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氧化鋯水口是連鑄用的重要功能型耐火材料之一,起控制鋼水流量的作用。鋼水均勻穩定地通過水口流入結晶器,是保證連鑄生產順行和鑄坯質量的關鍵。因此,要求水口具備良好的抗侵蝕性和熱穩定性,在使用時不允許出現堵塞、脫落、開裂和擴徑。水口擴徑不dan導致通鋼量增加,影響正常生產,脫落后的水口材料被卷入鋼流中容易形成鋼中非金屬夾雜物,影響鑄坯質量。
重所周知,氧化鋯質水口擴徑的原因主要是水口在使用時氧化鋯中的穩定劑(如CaO、MgO、Y2O3等)與鋼水中成分或鋼水中的夾雜物反應而脫溶,導致氧化鋯因穩定劑脫溶而失穩分解,變成單斜相小顆粒,并被鋼水流股沖刷而脫落。為提高水口的抗侵蝕性和沖刷性,通常要求水口磚具有較高的致密度、抗侵蝕和抗侵蝕性。
為提高材料的致密度,通常需要超過1800℃的燒成溫度,這將導致較高的生產成本。近年來在氧化鋯水口磚生產過程中開始采用超細原料,提高原料燒結活性。文獻1(公開號CN105732028A)提供了一種高溫抗熱震氧化鋯水口磚的生產方法,將電熔氧化鋯粉體研磨至14500目以下,可有效低燒成溫度并提高材料的致密度。但在制粉過程中,不可避免地將引入鋼質磨球中的金屬Fe。為消除雜質Fe的不利影響,通常也可采用磁選除雜,但去除效果受到一定影響。文獻1采用稀酸溶液對粉體進行浸泡除雜,雖然去除效果良好,但不僅工藝復雜,采用酸液除雜時也容易影響環境。
另一方面,隨著水口磚致密度的提高,材料的熱穩定性變差。由于氧化鋯晶相轉變引起的體積效應,在水口磚受到熱沖擊時容易產生開裂現象。因此,在氧化鋯磚制備過程中通常加入適量的穩定劑與部分ZrO2形成固溶體,抑制立方或四方晶系ZrO2向單斜晶系ZrO2轉變,同時還可通過形成晶格缺陷在一定程度上促進燒結。在眾多穩定劑中,CaO、MgO等簡單氧化物成本低,但在長時間高溫條件下容易析出;Y2O3、Ce2O3等稀土氧化物與ZrO2形成的固溶體較為穩定,但成本相對較高。隨稀土氧化物分子量增大,固溶難度增加,但固溶后穩定性提高。
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