[发明专利]刚玉斜锆石共析体复合定径水口内层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有关钢铁冶金工业中连续铸造中间包用控制钢水流量的装置的制备，具体是一种刚玉斜锆石共析体复合定径水口内层的制备方法。

背景技术

定径水口是指安装在连续铸造中间包底部的一种高温结构陶瓷制作的功能器件。其主要作用是中间包钢水静压力基本维持不变，钢水通过定径水口流入结晶器，结晶器通过大流量水冷，带走钢液凝固时放出的热量，使钢水凝固成坯。由于结晶器水冷带走的热量有限，因而，单位时间内流入结晶器的钢液数量必须在一定范围之内。定径水口的孔径愈大，单位时间流入结晶器钢液数量愈多，选择合适的孔径制成中间包用水口，即为定径水口。定径水口失效的主要原因，一是由于钢水流动过程中的冲刷、侵蚀造成扩径，使流入结晶器的钢水凝固放出的热量大于结晶器冷却水所能带走的热量而退出使用；二是初次使用时，与钢水接触温度急剧上升，由于急冷急热而造成开裂报废。

复合定径水口是指水口由两部分不同材质复合、镶嵌制成。一般外部为价格较低材料，内层与钢水接触部位为价位较高的材料。与整体定径水口相比，复合的主要原因是为了在不影响使用寿命的前提下降低生产成本。

复合定径水口的外形变化不大。孔径大小由使用单位确定。提高使用寿命的关键是镶嵌内层材质的改进。

目前国内外生产的整体式定径水口多为锆英石质；复合定径水口外部材料多为高铝质，复合内层为氧化锆质，其氧化锆的含量(wt％)一般为95％左右，实际使用寿命为10小时左右。使用寿命短的主要原因是抗侵蚀性能差、“扩径”较快，使用时钢、渣中的其他元素与氧化锆形成低熔点氧化物，熔融温度降低。目前国内氧化锆复合定径水口内层的烧成温度一般在1700℃～1720℃，为了降低烧结温度，在复合定径水口复合内层制备时添加烧结剂。所添加的烧结剂实际上是低熔物，在烧制过程中烧结剂与氧化锆形成低熔相，复合定径水口复合内层形成陶瓷结合。实际使用中，低熔相首先被侵蚀，突出的四方氧化锆相在失去结合相后，被钢水冲刷进入钢液中，形成钢中的非金属夹杂相。四方氧化锆相未发挥其高熔点、高抗侵蚀性的优良性能，从而造成复合定径水口复合内层使用寿命短。

目前中间包用耐火材料吨钢承包价格中中间包涂料所占比重最大，约占50％左右。而随着引进技术的消化及原材料质量的提高，目前中间包涂料使用寿命已由原来使用寿命为6-8小时的硅质绝热板发展为使用寿命为16-20小时的湿法涂抹料，进而发展为目前多采用的使用寿命为30-40小时以上的干式振动料，即中间包除过定径水口以外，其余材料使用寿命均达30-40小时以上，使用寿命为10小时左右的定径水口已成为制约整个中间包使用寿命的瓶颈。

为了降低中间包吨钢生产成本，在中间包定径水口使用部位增加了一种装置---中间包定径水口快换机构。当第一个定径水口使用6-8小时之后，用液压装置强行滑动推入第二个水口；如此下去，以维持整个中间包连续工作30小时以上。

中间包定径水口快换机构带来的问题是生产工艺复杂，设备结构及操作复杂，含铬工业废弃物数量增加，生产成本增加。在中间包吨钢总体承包价格中，仅中间包定径水口快换机构就占总体承包价格的三分之一左右。因此，生产长寿命复合定径水口，复合定径水口与中间包使用寿命同步，是降低生产成本，解决中间包定径水口快换机构带来诸多问题的关键。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种刚玉斜锆石共析体复合定径水口内层的制备方法，该方法制得的刚玉斜锆石共析体复合定径水口内层，使用寿命可达23小时。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种刚玉斜锆石共析体复合定径水口内层的制备方法，其特征在于，按照下列步骤进行：

1)ZrO₂-Al₂O₃复合粉制备

取按重量百分比取ZrOCl₂.8H₂O∶Al(NO₃)₃.9H₂O∶Y(NO₃)₃＝50～85∶15～50∶1～3，制备母液，母液浓度0.5-2.0Mol/L，加入物料总重量1.2％的分散剂，NH4(OH)正滴定，搅拌至PH＝7～10，制得凝胶；

将凝胶陈化9h～16h，-0.095MPa真空吸滤，去离子水洗涤至硝酸银检测不到Cl^-为止；