[发明专利]一种中间包水口的制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及无机非金属材料领域，尤其是涉及一种中间包水口的制备方法。

背景技术

     水口属于功能耐火材料之一，有控制钢水流量和流速的作用，其性能可直接影响连铸时间。因此水口要具有良好的热稳定性和抗侵蚀性，这就决定了水口制品有气孔率低，致密度高的特点。

锆英石材料是酸性材料，具有耐火度高、线膨胀系数低、热稳定性好、抗冲刷、耐侵蚀的特性，选用锆质材料制造水口具有很长的寿命。目前国内生产水口多采用机压成型，少量采用浇注成型，但机压成型的水口多因混料不均造成组织结构不一致，产品质量不稳定，连铸不连贯导致铸坯质量下降和劳力成本升高，所以，需要选用一种新型的成型方法解决混料不均的问题，以提高产品质量稳定性。

二十世纪九十年代初，美国橡树岭国家重点实验室发明了凝胶注模成型技术，该技术将传统的注浆成型工艺与有机高分子化学相结合，利用有机高分子反应凝胶固化达到成型的目的。其核心是在陶瓷粉料制备的浆料中加入交联剂和单体等化学试剂，混合均匀，浆料注入到模具中，在一定条件下浆料中的有机试剂原位聚合，形成三维结构的胶体，将粉料原位固定在胶体中，达到成型目的。这种成型方法具有净尺寸成型、成型后坯体强度高的优点，该成型技术现已得到广泛应用，在制备异型精密部件中发挥了很大的作用。在已有的有关凝胶注模成型研究中，采用凝胶注模制备多孔陶瓷、陶瓷缸套内衬的工艺方法，以及改善凝胶注模工艺的研究，并未发现将凝胶注模成型方法应用到中间包水口方面的研究。结合凝胶注模工艺成型水口，浇注出的制品组织结构均匀，气孔率低，致密度高，提高产品寿命，并可减少劳动强度，提高生产效率。

发明内容

    本发明的目的是提供一种中间包水口的制备方法。

    本发明的技术方案是：利用凝胶注模成型工艺制备水口。该方案选用一定粒度的粉料做原料，采用湿法成型。可使制品组织结构均匀一致、气孔率低，致密度高，抗侵蚀性好，各项性能可得到进一步提高，并且该成型方法操作简单，便于控制。

一种中间包水口的制备方法，将去离子水、有机单体、交联剂配置成预混液，然后加入锆英石、单斜氧化锆、氧化钙部分稳定氧化锆、氧化钛粉体原料，并加入分散剂、消泡剂，用氨水调节PH至9-10，球磨混合制得分散均匀、流动性好的悬浮浆料；然后在悬浮浆料中加入引发剂和催化剂，搅拌均匀并进行真空除气处理，倒入成型模具中，在一定温度和湿度下使浆料凝胶固化成型；成型坯体经干燥、烧成得到中间包水口。

一种中间包水口的制备方法，利用凝胶注膜方法成型。

一种中间包水口的制备方法，选用的有机单体为丙烯酸胺、羟甲基丙烯酸胺、甲基丙烯酸胺中的一种或两种；交联剂为亚甲基双丙烯酸胺、多已二甲二醇二甲基丙烯酸胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸脂中的一种；引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾；催化剂为四甲基乙二胺；分散剂为聚丙烯酸氨、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸中的一种；消泡剂为有机硅消泡剂或者醇类消泡剂。

一种中间包水口的制备方法，所述的预混液占浆料总质量的4%-20%，预混液中去离子水、有机单体、交联剂的质量比为100：8-40：5－0.5。

一种中间包水口的制备方法，所述的粉体原料的质量百分比为：锆英石40-85﹪，单斜氧化锆15-50﹪，氧化钙部分稳定氧化锆0-10﹪，氧化钛0-1﹪；其中，锆英石粉体的质量百分比为：325目锆英石66.7-100﹪， 600目锆英石0-33.3﹪；单斜氧化锆的质量百分比为：325目单斜氧化锆0-40﹪；4000目单斜氧化锆60-100﹪；氧化钙部分稳定氧化锆粒度为325目，氧化钛粒度为4000目。

一种中间包水口的制备方法，分散剂、消泡剂用量为粉体原料质量的1‰-10‰、0.1‰-10‰。

一种中间包水口的制备方法，引发剂、催化剂加入量为有机单体质量的0.1%-10.0%、0-2%。

一种中间包水口的制备方法，浆料凝胶固化成型温度范围在15－90℃、湿度为55%-95%。

一种中间包水口的制备方法，坯体干燥环境温度为15－100℃、湿度为40%-95% RH。

一种中间包水口的制备方法，坯体在氧化气氛炉中1500-1650℃保温2-5个小时烧成。

一种中间包水口的制备方法，具体工艺步骤包括：

配制浆料

    (1)：将去离子水、有机单体、交联剂配制成预混液，去离子水、有机单体和交联剂质量比100：8－40：5－0.5；