專利名稱：：ZrO₂陶瓷高爐風(fēng)口襯套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及耐火陶瓷材料類，具體地說，本發(fā)明涉及高爐煉鐵中使用的一種Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套。
背景技術(shù)：
：高爐風(fēng)口襯套可以有效調(diào)節(jié)高爐鼓風(fēng)動(dòng)能和氣流分布，改善煤氣能量利用，同時(shí)還有利于保護(hù)高爐風(fēng)口，提高入爐鼓風(fēng)溫度。作為高爐重要組成部分的風(fēng)口襯套，為連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備，不能在生產(chǎn)過程中更換，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重破損情況，唯一的辦法就是休風(fēng)更換，這就增加了高爐休風(fēng)率，給高爐的穩(wěn)定高產(chǎn)帶來不利影響。因此，襯套的實(shí)際使用壽命對(duì)高爐生產(chǎn)至關(guān)重要，國(guó)內(nèi)外高爐工作者一直探索使用更加長(zhǎng)壽的風(fēng)口襯套，但尚未得到較好的解決。目前高爐風(fēng)口襯套材質(zhì)為碳化硅質(zhì)、高鋁質(zhì)及SiC加鋼纖維質(zhì)等。在高爐風(fēng)口前端高溫環(huán)境和氧化氣氛下，SiC或鋼纖維易發(fā)生下述氧化反應(yīng)SiC+02—Si02+C02Fe+02—FeO或Fe+02—Fe203Si02和鐵氧化物FexOy及Al203等化合物，如遇上高爐渣及爐內(nèi)的堿金屬蒸汽等，將生成熔點(diǎn)僅為1200130(TC的低熔點(diǎn)化合物Cao.54FeL46Si04及(Ca,Na)(Si,Al)408等，使高爐風(fēng)口襯套材料的熔點(diǎn)降低，易受熔蝕。同時(shí)，SiC在氧化過程中生成的C02氣體不斷從材料內(nèi)部排出，致使材料氣孔率增加，結(jié)構(gòu)疏松，在高速氣流的沖刷作用下加速了侵蝕。針對(duì)現(xiàn)有高爐風(fēng)口襯套存在的問題，本發(fā)明者通過使用氧化鋁、氧化鋯，并加入適量的復(fù)合添加劑，設(shè)計(jì)出了一種Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套，該高爐風(fēng)口襯套包含下述化學(xué)成分A1203:54.5~98wt%;Zr02:1.8~36,4wt%;Y203，MgO及硅酸鹽組成的復(fù)合添加劑0.2~9.1wt%。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中所述高爐風(fēng)口襯套包含下述化學(xué)成分A1203:80~85wt%;Zr02:9~14wt%;Y203，MgO及硅酸鹽組成的復(fù)合添加劑5~8wt%。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中所述硅酸鹽為3CaOSi02、2CaOSi02和2CaOAl203.Si02的混合物，其成分配比為30~65wt%:20~40wt%:15~35wt%。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中在所述復(fù)合添加劑中，Y203、MgO及硅酸鹽的摩爾比為1:2~3:2.5-5。本發(fā)明主要利用氧化鋁高強(qiáng)度、耐高溫、耐磨的良好性能，作為風(fēng)口襯套的主要基質(zhì)，但氧化鋁陶瓷燒結(jié)溫度高易引起晶粒長(zhǎng)大及殘余氣孔聚集，使材料氣密性變差及力學(xué)性能下降。而Zr02具有較高的斷裂韌性，很好的彎曲強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及良好的耐磨性和抗侵蝕性能，且熔點(diǎn)較高，是很好的陶瓷材料。通過加入氧化鋯相變?cè)鲰g，可以使氧化鋁基體材料性能獲得較大幅度改善，同時(shí)引入的氧化鋯顆粒還可以起到抑制氧化鋁晶粒長(zhǎng)大的作用。本發(fā)明為了消除Zr02升溫時(shí)相變產(chǎn)生體積變化所帶來的破壞作用，，在Zr02中加入適量立方晶型氧化物，這類氧化物的金屬離子半徑與Zr"相差不大，如￥203、MgO等，在高溫?zé)Y(jié)時(shí)它們將與Zr02形成立方固熔體，消除了單斜相與四方相的轉(zhuǎn)變，得到穩(wěn)定的Zr02陶瓷。本發(fā)明在復(fù)合添加劑中加入硅酸鹽物質(zhì)，是為了使制品有良好的初期強(qiáng)度和適當(dāng)降低燒成溫度。本發(fā)明的Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套通過以下方法制成將粒徑《3mm的各種原料粉料按比例配料，混勻，然后將SM和SN速效減水劑溶于水后加入其中混勻，混勻時(shí)間約為10min，加水量為6%~8%。采用澆注料振動(dòng)成型，振動(dòng)時(shí)間為5~6min。成型后的襯套經(jīng)過干燥后脫模，生坯經(jīng)養(yǎng)護(hù)處理后送高溫?zé)Y(jié)用，160(TC常壓燒成，燒成時(shí)間為18h，保溫時(shí)間4h。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明的Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套具有較好的抗氧化性和耐高溫性能，平均天侵蝕率為0.18%,較現(xiàn)用碳化硅風(fēng)口襯套的平均天侵蝕率0.29%下降38%，即延長(zhǎng)風(fēng)口壽命38%，如現(xiàn)有風(fēng)口襯套使用3個(gè)月，則本發(fā)明高爐風(fēng)口襯套的使用期》4月，確保了高爐生產(chǎn)效益最大化。圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套SEM圖像。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套XRD圖譜。具體實(shí)施方式以下用實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。這些實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施方式的描述，并不對(duì)本發(fā)明的范圍有任何限制。實(shí)施例1按表1所示的化學(xué)成分進(jìn)行配料，各種原料粉料粒徑《3mm，混勻，然后將SM和SN速效減水劑溶于水后加入其中混勻，混勻時(shí)間約為10min，加水量為6%~8%。采用澆注料振動(dòng)成型，振動(dòng)時(shí)間為56min。成型后的襯套經(jīng)過干燥后脫模，生坯經(jīng)養(yǎng)護(hù)處理后送高溫?zé)Y(jié)用，160(TC常壓燒成，燒成時(shí)間為18h，保溫時(shí)間4h。從圖1的SEM圖像可以看到，不同粒度的Al203為高爐風(fēng)口襯套的主要基質(zhì)，白色Zr02均勻分布其中。實(shí)施例2-7實(shí)施步驟同實(shí)施例1。表1本發(fā)明實(shí)施例1-7的Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套化學(xué)成分配比<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1-7的Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表2。表2本發(fā)明實(shí)施例1-7的Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套性能測(cè)試結(jié)果氣孔率抗壓強(qiáng)度抗折強(qiáng)度抗熱震(%)(MPa)(MPa)(次)實(shí)施例124,0568.9012.5011實(shí)施例224.2065.8011.2010實(shí)施例324.5067.1011.5010實(shí)施例424.0070.3012.2011實(shí)施例524.2872.5011.0010實(shí)施例623.8073.5011.0510實(shí)施例723.9573.9011.1010權(quán)利要求1、一種ZrO2陶瓷高爐風(fēng)口襯套，其特征在于，所述高爐風(fēng)口襯套包含下述化學(xué)成分Al2O354.5～98wt％；ZrO21.8～36.4wt％；Y2O3、MgO及硅酸鹽組成的復(fù)合添加劑0.2～9.1wt％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套，其特征在于，所述高爐風(fēng)口襯套包含下述化學(xué)成分A1203:80~85wt%;Zr02:9~14wt%;Y203、MgO及硅酸鹽組成的復(fù)合添加劑5~8wt%。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套，其中所述硅酸鹽為3CaOSi02、2CaO'Si02和2CaO'AI203'Si02的混合物，其成分配比為30~65wt%:20~40wt%:15~35wt%。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的Zr02陶瓷高爐風(fēng)口襯套，其特征在于，在所述復(fù)合添加劑中，Y203、MgO及硅酸鹽的摩爾比為1:2~3:2.5~5。全文摘要本發(fā)明提供了一種ZrO₂陶瓷高爐風(fēng)口襯套，該風(fēng)口襯套是以工業(yè)用ZrO₂和Al₂O₃為原料，加入適量的Y₂O₃、MgO及硅酸鹽復(fù)合添加劑制成，其材料組成的質(zhì)量配比為Al₂O₃54.5～98％、ZrO₂1.8～36.4％、Y₂O₃，MgO及硅酸鹽組成的復(fù)合添加劑0.2～9.1％。本發(fā)明的ZrO₂陶瓷高爐風(fēng)口襯套具有較好的抗氧化性和耐高溫性能，從而延長(zhǎng)了其使用壽命，確保了高爐生產(chǎn)效益最大化。文檔編號(hào)C04B35/66GK101628817SQ20081004065公開日2010年1月20日申請(qǐng)日期2008年7月17日優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日發(fā)明者張永忠,張龍來,強(qiáng)王,飛路,龍世剛申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司;安徽工業(yè)大學(xué)