径水口的制备方法，该定径水口的原料以重量分数计由下列组份组成:0.5-5 μ m单斜氧化锆26-28份，6 μ m-25 μ m单斜氧化锆38-42份，26-60 μ m单斜氧化锆16-18份，氧化镁稳定氧化锆6-8份，ZrO2-Al2O3复合材料4_6份，所述制备方法包括如下步骤:
[0011]DZrO2-Al2O3 复合材料制备:按重量百分比取 ZrOCl2.8H20: Al (NO3) 3.9H20 =90: 10，制备母液，母液浓度1.0-2.0Mol/L，加入物料总重量1.2%的分散剂，NH4OH正滴定，搅拌至pH = 7-10,制得复合凝胶；将复合凝胶陈化18h-24h，0.095MPa真空吸滤，去离子水洗涤至硝酸银检测不到Cl—为止；然后在500°C条件下反应2h，温度升至700°C，反应IOh,反应完成后脱胶，制得ZrO2-Al2O3复合材料，其中氧化锆含量大于70% ；
[0012]2)制备氧化镁稳定氧化锆:按氧化镁3%的比例采用常规方法制备氧化镁稳定氧化锆；
[0013]3)将第I)步制备的ZrO2-Al2O3复合材料和第2)步制备的氧化镁稳定氧化锆以及单斜氧化锆按照粒度及含量配比混合，共磨18-22小时，等静压成型，120-130°C条件下干燥 24h ；
[0014]4)在1740°C -1760°C条件下分两步烧结，先在1740°C条件下烧结2小时，然后随炉冷却至1300°C以下，产生内部微裂纹，再升温至1760°C，烧结4-5h即得。
[0015]本发明具有如下有益效果:
[0016]1)采用本发明的方法制得连铸用定径水口，氧化锆含量大于90%，氧化锆氧化镁和氧化铝的总含量大于96%，体积密度为4.65g/cm3-4.75g/cm3,冷态耐压强度≥1050MPa，显孔率低于8%。
[0017]2)整个连铸过程中，拉速平稳，水口扩径较小，使用寿命延长，实际应用中均超过18小时，并且水口无炸裂，使用寿命提高一倍以上。
【具体实施方式】
[0018]实施例一
[0019]一种连铸用定径水口的制备方法，该定径水口的原料以重量分数计由下列组份组成:0.5-5 μ m单斜氧化错26份,6 μ m-25 μ m单斜氧化错42份,26-60 μ m单斜氧化错16份，氧化镁稳定氧化锆8份，ZrO2-Al2O3复合材料4份，所述制备方法包括如下步骤:
[0020]DZrO2-Al2O3 复合材料制备:按重量百分比取 ZrOCl2.8H20: Al (NO3) 3.9H20 =90: 10，制备母液，母液浓度1.0Mol/L，加入物料总重量1.2%的分散剂，NH4OH正滴定，搅拌至pH = 7-10,制得复合凝胶；将复合凝胶陈化18h，0.095MPa真空吸滤，去离子水洗涤至硝酸银检测不到Cl—为止；然后在500°C条件下反应2h，温度升至700°C，反应10h，反应完成后脱胶，制得ZrO2-Al2O3复合材料，其中氧化锆含量大于70% ；
[0021]2)制备氧化镁稳定氧化锆:按氧化镁3%的比例采用常规方法制备氧化镁稳定氧化锆；
[0022]3)将第I)步制备的ZrO2-Al2O3复合材料和第2)步制备的氧化镁稳定氧化锆以及单斜氧化锆按照粒度及含量配比混合，共磨18小时，等静压成型，130°C条件下干燥24h ；
[0023]4)在1740°C -1760°C条件下分两步烧结，先在1740°C条件下烧结2小时，然后随炉冷却至1300°C以下，产生内部微裂纹，再升温至1760°C，烧结4h即得。
[0024]实施例二
[0025]一种连铸用定径水口的制备方法，该定径水口的原料以重量分数计由下列组份组成:0.5-5 μ m单斜氧化锆28份，6 μ m-25 μ m单斜氧化锆38份，26-60 μ m单斜氧化锆18份，氧化镁稳定氧化锆6份，ZrO2-Al2O3复合材料6份，所述制备方法包括如下步骤:
[0026]DZrO2-Al2O3 复合材料制备:按重量百分比取 ZrOCl2.8H20: Al (NO3) 3.9H20 =90: 10，制备母液，母液浓度2.0Mol/L，加入物料总重量1.2%的分散剂，NH4OH正滴定，搅拌至pH = 7-10，制得复合凝胶；将复合凝胶陈化24h，0.095MPa真空吸滤，去离子水洗涤至硝酸银检测不到Cl—为止；然后在500°C条件下反应2h，温度升至700°C，反应10h，反应完成后脱胶，制得ZrO2-Al2O3复合材料，其中氧化锆含量大于70% ；
[0027]2)制备氧化镁稳定氧化锆:按氧化镁3%的比例采用常规方法制备氧化镁稳定氧化锆；
[0028]3)将第I)步制备的ZrO2-Al2O3复合材料和第2)步制备的氧化镁稳定氧化锆以及单斜氧化锆按照粒度及含量配比混合，共磨22小时，等静压成型，120°C条件下干燥24h ；
[0029]4)在1740°C -1760°C条件下分两步烧结，先在1740°C条件下烧结2小时，然后随炉冷却至1300°C以下，产生内部微裂纹，再升温至1760°C，烧结5h即得。
[0030]实施例三
[0031]一种连铸用定径水口的制备方法，该定径水口的原料以重量分数计由下列组份组成:0.5-5 μ m单斜氧化锆27份，6 μ m-25 μ m单斜氧化锆40份，26-60 μ m单斜氧化锆17份，氧化镁稳定氧化锆7份，ZrO2-Al2O3复合材料5份，所述制备方法包括如下步骤:
[0032]DZrO2-Al2O3 复合材料制备:按重量百分比取 ZrOCl2.8H20: Al (NO3) 3.9H20 =90: 10，制备母液，母 液浓度1.5Mol/L，加入物料总重量1.2%的分散剂，NH4OH正滴定，搅拌至pH = 7-10,制得复合凝胶；将复合凝胶陈化21h，0.095MPa真空吸滤，去离子水洗涤至硝酸银检测不到Cl—为止；然后在500°C条件下反应2h，温度升至700°C，反应10h，反应完成后脱胶，制得ZrO2-Al2O3复合材料，其中氧化锆含量大于70% ；
[0033]2)制备氧化镁稳定氧化锆:按氧化镁3%的比例采用常规方法制备氧化镁稳定氧化锆；
[0034]3)将第I)步制备的ZrO2-Al2O3复合材料和第2)步制备的氧化镁稳定氧化锆以及单斜氧化锆按照粒度及含量配比混合，共磨21小时，等静压成型，125°C条件下干燥24h ；
[0035]4)在1740°C -1760°C条件下分两步烧结，先在1740°C条件下烧结2小时，然后随炉冷却至1300°C以下，产生内部微裂纹，再升温至1760°C，烧结4.5h即得。
【权利要求】
1.一种连铸用定径水口的制备方法，其特征在于，该定径水口的原料以重量分数计由下列组份组成:0.5-5 μ m单斜氧化锆26-28份，6 μ m-25 μ m单斜氧化锆38-42份，26-60 μ m单斜氧化锆16-18份，氧化镁稳定氧化锆6-8份，ZrO2-Al2O3复合材料4_6份，所述制备方法包括如下步骤:
1)ZrO2-Al2O3 复合材料制备:按重量百分比取 ZrOCl2.8H20: Al (NO3) 3.9H20 = 90: 10，制备母液，母液浓度1.0-2.0Mol/L，加入物料总重量1.2%的分散剂，NH4OH正滴定，搅拌至pH = 7-10，制得复合凝胶；将复合凝胶陈化18h-24h，0.095MPa真空吸滤，去离子水洗涤至硝酸银检测不到Cl—为止；然后在500°C条件下反应2h，温度升至700°C，反应10h，反应完成后脱胶，制得ZrO2-Al2O3复合材料，其中氧化锆含量大于70% ； 2)制备氧化镁稳定氧化锆:按氧化镁3%的比例采用常规方法制备氧化镁稳定氧化锆； 3)将第I)步制备的ZrO2-Al2O3复合材料和第2)步制备的氧化镁稳定氧化锆以及单斜氧化锆按照粒度及含量配比混合，共磨18-22小时，等静压成型，120-130°C条件下干燥24h ； 4)在1740°C-1760°C条件下分两步烧结，先在1740°C条件下烧结2小时，然后随炉冷却至1300°C以下，产生内部微裂纹，再升温至1760`°C，烧结4-5h即得。
【文档编号】C04B35/622GK103771853SQ201210406024
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月22日 优先权日:2012年10月22日
【发明者】沈志坚 申请人:无锡申佳液压科技有限公司