CN1207246C - 电熔锆酸钙的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锆酸钙的生产方法，特别是涉及一种电熔锆酸钙的生产方法。将高含量的单斜二氧化锆和方解石按一定比例的重量份混均，投入电弧炉中，通一定电压和电流，加温熔化，熔炼，精炼，以压缩空气吹球或浇注成块，单斜二氧化锆的含量在97%以上，方解石纯度在54%以上，两者重量份之比为(60～45)∶(35～50)，炉温在2250～2300℃，在生成的锆酸钙的化学成分中ZrO2/CaO满足2.3≤ZrO2/CaO≤3.3，电熔锆酸钙质量稳定，用于不吹氩防Al2O3沉积浸入水口内衬材料，防堵塞效果显著，连铸高达10炉次。生产方法简单，成本低，经济效益显著，容易普及推广。
Description
(一)技术领域：本发明涉及一种锆酸钙的生产方法，特别是涉及一种电熔锆酸钙的生产方法。
(二)背景技术：锆酸钙是一种新型的耐火材料，其熔点为2200～2300℃，它是目前国内外公认一种最有效防止浸入式水口堵塞和氧化铝沉积的内衬耐火材料。
黑色金属的炼钢向连铸工艺发展，浸入式水口是炼钢连铸生产中相当关键的功能耐火材料，其性能的优劣直接影响钢坯的质量和连铸操作工艺，以及生产成本高低。即浸入式水口性能的好坏关系到炼钢连铸工艺的经济指标。生产实践证明，在连铸一些特种钢或是铝镇静钢时，所用的AL2O3-C质浸入式水口会产生AL2O3结瘤现象，造成钢液流动不稳定，甚至造成水口完全堵塞，影响了连铸生产的正常浇注，造成较大的经济损失，并影响了钢坯质量。为了解决连铸工艺中由于AL2O3结瘤问题，近年来科技工作者开发多种形式的抗AL2O3沉积结瘤水口的技术措施，如狭缝式吹氩浸入式水口，变化水口内径的段差式浸入水口和复合有防堵塞材料的浸入式水口等等。但前二种水口制造工艺复杂，使用很不方便，操作难度较高，倒是防堵塞材料水口相对简便，防堵材料有O’-ZrO2，CaO-Mgo-Al2O3，BN-AIN-C，SiC-BN-C，ZrO2-CaO-C等，其中ZrO2-CaO(CaZrO3)材料由于成本较低，防堵塞效果显著，同时CaO组份对钢水有一定净化作用，所以特别受到国内外重视。国内在浇注铝镇静钢时，大多采用熔融石英质水口，缺点是抗侵蚀性差，连铸炉次低，并容易使钢水带进杂质，不能较好满足连铸要求，采用吹氩式水口，效果也不理想，成本也高，国内某研究院用烧结法生产锆酸钙，合成温度约1600℃，绕结法合成的锆酸钙使用效果尚可，但合成工艺复杂，多次烧结，粉磨，成型，成本较高，其销售价格与进口料差不多，使产品的竞争力受到限制。
(三)发明内容：本发明的目的是简化生产工艺，降低生产成本，现实电熔锆酸钙的生产方法。
本发明的技术方案是：一种电熔锆酸钙的生产方法，将重量份之比为43～63∶37～57的单斜二氧化锆和方解石，或将重量份之比为43～63∶37～57的单斜二氧化锆和轻质碳酸钙，混匀逐次投入电弧炉中，通电加温熔化，在炉温为2200～2300℃的条件下进行熔炼，精炼，最后用压缩空气倾炉吹球或浇注成块，在生成锆酸钙的化学成份中相对重量份之比满足2.3≤ZrO2/CaO≤3.3。
在生成锆酸钙的化学成份中ZrO2/CaO的优选相对重量份之比为2.67，单斜二氧化锆的纯度在97％以上，方解石纯度在54％以上，方解石的破碎粒度为4mm以下，加温熔化电压为80～120伏，电流为2000～4000安，熔炼时间为0.5～1.5小时，精炼3～6分钟，倾炉吹球空气压力为6～10Kg/cm2，将精炼好的锆酸钙熔液，喷吹成球粒状颗粒，或浇注成块后粉碎。
将喷吹成空心球的锆酸钙或浇注成块后粉碎成颗粒状的锆酸钙投入粉磨机粉磨成40目，或100目，或200目，或325目的细微颗粒。
本发明具有有益的积极效果。
(1)用电熔法生产锆酸钙，材料密实，质量稳定可靠，其电熔锆酸钙产品，经国内有关厂家试用用于不吹氩防AL2O3沉积浸入式水口内衬材料，防堵塞效果显著。连铸达10炉次，而烧结法制成的锆酸钙连铸一般6-7炉次，而原AL2O3-C质浸水口连铸只有2-3炉次。
电熔锆酸钙产品经国内有关单位检测其所含成份如下：
| 化学成份％ | 矿物成份％ | ||||||
| ZrO2 | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | TiO2 | 锆酸钙 | ZrO2 |
| 69.98 | 25.85 | 2.11 | 0.82 | 0.14 | 0.18 | 70.0 | 30.0 |
从上表可以看出，SiO2维持1～2％，对于生成熔点更低于铝酸钙的硅铝钙低熔相，更为有利，同时也有抑制锆酸钙水化的作用，实践证明这种用电熔锆酸钙制成的浸入式水口内部在接触钢水的表面上，为低熔点相基质中分布着细小的ZrO2颗粒，所以SiO2高一点，有利无害。即CaZrO3在连铸温度下与钢液中的Al2O3作用，生成CaO-Al2O3-ZrO2三元系低熔点相，并随钢流的流动而流走，消除在水口内壁的停留的停留与沉积。
经进一步研究证明，本发明产品保证不产生水化的问题上，对ZrO2/CaO的比值进行比较，其理论值为2.14。如果比例值＜2.14，则会产生游离CaO，此时CaO会吸收空气中的水分，变成Ca(OH)2再吸收空气中的CO2，变成CaCO3，导致粉化，所以在生产电熔锆酸钙时，ZrO2/CaO比值最高值应大于2.3以上，产品才能稳定，按比值最高可达3.3。较佳值为2.67左右。这就是ZrO2不低于69％，CaO不高于30％，锆酸钙含量在70％～80％之间，立方ZrO2在30～20％之间，则游离CaO不会存在，保证CaZrO3质量。
(2)电熔法生产锆酸钙生产方法简单成本低，经济效益显著，深受用户欢迎，容易普及推广。
(四)具体实施方式
实施例一，取54.1kg的含量在97％以上的单斜二氧化锆(ZrO2)，取45.9kg的轻质碳酸钙，投入V型混合机中混合10～15分钟，混均后出料一次投入电弧炉中，电压116伏，电流2500安，加温熔化熔炼，温度达2300℃左右，熔炼50分钟，精炼5分钟，然后倾炉，用8kg/cm2的高压空气喷吹成空心球颗粒，在集球室收集锆酸钙空心球产品，通过4目筛把小于5mm锆酸钙空心球投入球磨机粉磨，按用户要求粉磨成40目，或100目，或200目，或325目的各种规格的锆酸钙粉末。
实施例二：取97％以上的单斜二氧化锆空心球57.2kg，方解石粒度(2～4mm)42.8kg，于混料机中混均，每100kg为一个投入电弧炉的单位，电压98伏，电流2000安，温度可达2300℃，熔化1小时，精炼5分钟后，浇注到水冷铸铁模型中，然后自然冷却至常温，取出块状锆酸钙，用破碎机破碎后投入球磨机粉磨，根据用户要求粉磨成40目，100目，200目，320目等粉料，成品入库。
Claims (3)
1.一种电熔锆酸钙的生产方法，其特征是：将重量份之比为43～63∶37～57的单斜二氧化锆和方解石，或将重量份之比为43～63∶37～57的单斜二氧化锆和轻质碳酸钙，混匀逐次投入电弧炉中，通电加温熔化，在炉温为2200～2300℃的条件下进行熔炼，精炼，最后用压缩空气倾炉吹球或浇注成块，在生成锆酸钙的化学成份中相对重量份之比满足2.3≤ZrO2/CaO≤3.3。
2.根据权利要求1所述的电熔锆酸钙的生产方法，其特征是：在生成锆酸钙的化学成份中ZrO2/CaO的优选相对重量份之比为2.67，单斜二氧化锆的纯度在97％以上，方解石纯度在54％以上，方解石的破碎粒度为4mm以下，加温熔化电压为80～120伏，电流为2000～4000安，熔炼时间为0.5～1.5小时，精炼3～6分钟，倾炉吹球空气压力为6～10Kg/cm2，将精炼好的锆酸钙熔液，喷吹成球粒状颗粒，或浇注成块后粉碎。
3.根据权利要求1或2所述的电熔锆酸钙的生产方法，其特征是：将喷吹成空心球的锆酸钙或浇注成块后粉碎成颗粒状的锆酸钙投入粉磨机粉磨成40目，或100目，或200目，或325目的细微颗粒。
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