专利名称：：ZrO<sub>2</sub>陶瓷高炉风口衬套的制作方法
技术领域：
：本发明涉及耐火陶瓷材料类，具体地说，本发明涉及高炉炼铁中使用的一种Zr02陶瓷高炉风口衬套。
背景技术：
：高炉风口衬套可以有效调节高炉鼓风动能和气流分布，改善煤气能量利用，同时还有利于保护高炉风口，提高入炉鼓风温度。作为高炉重要组成部分的风口衬套，为连续性生产设备，不能在生产过程中更换，一旦出现严重破损情况，唯一的办法就是休风更换，这就增加了高炉休风率，给高炉的稳定高产带来不利影响。因此，衬套的实际使用寿命对高炉生产至关重要，国内外高炉工作者一直探索使用更加长寿的风口衬套，但尚未得到较好的解决。目前高炉风口衬套材质为碳化硅质、高铝质及SiC加钢纤维质等。在高炉风口前端高温环境和氧化气氛下，SiC或钢纤维易发生下述氧化反应SiC+02—Si02+C02Fe+02—FeO或Fe+02—Fe203Si02和铁氧化物FexOy及Al203等化合物，如遇上高炉渣及炉内的碱金属蒸汽等，将生成熔点仅为1200130(TC的低熔点化合物Cao.54FeL46Si04及(Ca,Na)(Si,Al)408等，使高炉风口衬套材料的熔点降低，易受熔蚀。同时，SiC在氧化过程中生成的C02气体不断从材料内部排出，致使材料气孔率增加，结构疏松，在高速气流的冲刷作用下加速了侵蚀。针对现有高炉风口衬套存在的问题，本发明者通过使用氧化铝、氧化锆，并加入适量的复合添加剂，设计出了一种Zr02陶瓷高炉风口衬套，从而完成了本发明。本发明的目的在于提供一种Zr02陶瓷高炉风口衬套。
发明内容本发明提供了一种Zr02陶瓷高炉风口衬套，该高炉风口衬套包含下述化学成分A1203:54.5~98wt%;Zr02:1.8~36,4wt%;Y203，MgO及硅酸盐组成的复合添加剂0.2~9.1wt%。在一个优选实施方式中所述高炉风口衬套包含下述化学成分A1203:80~85wt%;Zr02:9~14wt%;Y203，MgO及硅酸盐组成的复合添加剂5~8wt%。在一个优选实施方式中所述硅酸盐为3CaOSi02、2CaOSi02和2CaOAl203.Si02的混合物，其成分配比为30~65wt%:20~40wt%:15~35wt%。在一个优选实施方式中在所述复合添加剂中，Y203、MgO及硅酸盐的摩尔比为1:2~3:2.5-5。本发明主要利用氧化铝高强度、耐高温、耐磨的良好性能，作为风口衬套的主要基质，但氧化铝陶瓷烧结温度高易引起晶粒长大及残余气孔聚集，使材料气密性变差及力学性能下降。而Zr02具有较高的断裂韧性，很好的弯曲强度、抗拉强度及良好的耐磨性和抗侵蚀性能，且熔点较高，是很好的陶瓷材料。通过加入氧化锆相变增韧，可以使氧化铝基体材料性能获得较大幅度改善，同时引入的氧化锆颗粒还可以起到抑制氧化铝晶粒长大的作用。本发明为了消除Zr02升温时相变产生体积变化所带来的破坏作用，，在Zr02中加入适量立方晶型氧化物，这类氧化物的金属离子半径与Zr"相差不大，如￥203、MgO等，在高温烧结时它们将与Zr02形成立方固熔体，消除了单斜相与四方相的转变，得到稳定的Zr02陶瓷。本发明在复合添加剂中加入硅酸盐物质，是为了使制品有良好的初期强度和适当降低烧成温度。本发明的Zr02陶瓷高炉风口衬套通过以下方法制成将粒径《3mm的各种原料粉料按比例配料，混匀，然后将SM和SN速效减水剂溶于水后加入其中混匀，混匀时间约为10min，加水量为6%~8%。采用浇注料振动成型，振动时间为5~6min。成型后的衬套经过干燥后脱模，生坯经养护处理后送高温烧结用，160(TC常压烧成，烧成时间为18h，保温时间4h。本发明的有益效果为本发明的Zr02陶瓷高炉风口衬套具有较好的抗氧化性和耐高温性能，平均天侵蚀率为0.18%,较现用碳化硅风口衬套的平均天侵蚀率0.29%下降38%，即延长风口寿命38%，如现有风口衬套使用3个月，则本发明高炉风口衬套的使用期》4月，确保了高炉生产效益最大化。图1为本发明实施例1的Zr02陶瓷高炉风口衬套SEM图像。图2为本发明实施例1的Zr02陶瓷高炉风口衬套XRD图谱。具体实施方式以下用实施例结合附图对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。实施例1按表1所示的化学成分进行配料，各种原料粉料粒径《3mm，混匀，然后将SM和SN速效减水剂溶于水后加入其中混匀，混匀时间约为10min，加水量为6%~8%。采用浇注料振动成型，振动时间为56min。成型后的衬套经过干燥后脱模，生坯经养护处理后送高温烧结用，160(TC常压烧成，烧成时间为18h，保温时间4h。从图1的SEM图像可以看到，不同粒度的Al203为高炉风口衬套的主要基质，白色Zr02均匀分布其中。实施例2-7实施步骤同实施例1。表1本发明实施例1-7的Zr02陶瓷高炉风口衬套化学成分配比<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>对本发明实施例1-7的Zr02陶瓷高炉风口衬套进行性能测试，测试结果见表2。表2本发明实施例1-7的Zr02陶瓷高炉风口衬套性能测试结果气孔率抗压强度抗折强度抗热震(%)(MPa)(MPa)(次)实施例124,0568.9012.5011实施例224.2065.8011.2010实施例324.5067.1011.5010实施例424.0070.3012.2011实施例524.2872.5011.0010实施例623.8073.5011.0510实施例723.9573.9011.1010权利要求1、一种ZrO2陶瓷高炉风口衬套，其特征在于，所述高炉风口衬套包含下述化学成分Al2O354.5～98wt％；ZrO21.8～36.4wt％；Y2O3、MgO及硅酸盐组成的复合添加剂0.2～9.1wt％。2、根据权利要求1所述的Zr02陶瓷高炉风口衬套，其特征在于，所述高炉风口衬套包含下述化学成分A1203:80~85wt%;Zr02:9~14wt%;Y203、MgO及硅酸盐组成的复合添加剂5~8wt%。3、根据权利要求1或2所述的Zr02陶瓷高炉风口衬套，其中所述硅酸盐为3CaOSi02、2CaO'Si02和2CaO'AI203'Si02的混合物，其成分配比为30~65wt%:20~40wt%:15~35wt%。4、根据权利要求1或2所述的Zr02陶瓷高炉风口衬套，其特征在于，在所述复合添加剂中，Y203、MgO及硅酸盐的摩尔比为1:2~3:2.5~5。全文摘要本发明提供了一种ZrO<sub>2</sub>陶瓷高炉风口衬套，该风口衬套是以工业用ZrO<sub>2</sub>和Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>为原料，加入适量的Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、MgO及硅酸盐复合添加剂制成，其材料组成的质量配比为Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>54.5～98％、ZrO<sub>2</sub>1.8～36.4％、Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，MgO及硅酸盐组成的复合添加剂0.2～9.1％。本发明的ZrO<sub>2</sub>陶瓷高炉风口衬套具有较好的抗氧化性和耐高温性能，从而延长了其使用寿命，确保了高炉生产效益最大化。文档编号C04B35/66GK101628817SQ20081004065公开日2010年1月20日申请日期2008年7月17日优先权日2008年7月17日发明者张永忠,张龙来,强王,飞路,龙世刚申请人:宝山钢铁股份有限公司;安徽工业大学