经历了数代人的研发,连铸用中间包衬材料的使用寿命得到大幅度提高。然而,定径水口作为钢铁工业中小方坯连铸必不可少的功能型高温结构陶瓷器件,其使用寿命远远无法和包衬材料相匹配的,成为了制约中间包整体寿命的关键所在。因此,揭示定径水口的损毁机理,研究如何提高定径水口使用寿命的工艺措施具有重要的理论指导意义。目前普遍使用的定径水口为了降低烧结温度,均加入少量助烧结剂;加入助烧结剂的定径水口使用过程中存在易扩径、堵塞、脱落、炸裂等问题。因此研究定径水口生产中活性原料配料,不加入助烧结剂,降低烧成温度具有重要的实用价值。根据上述问题,本课题研究工作分为以下两个部分:第一,分别以化学法和电熔法制备的氧化锆及二者混合共磨粉为原料,通过造粒、成型、干燥、烧成制得样品,对烧成样品物理性能和微观结构进行分析,研究原料活性对烧结性能的影响。模拟了氧化锆质定径水口配方中基质部分的组成,研究化学组成、活性和烧结性能的关系,为进一步提高氧化锆质定径水口使用寿命提供理论依据。第二,采用活性原料中最佳配比,通过等静压成型制备坩埚试样。采用静态坩埚法对试样进行模拟侵蚀实验,以5小时为一个循环,热循环6次,借助X-ray衍射仪和扫描电子显微镜对不同循环过程侵蚀后试样进行分析,探究稳定剂的脱溶过程。实验研究得出以下结论:(1)氧化锆质定径水口制备工艺中以电熔氧化锆为基质,原料活性差,反应生成稳定相含量较低,烧结后颗粒间结合不紧密,气孔率高达20%以上,抗侵蚀、冲刷性能差,但其收缩率只有6%左右,烧成成品率高。化学氧化锆试样比电熔氧化锆试样烧成后气孔率降低了约75%,其活性高,烧结性能好,稳定相含量高,但收缩高达20%左右,导致试样烧结后开裂严重。二者都不适宜单独作为制备氧化锆质定径水口的基质。(2)当电熔氧化锆与化学氧化锆以1:1配比作为氧化锆质定径水口基质时,烧成后得到的试样无论是气孔率,体积密度还是耐压强度,均展现出较好的性能指标,满足作为制备氧化锆质定径水口基质要求。(3)侵蚀后试样沿径向可分为原砖层、过渡层和侵蚀层,由原砖层到侵蚀层,各层试样的单斜相含量总体呈上升趋势,立方相含量下降,未见四方相存在,MgO稳定剂与钢渣中成分发生反应,稳定氧化锆失稳分解。稳定剂MgO和钢渣中的CaO与钢渣中其他成分反应,一小部分形成低熔物,分布在空隙裂缝中;大部分与氧化锆晶粒镶嵌、包裹在一起,大颗粒与破碎的小颗粒交错分布在一起,一定程度上抑制了裂缝的扩大。(4)随着侵蚀时间的增加,钢渣侵入量及杂质含量不断增多,MgO含量不断减少,稳定氧化锆失稳分解,单斜相氧化锆成为主要晶相,最高达98.56%,试样颗粒间结合不再紧密,出现大量细小颗粒及裂缝,颗粒破裂,抗冲刷性下降,扩径速度加快。