[發明專利]一種高熱震超高溫氧化鋯制品的低溫制造方法

有效

• 申請號: 200910064480.7
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101503304A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 譚清華;耿可明;吳愛軍;朱德先;張濤;胡飄;王晗;張亞棟;石鵬坤
• 申請（專利權）人: 中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/482;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所
• 代理人: 盧洪方

技術領域

本發明涉及一種應用于特種金屬超高溫熔煉、超高溫燒成以及用于超細金屬粉體 制造的高熱震氧化鋯制品的低溫制造方法。

背景技術

目前使用的氧化鋯耐火材料多采用傳統的生產工藝生產，即以電熔穩定氧化鋯砂 和電熔穩定氧化鋯細粉為原料在高溫下燒成重質氧化鋯耐火材料，或以電熔穩定氧化 鋯空心球和電熔穩定氧化鋯細粉為原料，經振動加壓成型后，于1800℃高溫下燒成隔 熱型的輕質氧化鋯空心球制品。然而，氧化鋯空心球之間，氧化鋯砂顆粒之間多呈點 結合，很難形成網絡交錯、相互鑲嵌的高強網絡結構，顆粒之間結合力差，導致該材 料抵抗熱應力的能力較小，經受溫度急變時容易開裂，熱震穩定性很差，不適應超高 溫熔煉或燒成設備間歇式運行、溫度波動大的操作條件要求，在使用過程中氧化鋯制 品容易斷裂、剝落損毀嚴重，爐襯壽命較低，同時也對生產材料產生污染，這一不足 造成生產運行成本高、能耗高。因此，研究開發一種具有高熱震穩定性、抗滲透侵蝕 能力強、并能在低溫下燒成的氧化鋯耐火材料是超高溫熔煉、超高溫燒成工藝的迫切 需求，對正在迅速發展的超高溫行業節能減排，節約成本具有十分重要的意義。

近些年發展起來的溶膠-凝膠技術、納米技術、微孔和超微孔技術、氧化鋯相變增 韌等新技術在改善耐火材料的性能，特別是熱震穩定性、高溫穩定性、抗滲透性上顯 示出十分有效的效果。采用上述新工藝、新技術開發高熱震穩定性的超高溫氧化鋯制 品將是未來發展的趨勢。

發明內容

為了實現國家提倡的節能減排，節約成本的戰略目標，克服現有氧化鋯制品熱震 穩定性能差，使用中易開裂、剝落損毀問題，本發明提出一種低溫合成，抗熱震性能 好，強度高，能長期在超高溫環境下使用的高純氧化鋯制品的低溫制造方法，使采用 該方法制造的氧化鋯制品具有高熔點、高溫穩定、熱震穩定性高、耐壓強度高、熱膨 脹率低及與多數高溫熔體不浸潤且隔熱效果好等優點，能長期在2200℃以上的超高溫 環境中使用。

本發明為完成其發明任務所采用的技術方案是：在氧化鋯制品的骨料和基質中分 別采用不同種類的穩定劑，并嚴格控制穩定劑的加入量，使制品中氧化鋯的單斜相、 四方相和立方相比列適中，以起到相變增韌的效果；引入具有一定活性的添加劑，促 進制品的燒結；并以含鋯的溶液作結合劑，經球磨、混練、成型、干燥及高溫燒成后 制得本發明所述的鋯熱震的超高溫氧化鋯制品。

本發明所述的高熱震穩定性超高溫氧化鋯制品的組成(質量百分比)和燒成制度：

作為骨料，0～3mm的電熔氧化鋯顆粒或電熔氧化鋯空心球占制品總重的55～ 75wt％，以CaO作穩定劑，穩定劑在骨料中的總含量為3.4～4.2wt％。

作為基質，＜47μm的電熔氧化鋯細粉占制品總重的25～45wt％，穩定劑可以是 Y₂O₃，也可以是復合穩定劑(CaO+Y₂O₃)、(CaO+MgO)及(MgO+Y₂O₃)中的一 種，穩定劑占氧化鋯細粉總含量的3.2～5.2wt％。

作為外加添加劑，粒度＜5μm?Y₂O₃細粉為制品總重的0.1～0.9wt％。

作為含鋯的結合劑，可以是ZrO₂溶膠、ZrOCl₂溶液中的一種，也可以是木質素磺 酸鹽、酚醛樹脂中的一種和ZrOCl₂溶液的組合，外加結合劑的加入量為制品總重量的 2.0～5.5wt％。

氧化鋯制品的燒成溫度為：1630～1700℃。

根據上述技術方案所達到的技術指標是：ZrO₂+穩定劑≥99.20％(按重量計)，重質 氧化鋯制品的體積密度≥4.7g/cm³，常溫耐壓強度≥70MPa，抗熱震性(1100℃-水冷) ＞30次，荷重軟化溫度(0.2MPa)＞1700℃；輕質氧化鋯制品的體積密度≤2.8g/cm³， 常溫耐壓強度≥25MPa，抗熱震性(1100℃-水冷)≥10次，荷重軟化溫度(0.2MPa) ＞1700℃。