一种防水化的氧化锆-氧化钙材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及ＺｒＯ↓［２］－ＣａＯ材料的防水化工艺研究，属合成材料的技术领域。本发明专利技术提供的防水化的ＺｒＯ↓［２］－ＣａＯ材料组分如下：（按重量百分比）ＺｒＯ↓［２］：６０－８０％，ＣａＯ：１０－３８％，ＣａＦ↓［２］：１－５％，ＣｅＯ↓［２］：０－３％，Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］：０－２％，ＳｉＯ↓［２］：１－８％，ＣａＯ.ＳｉＯ↓［２］：１－５％，每百克上述原料添加４－６％的羧甲基纤维素液，在１５００～１６００℃烧结性能良好，在温度降至１１００℃～１４００℃范围内对ＺｒＯ↓［２］－ＣａＯ材料进行热处理（水冷），可得到晶粒细小而致密的显微组织结构，材料不易水化。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ZrO2-CaO材料的防水化工艺研究，属合成材料的
ZrO2-CaO材料是制造功能耐火材料的优质原料，由于CaO本身易吸水而使CaO质材料应用于生产有一定困难。ZrO2-CaO材料多为人工合成，其合成方法多为电熔法或者热压烧结、或者以大于1650℃以上温度烧结。由于生产成本较高、工艺条件复杂电熔法需要电熔设备，投资大，能耗高；热压法设备复杂、生产量少；大于1650℃以上温度烧结在空气气氛中，能耗高、不易达到。本专利技术目的在于克服以上技术的不足、提供一种烧结温度低，不需保护气氛烧成，性能良好的新型防水化的ZrO2-CaO材料及其制备方法。本专利技术提供的防水化的ZrO2-CaO材料组成如下石灰、二氧化锆、氟化钙、氧化铈、三氧化二铁、二氧化硅、氧化钙·氧化硅、羧甲基纤维素液。组份按重量百分比ZrO260-80％；CaO10-38％；CaF21-5％；CeO20-3％；Fe2O30-2％；SiO21-8％；CaO·SiO21-5％；每百克上述原料添加4-6％的羧甲基纤维素液。上述材料的组份以如下比例为佳(重量百分比)ZrO265-70％；CaO20-40％；CaF22-4％；CeO22％；Fe2O31％；SiO23-5％；CaO·SiO22-3％；每百克上述原料添加5％的羧甲基纤维素液。本专利技术的材料是用以下原料合成乳化石灰粉、二氧化锆细粉、氟化钙粉、氧化铈粉、三氧化二铁粉、二氧化硅粉、氧化钙·氧化硅固态，羧甲基纤维素液，所有原料均采用工业纯。本专利技术制备方法包括如下步骤(一)、将活性石灰(CaO≥92％)加适量水乳化，滤去其夹杂，置于110℃的恒温干燥器中将乳化石灰的水分缓慢蒸出至衡重为止。(二)、将烘干的乳化石灰磨细至320目以下，ZrO2，CaO·SiO2，CeO2，CaF2，Fe2O3，SiO2，材料其细度也应在320目以下。(三)、ZrO2细粉、乳化石灰粉、CaF2粉、CeO2粉、Fe2O3粉、SiO2粉、CaO·SiO2固态按比例称好，放入球磨机共磨混匀，备料。(四)、将上述粉料在搅拌机中按每百克加入5％的羧甲基纤维素液，常温常压下混料均匀。(五)、在100MPa压力下，可以压成圆形或其它形状的坯，厚约10～40mm，烘干。(六)、将烘杆的坯体，置于烧结炉内，以1500～1600℃的温度，中性或氧化气氛烧成，并在炉温降至1100～1400℃范围内急冷(水冷)，可制得晶粒细小而致密的显微组织，常温放置不水化的ZrO2-CaO材料。本专利技术所用设备烘箱、球磨机、搅拌机、压机、烧结炉。本专利技术是以石灰和二氧化锆为主要原料，加入既能促进材料合成、又不降低其使用性能的添加剂，烧结温度低于现有烧结温度，不需保护气氛、工艺简单、适合工业化生产；能耗明显低于其他方法，设备投资少、可与其它破粉碎设备通用，生产过程没有人身及环境危害问题。作为一种在冶金行业一种有发展前景的合成材料，它的需求量越来越大，本专利技术解决了工业生产ZrO2-CaO材料的防水化，用它作主要原料制作的冶金连铸用浸入式水口，可消去钢中Al2O3夹杂的堵塞现象，提高水口寿命和铸坯质量，为生产厂及使用厂带来巨大的经济效益。实施例1本专利技术提供的防水化的ZrO2-CaO材料组份如下(重量百分比)乳化石灰粉25％，二氧化锆细粉67％，氟化钙粉2％，氧化铈粉0.5％，三氧化二铁粉0.5％，二氧化硅粉2.5％，氧化钙·氧化硅固态2.5％，每百克上述原料添加5％的羧甲基纤维素液，所有原料均采用工业纯。所得防水化的ZrO2-CaO材料其体积密度为4.52g/cm3；显气孔率10％；主晶相为CaZrO3。实施例2本专利技术提供的防水化的ZrO2-CaO材料组份如下(重量百分比)乳化石灰粉30％，二氧化锆细粉62％，氟化钙粉2％，氧化铈粉1％，三氧化二铁粉1％，二氧化硅粉2％，氧化钙·氧化硅固态2.5％，每百克上述原料添加4.5％的羧甲基纤维素液，所有原料均采用工业纯。所得防水化的ZrO2-CaO材料其体积密度为4.18g/cm3；显气孔率8％；主晶相为CaZrO3。实施例3本专利技术提供的防水化的ZrO2-CaO材料组份如下(重量百分比)乳化石灰粉35％，二氧化锆细粉57.5％，氟化钙粉2％，氧化铈粉1％，三氧化二铁粉0.5％，二氧化硅粉2％，氧化钙·氧化硅固态2.0％，每百克上述原料添加5.5％的羧甲基纤维素，所有原料均采用工业纯。所得防水化的ZrO2-CaO材料其体积密度为4.71g/cm3；显气孔率6％；主晶相为CaZrO3。实施例4①将将活性石灰(CaO≥92％)加适量水乳化，滤去其夹杂，置于110℃的恒温干燥器中将乳化石灰的水分缓慢蒸出至衡重为止。②将烘干的乳化石灰磨细至320目以下，ZrO2，CaO·SiO2，CeO2，CaF2，Fe2O3，SiO2，材料其细度也应在320目以下。③将67％ZrO2细粉、乳化石灰粉25％、2％CaF2粉、25％CeO2粉、0.5％Fe2O3粉、2.5％SiO2粉、2.5％CaO·SiO2固态，放入球磨机共磨混匀，备料。④将上述粉料在搅拌机中按每百克加入5％的羧甲基纤维素液，常温常压下混料均匀。⑤在100MPa压力下，可以压成圆形或其它形状的坯，厚约10～40mm，烘干。⑥将烘杆的坯体，置于烧结炉内，以1500～1600℃的温度，中性或氧化气氛烧成，并在炉温降至1100～1400℃范围内急冷(水冷)，可制得晶粒细小而致密的显微组织，常温放置不水化的ZrO2-CaO材料。权利要求1.一种防水化的氧化锆-氧化钙材料，其特征在于，其组成为石灰、二氧化锆、氟化钙、氧化铈、三氧化二铁、二氧化硅、羧甲基纤维素液，其组份按重量百分比ZrO260-80％；CaO10-38％CaF21-5％CeO20-3％Fe2O30-2％；SiO31-8％；CaO·SiO21-5％；每百克上述原料添加4-6％的羧甲基纤维素液。2.根据权利要求1所述的防水化的氧化锆-氧化钙材料，其特征在于，其组份为(重量百分比)ZrO265-70％CaO20-40％CaF22-4％；CeO22％；Fe2O31％；SiO23-5％CaO·SiO22-3％每百克上述原料添加5％的羧甲基纤维素液。3.一种由权利要求1所述的氧化锆-氧化钙材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤(一)、将活性石灰(CaO≥92％)加适量水乳化，滤去其夹杂，置于110℃的恒温干燥器中将乳化石灰的水分缓慢蒸出至衡重为止。(二)、将烘干的乳化石灰磨细至320目以下，ZrO2，CaO·SiO2，CeO2，CaF2，Fe2O3，SiO2，材料其细度也应在320目以下。(三)、ZrO2细粉、乳化石灰粉、CaF2粉、CeO2粉、Fe2O3粉、SiO2粉、CaO·SiO2按比例称好，放入球磨机共磨混匀，备料。(四)、将上述粉料在搅拌机中按每百克加入5％的羧甲基纤维素液，常温常压下混料均匀。(五)、在100MPa压力下，可以压成圆形或其它形状的坯，厚约10～40mm，烘干。(六)、将烘杆的坯体，置于烧结炉内，以1500～1600℃的温度，中性或氧化气氛烧成，并在炉温降至1100～1400℃范围内急冷(水冷)，可制得晶粒细小而致密的显微组织，常温放置不水化的氧化锆-氧化钙材料。全文摘要本专利技术涉及Zr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防水化的氧化锆－氧化钙材料，其特征在于，其组成为：石灰、二氧化锆、氟化钙、氧化铈、三氧化二铁、二氧化硅、羧甲基纤维素液，其组份按重量百分比：ＺｒＯ↓［２］：６０－８０％；ＣａＯ：１０－３８％；ＣａＦ↓［２］：１－５％；Ｃ ｅＯ↓［２］：０－３％；Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］：０－２％；ＳｉＯ↓［２］：１－８％；ＣａＯ.ＳｉＯ↓［２］：１－５％；每百克上述原料添加４－６％的羧甲基纤维素液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙传水，王建华，梁开明，伊进鸣，孙岭，张兴东，
申请(专利权)人：济南钢铁集团总公司钢铁研究所，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]