CN104446459B

CN104446459B - 用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法

Info

Publication number: CN104446459B
Application number: CN201410764296.4A
Authority: CN
Inventors: 尹洪基; 耿可明; 吴爱军; 胡飘; 谭清华; 王晗; 石鹏坤; 周军; 吕燕华
Original assignee: Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Current assignee: Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2034-12-15
Also published as: CN104446459A

Abstract

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法，以氧化锆空心球为骨料，添加电熔氧化锆粉与化学法制氧化锆微粉，以水溶性环氧树脂或水溶性醇酸树脂溶液作结合剂，经混料、成型和干燥后，用作钨钼烧结中频炉内衬，经钨钼烧结中频炉首次使用即可。本发明利用了钨钼烧结中频炉的生产工艺特点，结合水溶性环氧树脂或水溶性醇酸树脂在氢气或惰性气体下中低温结合强度高，维持化学法制氧化锆微粉的相变增韧效果，改善了制品的抗热震性能，提高了耐压强度高，从而延长了钨钼烧结中频炉内衬的使用寿命。

Description

用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法。

背景技术

氧化锆空心球隔热制品通常用作钨钼烧结中频炉内衬。钨钼烧结中频炉作为一种间歇式气体保护炉，炉型结构复杂，内衬砖型大，使用温度达到2000℃以上，且钨钼烧结工艺生产周期短，升降温频繁。要求氧化锆空心球隔热制品抗热震性能好，能经受住温度剧烈波动；同时耐压强度大，便于生产周期中的承重和移动。

传统氧化锆空心球隔热制品以氧化锆空心球为骨料，粒度＜0.044 mm的电熔氧化锆粉为基质，以木质素磺酸钙溶液作结合剂，经混料、成型和干燥后于梭式窑内1700～1800℃保温6～10 h烧成制得，生产周期长，且能源消耗高。受梭式窑限制，梭式窑最高烧成温度只有1800 ℃， 1800 ℃的烧成温度造成了氧化锆空心球隔热制品的常温耐压强度低，仅有20 MPa左右；以木质素磺酸钙溶液作结合剂，而木质素磺酸钙在生产过程时的中低温结合强度差，需要在梭式窑内慢速升温烧成，同时木质素磺酸钙带入了氧化钙，引起氧化锆空心球隔热制品抗热震性能差，使用炉次只有5次左右，不能满足钨钼烧结中频炉内衬的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提出一种不经过梭式窑烧成工序，而在钨钼烧结中频炉使用过程中产生烧结，用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法。该制备方法制备的氧化锆空心球隔热制品具有常温耐压强度高，使用炉次多的特征。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法，所述氧化锆空心球隔热制品的原料组分及重量百分比为：粒度为0.2～3 mm的氧化锆空心球55～70%，粒度＜0.044 mm的电熔氧化锆粉25～44%；粒度＜5 μm的化学法制氧化锆微粉1～10%；加入水溶性环氧树脂或水溶性醇酸树脂溶液作结合剂，加入量为上述原料总重量的4～8%，水溶性环氧树脂或水溶性醇酸树脂固含量为20～60%；将电熔氧化锆粉与化学法制氧化锆微粉放置在混料设备中进行混合，得到均匀混合的混合粉；将氧化锆空心球与所述结合剂充分搅拌均匀润湿后，再加入混合粉并混合均匀；采用加压震动方式制备所需尺寸的坯体，经100～110℃干燥24～36小时后冷却得到所需半成品，将半成品用作钨钼烧结中频炉内衬，经钨钼烧结中频炉首次使用后，得到所述制品；获得的制品常温耐压强度大于30 MPa，使用炉次达到15次以上。

本发明充分利用钨钼烧结中频炉的生产工艺特点，即快速升温和通入保护性氢气或惰性气体的工艺操作特征，操作温度高达2000℃以上。2000℃以上的高温给予用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品高的烧成温度，使该制品完全烧结，常温耐压强度高达30 MPa以上。克服了采用梭式窑烧成温度低的缺陷，其最高烧成温度只有1800 ℃，在该温度下所获取的氧化锆空心球制品常温耐压强度只有20 MPa，不能满足生产周期中的承重和移动，同时减少了传统氧化锆空心球隔热制品中的烧成工序，节约了能源。本发明采用水溶性环氧树脂和水溶性醇酸树脂做结合剂，在钨钼烧结中频炉的氢气或惰性气体下给予氧化锆空心球隔热制品高的中低温结合强度，保证了氧化锆空心球隔热制品的烧成。克服了传统氧化锆空心球隔热制品采用木质素磺酸钙溶液做结合剂所带来的中低温结合强度低的缺陷，该结合剂只适用于梭式窑慢速升温烧成，并不适合钨钼烧结中频炉快速升温的工艺特征。本发明采用水溶性环氧树脂和水溶性醇酸树脂做结合剂，该类结合剂不引入氧化钙，维持氧化锆空心球制品所添加的化学法制氧化锆微粉的相变性能，该相变性能对氧化锆空心球制品产生增韧效果，有效改善了制品的抗热震性能，使用炉次达到了15次以上；而传统氧化锆空心球隔热制品采用木质素磺酸钙溶液做结合剂，木质素磺酸钙高温分解后产生氧化钙，氧化钙与化学法制氧化锆微粉反应从而稳定了化学法制氧化锆微粉，使其失去相变增韧效果，导致传统制品的抗热震性能变差，使用炉次仅有5次左右。

一种用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法，氧化锆空心球的CaO+ZrO₂+HfO₂≥99.4%，CaO：3.8～4.5%。

一种用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法，电熔氧化锆粉的CaO+ZrO₂+HfO₂≥99.4%，CaO：3.8～4.5%。

一种用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法，化学法制氧化锆微粉的ZrO₂+HfO₂≥99.4%。

一种用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法，原料组分及重量百分比的优选为：粒度为0.2～3 mm的氧化锆空心球60～65%，粒度＜0.044 mm的电熔氧化锆粉27～38％；粒度＜5 μm的化学法制氧化锆微粉2～8％；加入水溶性环氧树脂或水溶性醇酸树脂溶液作结合剂，结合剂加入量为上述原料总重量的4～6%，水溶性环氧树脂或水溶性醇酸树脂固含量为20～50%。

具体实施方式

本发明根据不连续尺寸颗粒的堆积和连续尺寸颗粒的分布与堆积对氧化锆空心球进行最佳匹配，添加电熔氧化锆粉和化学法制氧化锆微粉，以水溶性环氧树脂或水溶性醇酸树脂溶液作结合剂，生产出一种用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品。在以下实施方式中，氧化锆空心球的CaO+ZrO₂+HfO₂≥99.4%，CaO：3.8～4.5%；电熔氧化锆粉的CaO+ZrO₂+HfO₂≥99.4%，CaO：3.8～4.5%，粒度＜0.044 mm；化学法制氧化锆微粉的ZrO₂+HfO₂≥99.4%，粒度＜5 μm；将电熔氧化锆粉与化学法制氧化锆微粉放置在混料设备中进行混合，得到均匀混合的混合粉；将氧化锆空心球与所述结合剂充分搅拌均匀润湿后，再加入混合粉并混合均匀；采用加压震动方式制备所需尺寸的坯体，经100～110℃干燥24～36小时后冷却得到所需半成品，将半成品用作钨钼烧结中频炉内衬，经钨钼烧结中频炉首次使用即可。

实施例1：一种用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法。氧化锆空心球隔热制品的原料组分及重量百分比为：粒度为0.2～3 mm的氧化锆空心球60%，电熔氧化锆粉38%，化学法制氧化锆微粉2%；结合剂水溶性环氧树脂溶液加入量为上述原料重量6%，水溶性环氧树脂溶液的固含量为50%。其中，所述的氧化锆空心球颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm，小于等于2 mm、大于1 mm，小于等于1mm、大于0.2 mm进行级配，并分别占氧化锆空心球隔热制品重量的25%，20%，15%。

本实施例所获得的氧化锆空心球隔热制品，常温耐压强度为35 MPa，体积密度为2.98 g/cm³；使用炉次达15次。

实施例2：一种用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法。氧化锆空心球隔热制品的原料组分及重量百分比为：粒度为0.2～3 mm的氧化锆空心球65%，电熔氧化锆粉31%，化学法制氧化锆微粉4%；结合剂水溶性醇酸树脂溶液和水溶性环氧树脂溶液加入量分别为上述原料总重量3%，水溶性环氧树脂溶液的固含量为25%，水溶性醇酸树脂溶液的固含量为25%。其中，所述的氧化锆空心球颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm，小于等于2 mm、大于1 mm，小于等于1mm、大于0.2 mm进行级配，并分别占氧化锆空心球隔热制品重量的20%，25%，20%。

本实施例所获得的氧化锆空心球隔热制品，常温耐压强度为32 MPa，使用炉次达17次。

实施例3：一种用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法。氧化锆空心球隔热制品的原料组分及重量百分比为：粒度为0.2～3 mm的氧化锆空心球65%，电熔氧化锆粉27%，化学法制氧化锆微粉8%；结合剂水溶性醇酸树脂溶液为上述原料总重量4%，水溶性醇酸树脂溶液的固含量为20%。其中，所述的氧化锆空心球颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm，小于等于2 mm、大于1 mm，小于等于1mm、大于0.2 mm进行级配，并分别占氧化锆空心球隔热制品重量的25%，15%，25%。

本实施例所获得的氧化锆空心球隔热制品，常温耐压强度为37 MPa，使用炉次达18次。

Claims

1.一种用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法，所述氧化锆空心球隔热制品的原料组分及重量百分比为：粒度为0.2～3 mm的氧化锆空心球55～70%，粒度＜0.044 mm的电熔氧化锆粉25～44%；粒度＜5 μm的化学法制氧化锆微粉1～10%；其特征在于：氧化锆空心球的CaO+ZrO₂+HfO₂≥99.4%，CaO：3.8～4.5%；所述的氧化锆空心球隔热制品还加入水溶性环氧树脂或水溶性醇酸树脂溶液作结合剂，加入量为上述原料总重量的4～8%，水溶性环氧树脂或水溶性醇酸树脂固含量为20～60%；将电熔氧化锆粉与化学法制氧化锆微粉放置在混料设备中进行混合，得到均匀混合的混合粉；将氧化锆空心球与所述结合剂充分搅拌均匀润湿后，再加入混合粉并混合均匀；采用加压震动方式制备所需尺寸的坯体，经100～110℃干燥24～36小时后冷却得到所需半成品，将半成品用作钨钼烧结中频炉内衬，经钨钼烧结中频炉首次使用后，得到所述制品；获得的制品常温耐压强度大于30 MPa，使用炉次达到15次以上。

2.根据权利要求1所述的用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法，其特征在于：原料组分及重量百分比为：粒度为0.2～3 mm的氧化锆空心球60～65%；粒度＜0.044 mm的电熔氧化锆粉27～38％；粒度＜5 μm的化学法制氧化锆微粉2～8％。

3.根据权利要求1所述的用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法，其特征在于：结合剂溶液的固含量为20～50％。

4.根据权利要求1或2所述的用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法，其特征在于：电熔氧化锆粉的CaO+ZrO₂+HfO₂≥99.4%，CaO：3.8～4.5%。

5.根据权利要求1或2所述的用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法，其特征在于：化学法制氧化锆微粉的ZrO₂+HfO₂≥99.4%。