ZrO_2-C质耐火材料中碳对氧化锆的稳定作用

分别以粒度均<0.045 mm的氧化钙部分稳定氧化锆、氧化镁部分稳定氧化锆和氧化钇部分稳定氧化锆为原料,酚醛树脂作为结合剂和碳源,按部分稳定氧化锆与酚醛树脂质量比为9 1配料,研究了在埋焦炭条件下于1 600℃渗碳处理后3种部分稳定氧化锆的相组成变化,以及保护渣对渗碳处理后氧化锆稳定性的影响。结果表明:1)高温下树脂碳对氧化锆存在渗碳过程,并对氧化锆有稳定作用,促进了部分稳定氧化锆中单斜相向四方相的转化;但也发现渗碳过程对部分稳定氧化锆中的氧化钙和氧化镁稳定剂存在还原作用并引起其挥发。2)由于渗碳处理过程中部分氧化钙和氧化镁稳定剂被还原挥发,高温下空气气氛中部分稳定氧化锆随着氧化锆晶格中碳的氧化而迅速失稳;而在埋炭条件下部分稳定氧化锆晶格中碳的存在减缓了部分稳定氧化锆的失稳过程。

MgO作稳定剂的ZrO_2-C系材料抑制钢水渗透的效果以及实际应用情况

ZrO2-C系材料因为具有很高的抗侵蚀性能,所以被广泛用于制作浸入式水口(SEN)。通常使用CaO作稳定剂的ZrO2的原料作为ZrO2-C材料的主料。然而,用CaO作稳定剂的ZrO2-C料存在一些问题,诸如钢水渗透和蚀损问题,尤其是浸入式水口(SEN)内表面的钢水渗透和蚀损问题。因此在使用ZrO2-C系材料时,防止钢水渗透是非常重要的。在本次研究中,假定钢水渗透是由ZrC的产生而引起的。我们发现使用MgO作稳定剂的ZrO2-C系材料能有效地防止ZrC的产生。根据这一结果,我们做了工业试验,在浸入式水口(SEN)内表面采用添加了MgO作稳定剂的ZrO2-C系材料,试验获得了良好的结果,水口没有出现钢水渗透和蚀损的现象。

保护渣特性对浸入式水口ZrO_2-C材料熔损速率的影响

钢水连铸过程中使用的浸入式水口的寿命通常受结晶器保护渣线的ZrO2-C材料熔损的制约。调查了结晶器保护渣组成对ZrO2颗粒溶解量和不稳定现象的影响。添加碱金属氧化物和碱土氧化物促进基准保护渣ZrO2颗粒的溶解量，但没有影响不稳定现象。SiO2和F的减少抑制了ZrO2颗粒的不稳定化率，在实际应用中熔损速率降低了19％～36％。

保护渣特性对浸入式水口ZrO_2-C材料熔损速率的影响

钢水连铸过程中使用的浸入式水口的寿命通常受结晶器保护渣线的ZrO2-C材料熔损的制约。调查了结晶器保护渣组成对ZrO2颗粒溶解量和不稳定现象的影响。添加碱金属氧化物和碱土氧化物促进基准保护渣ZrO2颗粒的溶解量,但没有影响不稳定现象。SiO2和F的减少抑制了ZrO2颗粒的不稳定化率,在实际应用中熔损速率降低了19%～36%。

不锈钢连铸中浸入式水口渣线的化学蚀损

采用光学膨胀计和SEM(扫描电子显微镜)图像分析,测定了钢水、结晶器保护渣和ZrO2-C质耐火材料之间的润湿,以此来研究不锈钢连铸中浸入式水口渣线的化学蚀损机理。认为由于CaO的溶解,导致ZrO2晶系的转变,引起渣的不稳定,促使ZrO2-C质耐火材料损毁。