等离子体制取ZrO2在连铸中间包的应用

D0I:10.13374/i.issn1001053x.1993.05.027 第15卷第5期 北京科技大学学报 VoL15 No.5 1993年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1993 等离子体制取ZrO2在连铸中间包的应用 袁章福*万天骥* 张鉴马智明·王子亮· 摘要：在150kW的等离子体装置中，制取出脱硅锆(88.60%~96.90%Zr0)和稳定型氧化 皓(ZO>91.54%.Mg091.54%.MgO80%)纯度较 低、能耗高、成本较贵。因此，作者开发了等离子体技术直接制取脱硅锆或稳定型氧化锆 的新工艺，并用脱硅锆代替化学提纯法生产的氧化锆，试制了连续铸钢用的定径水口 *1992年-09-03收稿第一作者：男、30岁，博士 +回家科委“八五"科技攻关课题85-25-01-01 *诒金系(Department of Metallurgy) **安阳铁公司(Anyang Iron and Steel Co.I

第 卷第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 。 一 等离子体制取 在连铸 中间包 的应用 袁章福 万 天 骥 张 鉴 ’ 马智 明 ‘ 王 子 亮 ‘ 摘要 在 的等离子体装置 中 ， 制取 出 脱硅错 一 ， 和稳 定 型 氧化 错 ， 。 研 究 了温 度 、 时 间 和 配碳量等 因 素对去 除错英石 中 的 影 响 规 律 用 脱 硅 错 代替 化学提 纯 法 生 产 的纯 氧化错 ， 试 制 了 连铸 中间 包 用 的 定 径 水 「 产 品 ， 经使用 ， 已 能满足 工业生 产的要求 。 关键词 等离子体 ， 制备 ， 氧化错 ， 连铸 定径 水 口 ， 脱硅错 中图分类号 · · 了 ‘ 不于恤 可 ‘ 塔 ‘ 哪 ‘ ’ 环勺，呀 塔 “ 一 ， ， ， ， ， ， 一 ， ， ， ， 氧化错 主 要 用 化学 提 纯 法 生 产 。 该法 生 产 出 的 氧 化错 纯 度高 ， 但 是 ， 存在 工 艺流 程 长 、 污 染严重 、 特别是 成本 昂贵等问题 ， 极 大地 限 制 了其应 用范 围川 。 等离 子 体热解 铬 英 石砂后 ， 仍需碱浸 除硅 的化学提 纯 工 艺图 。 而 电熔法 生 产的脱硅错 纯度较 低 、 能耗高 、 成本较贵 。 因此 ， 作者 开发 了等 离子体技 术直接制取脱硅错 或稳定型 氧化浩 的新 工 艺 ， 并 用 脱 硅 错 代替 化 学 提 纯 法 生 产 的 氧 化错 ， 试制 了 连 续 铸 钢 用 的 定 径 水 口 粗匀 年一 一 收 稿 第 一 作 者 男 ， 岁 ， 博 士 国 家科 委 “ 八 五 ” 科技 攻 关 课题 一 一 ‘ 冶金 系 安 阳 钢铁 公 司 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1993．05．027

*480· 北京科技大学学报 1993年10月 (75%ZO,)产品，经钢)在方坏连铸机上的实际使用，效果不低于同类产品。这种新工 艺在能耗较低、工艺简单、成本大幅度降低的同时、脱硅锆的质量较传统的电熔法产品有 明显的提高。 1 实验装置与工艺原理 1.1实验装置 弧电流/A·一280-◆-260 等离子体实验装置见参考文献[3引。等 330 离子体发生器由清华人学「程力学系制 造、最人功率为150kW,以氨气为等离 300 子体作气源。氮'（流其、电压、电流和 270 320 等离子体弧长的关系见图1。随着氮气流 量的增加，有利于提高输出电压，延长等 240 300 离子体弧的长度。然而，当氨气量达到 210 5.0m3/h时，反而缩了等离子体孤的长 280 付 度，并且弧矩变粗、里发散的状态。不 180 」260 过，等离子枪的中心高温等离子体弧长仍 3.03.54.04.55.0 是随流量的增加而延长。等离体的出口 N流盘/m3.h 直径为12mm。 1.2工艺原理 图1氨气流量(0.24MPa)对 以ZSiO,形式存在的锆英i砂，在高 弧长和弧压的影响 温下分解成单斜品型的ZO和非品质 Fig.1 Effect of N,flow (0.24Mpa) SiO,。当有碳存在时，发生如下反成： on arc voltage and length ZrSiO,=ZrO,+SiO. △GY=44434-23.87J,mol) (1) SiO+C=SiO.(g)+CO(g) △Gy=587421-337.14TJ/mol) (2) 总反式为： ZrSiO+C=SiO(g)+ZrO,+CO(g) △G￥=631855-360.94T(J/mol) (3) 从而、使锆英i中的SO:被C还原成SiO'体挥发，达到脱啡错的I的。 根据热力学分析，山等离体的加热.使回转炉内的温度高达2000~2500℃左 i,加上炉内允满氨'气，中性'（纵、从创造了生成SO(g)的有利条件。图2示 了SC,SO:和SO之间可以发反以的自由山格与温度的关系，其中的化学反应式为： 1.SiC+SiO-(1)=2SiO(g)+C 2.SiC+2SiO-(S)=3SiO(gHCO(g) 3.2SiC+SiO,(1)=3Si(1)+2CO(g) 4.SiC+C+SiO.(1)=2Si(1)+2CO(g) 5.SiC+2SiO,(I)=CO(g)+3SiO(g) 6.SiC(s)+SiO(g)=2Si(l)+CO(g)

。 · 北 京 科 技 人 学 学 报 年 月 ‘ 产 品 ， 经 钢 ‘ 在 方坯 连 铸机 上 的实 际 使用 ， 效果 不 低 于同类 产品 。 这 种新 卜 艺在能耗较 低 、 艺简单 、 成本 大幅 度降低 的同时 ， 脱硅错 的 质量较传统 的 电熔法 产 品 有 明 显的提 高 。 实验装置与工艺原理 弧 电流 － 一 ， 一 产 、 、 、 了声尸 夕 尸 平息口，匕 夕 实验装置 等 离 子体 实验装 置 见参 考文 献【 。 等 离 子体 发 生 器 由 清 华 大 学 卜 程 力学 系 制 造 ， 最 大 功 率 为 巧 ， 以 氮 气 为等 离 子 体 卜作 气源 。 氮气 流 量 、 电 压 、 电流 和 等 离 子 体弧 长 的 关 系 见 图 。 随 着 氮 气 流 量 的增 加 ， 有 利 二提 高输 出 电 压 ， 延 长等 离 子体 弧 的 长 度 。 然 而 ， 当 氮 气量 达 到 ， 时 ， 反而 缩 短 了 等 离 子体弧 的 长 度 ， 并 且 弧 矩 变 粗 ， 呈 发 散 的 状 态 。 不 过 ， 等离 子枪 的 中心 高温 等 离 矛体弧 长仍 是 随流量 的 增 加 而 延 长 。 等 离 体 的 出 直径 为 。 工 艺原理 以 形式 存在 的错 英 石砂 ， 在 高 温 下 分 解 成 单斜 品 型 的 和 卜品 质 。 当有碳 存在时 发 生 如下 反 使 流 量 乃 ，了‘ 尹一洲 目匕 一 ’ 图 氮气流 对 弧长和弧压的影响 犷 一 、 二 丫二 一 △ 丝 一 ’ 、 总 反 应式 为 一 从 而 ， 使钻 英石 卜的 被 还 原成 ‘ 心体挥 发 ， 达到 脱 们 商钻 的 的 。 根据 热 力 ‘ 学分折 、 山 飞 等 离 体 的 加 热 ， 使 回 转 炉 内的 牙益度 拓达 一 左 右 ， 加 卜炉 内 允满 氮 气 ， ’谈中性 气 执 ， 从 而 创造 一 ’ 几 成 的 有 利 条 件 图 小 出 一 、 和 之 间 可以 发 ‘ 几反应 的 自山恰 与争从度的 关 系 ， 其 ， ，的 化学 反 应式 为 二 川

Vol.15 No.5 袁章福等：等离子体制取ZO,在连铸中间包的应用 48】· 7.Si(1)+SiO,(I)=2SiO(g) 可见，在2000~2800K之间，SiC和 -600r SiO,转变为SiO反应的热力学条件最好。 因此，不必担心生成SC、Si影响脱硅 -400 率，这已在试验中得到证实。 根据动力学分析、除碳是SO3的还原 剂外，SiC、Si及其合金都能还原SiO,成 -200F SiO(g,而且、后者的还原速度远大于前 ￥ 者。 0 2Zr02制品 200 根据式（③）计算理论配碳量、按合适的 过剩系数，将碳和锆英石砂混合均匀，加 入稳定剂和粘结剂制成Φ1Smm球团，在 400 12001600200024002800 反应装置内，制取脱硅锆和稳定型氧化 温度K 锆，成分见表】。经X射线衍射分析表 明，稳定型氧化结是立方ZO2结构，而 图2Si-O-C系可能发生反应的G“变化 硅锆是单斜晶ZO2,有少量的立方 Fig.2 The change of AG for possible Zr02。 reactions in Si-O-C system 脱硅率主要受温度、时间、配碳量和 粒度等的影响。必须要有足够的温度和反 应时间，才能保证SiO2被C还原成SiO 100T功率：86.8kW 气体充分挥发。配碳量应适合，过高过低 50N4.0mh 都不利SO(g)的生成、影响脱硅率。在 盗 实际生产中，考虑到由于密封不严，造成 130 碳的氧化，应有一定的过剩碳存在。在等 离子体炉内，反应时间对脱硅率及ZO 含量的影响见图3。在实验装置的A、 100r 0 B、C点取样分析，脱硅率分别为98%、 80 56%和25%。造成这种不均匀的结果，是 由于炉内存在温度梯度所致， 60 挥发出的SO(g)在烟道与氧气反应 102030405060 生成超细粉呈白色的SO,并附着在烟道 t/min 内壁，经化学分析表明SO含量高达 95%~98%。在反应初期，即炉内温度较 图3反应时间对脱硅率的影响 低时，烟尘中SO,中的含量有所降低，有 Fig.3 Effect of the reaction time on 少量的碳存在。若在生产中，能将这些高 the degree of desilication 纯的SO超细粉收集起来、可以用作水泥的添加剂，提高其各项性能

袁章福等 等离子体制取 在连铸 中间包的 应用 可 见 ， 在 一 之 间 ， 和 转 变 为 反 应 的 热 力 学 条 件 最 好 。 因 此 ， 不 必 担 心 生 成 、 影 响 脱 硅 率 ， 这 已在试验 中得到证实 。 根据动力 学 分析 ， 除碳是 的还 原 剂 外 ， 、 及 其 合金 都能 还 原 成 ， 而 且 ， 后 者 的 还 原 速 度 远 大 于 前 者 。 一 一 一 芝 。白 制品 根 据 式 计 算理 论 配碳 量 ， 按 合适 的 过剩 系 数 ， 将碳 和 错 英石 砂 混 合均匀 ， 加 人稳 定 剂 和 粘 结 剂 制 成 中 巧 球 团 ， 在 反 应 装 置 内 ， 制 取 脱 硅 错 和 稳 定 型 氧 化 错 ， 成 分 见 表 。 经 射 线 衍 射分 析 表 明 ， 稳 定 型 氧 化 错 是 立 方 结 构 ， 而 硅 错 是 单 斜 晶 ， 有 少 量 的 立 方 ， 。 脱硅 率 主 要 受 温 度 、 时 间 、 配碳 量和 粒 度等 的 影 响 。 必 须 要 有 足 够 的温 度 和 反 应 时 间 ， 才 能 保 证 被 还 原 成 气体充分挥 发 。 配 碳 量应适 合 ， 过 高 过低 都不利 的生 成 ， 影 响脱硅率 。 在 实际生 产 中 ， 考虑到 由于 密 封 不 严 ， 造成 碳 的氧 化 ， 应 有一 定 的过剩 碳 存在 。 在等 离 子 体 炉 内 ， 反 应 时 间 对 脱 硅 率 及 含 量 的 影 响 见 图 。 在 实 验 装 置 的 、 、 点 取 样 分 析 ， 脱 硅 率 分 别 为 、 和 。 造 成这种 不 均 匀 的结果 ， 是 由于炉 内存在温 度 梯 度所致 。 挥发 出的 在 烟 道与 氧气 反应 生成超细 粉 呈 白色 的 ， 并 附着 在烟 道 内 壁 ， 经 化 学 分 析 表 明 含 量 高 达 一 。 在 反 应 初 期 ， 即炉 内温 度较 低时 ， 烟 尘 中 中的 含量 有所降低 ， 有 少 量 的碳 存 在 。 若在 生 产 中 ， 能将 这 些 高 加 温 度水 图 一 一 系 可能发生 反应 的也 变化 △ 一 一 份 岁 哥 浏 婆 功率 从 岁 叫 。﹁ ︸、﹄ 罗卜叭 产 而 纯的 超细 粉收集起来 ， 可 以 用作水泥 的添加剂 ， 图 反应时间对脱硅率的影响 提 高其各项性能

·482· 北京科技大学学报 1993年10月 表1锆英石、脱硅锆和稳定型氧化锆的化学成分 Table I The composition of zircon,desilicated zirconia and stabilized zirconia 化学 成 分 % 物质 ZrO: SiO, Al.O Fe,O TiO, MgO C 锆英石 65.04 32.09 0.13 0.26 0.29 0.18 脱硅锆 88.60-96.90 0.30-3.97 0.49 0.21 0.17 0.32 0.036 稳定型氧化锆 91.54 0.30 0.51 0.11 0.18 5.39 0.048 3 脱硅锆的应用 3.1定径水口的制作 用脱硅锆取代化学提纯法生产的纯氧化锆，按秦皇岛耐火材料)`的要求制作定径 水口。锆英石原砂粒度分布为，大于0.12mm占3%~6%；0.10~0.12mm占40% ~50%;0.09~0.10mm占25%~30%：小于0.09mm占20%~25%。为了获得供 配料用的细粉，原砂在刚玉球磨罐中湿磨，研磨体为刚玉球。细磨料全部通过200目 筛。将脱硅锆按一定比例混合均匀、采用亚硫酸纸浆废液或硫酸铝作结合剂，混练 15~20min,放置4h后成型. 采用200t油压机成型，模具为钢质砖膜。成型时应定量加料、均匀注料并捣紧 后，逐步加压大下160t/cm2。随着成型压力的增加，气孔率逐步降低，而体积密度 不断提高。当压力由120t/cm2加人到200t/cm2时，体积密度提高了3.38%，'气 孔率约下降3%。压出砖坯经测定尺寸合格后放置干燥箱内，在温度100~120℃内恒 温保持8h以上进行充分干燥。 合格的定径水口装入人型高温SC管电炉内进行烧结。装炉量为295块，品种为 Φ14.5mm的整体定径水口。不同的Zr0,含量，试制75Z、70Z和65Z3种定径水 口，其物理化学性能列入表2。定径水口的外形尺寸为，大头Φ88mm,小头 Φ65mm,高95mm。最高烧结温度不能低于使用温度。本炉次的烧结温度为1650~ 1700℃，总烧结时间31h(包括升温时间)。试验结果表明，烧结温度对试样的体积 密度影响不大。因此，要得到高密度的试样，必须设法提高试样的原始密度，而脱硅 锆的密度远大于化学提纯法生产出的二氧化锆，有利提高水口砖的体积密度。烧结温 度的提高，能显著提高水山砖的耐压强度。过低的烧结温度或较知的烧结时间，常常 使水口砖烧不好，影响其质量。但考虑到锆英在人」1750℃时、要分解成单斜品 型ZO:和无定型的SiO2,因此、烧结温度也不宜过高。 表2试制的定径水口与对比水口成品指标 Table 2 The prodnct data of self-made tundish nozzles and factory-made tundish nozzles 射火温度 编号 成气孔率 体积密度 荷重软化温度 抗热震性 ZrO. % g/cm C C 次 75Z 74.56 19.2 3.86 1680 >1830 >10 70Z 69.01 19.1 3.82 1620 >1830 65Z 65.83 17.6 3.74 1560 >1740 对比水口 74.09 17.8 3.98 1650 >1830 >10

· 北 京 科 技 大 学 学 报 年 月 表 错英石 、 脱硅错和稳定型氧化错的化学成分 的 ， 化 学 成 分 物 质 － 飞 ， 错 英石 一 脱硅错 乃 一 一 稳定型 氧化错 脱硅错的应用 定径水 口 的制 作 用 脱 硅 错 取 代化学 提 纯 法 生 产 的 纯 氧化 错 ， 按 秦 皇 岛耐 火 材 料 一 的 要 求 制 作 定 径 水 口 。 错 英 石 原 砂 粒 度 分 布 为 ， 大 于 占 一 一 占 一 一 占 一 小 于 占 一 。 为 了 获 得 供 配 料 用 的 细 粉 ， 原 砂在 刚 玉 球 磨 罐 中湿 磨 ， 研 磨 体 为 刚 玉 球 。 细 磨 料 全 部通 过 目 筛 。 将 脱 硅 错 按 一 定 比 例 混 合 均 匀 ， 采 用 亚 硫 酸 纸 浆 废 液 或 硫 酸 铝 作 结 合 剂 ， 混 练 一 ， 放 置 后 成 型 。 采 用 油 压 机 成 型 ， 模 具 为 钢 质 砖 膜 。 成 型 时 应 定 量 加 料 ， 均 匀 注 料 并 捣 紧 后 ， 逐 步 加 压 大 于 。 随 着 成 型 压 力 的 增 加 ， 气孔 率逐 步 降低 ， 而 体 积 密 度 不 断 提 高 。 当 压 力 由 加 大 到 ， 时 ， 体 积 密 度 提 高 了 ， 才 心 孔 率 约 下 降 。 压 出砖坯 经 测 定 尺 寸合格 后 放 置 干 燥 箱 内 ， 在温 度 一 】 ℃ 内恒 温 保持 以 进 行 充 分 干燥 。 合 格 的 定 径 水 装 入 大 型 高 温 管 电 炉 内进 行 烧结 。 装 炉 量 为 块 ， 品 种 为 中 的 整 体 定 径 水 口 。 不 同 的 含最 ， 试 制 、 和 种 定 径 水 日 ， 其 物 理 化 学 性 能 列 人 表 。 定 径 水 日 的 外 形 尺 一 寸为 ， 大 头 中 ， 小 头 中 ， 高 。 最 高烧 结 温 度 不 能 低 厂使 用 温 度 。 本 炉 次 的 烧 结 温 度 为 一 ℃ ， 总 烧 结 时 间 包 括 升 温 时 间 。 试 验 结 果 表 明 ， 烧 结 温 度 对 试 样 的 体 积 密 度 影 响 不 大 。 因 此 要 得 到 高 密 度 的 试 样 ， 必 须 设 法 提 高 试 样 的 原 始 密度 ， 而 脱 硅 错 的 密 度 远 大 于 化 学 提 纯 法 生 产 出 的 二 氧 化 钻 ， 有 利 提 高 水 口 砖 的 体 积 密 度 。 烧 结 温 度 的 提 高 ， 能 显 著提 高 水 日 砖 的 耐 压 强 度 。 过 低 的 烧 结 温 度 或 较 娜 的 烧 结 时 间 ， 常 常 使 水 口 砖 烧 不 好 ， 影 响 其 质 量 。 但 考虑 到 钻 英 石 在 人 ℃ 时 ， 要 分 解 成 单 斜 晶 型 和 无 定 型 的 ， 因 此 ， 烧 结 温 度 也不 宜 过 高 。 表 试制的定径水 口 与对 比水 口 成品 指标 一 编 号 显气孔 率 体积 密度 菏 重 软 化 温 度 耐 火温 度 ， 亡 抗热震性 次 八，工 妇们︸ 只只︸﹁ 飞口︸，、 矛一 ‘ ︸、 ，、，、， 知， 工 ， … ‘内 盛‘己二 对 比 水 日 ， 夕

Vol.15 No.5 袁章福等：等离子体制取ZO,在连铸中间包的应用 ·483· 3.2定径水口的使用 将75Z定径水口在河南安阳钢铁公司第二炼钢厂2方坯连铸机上进行了对比试 验。方坯连铸机一机三流、铸坯断面为120mm×120mm,浇铸钢种为Q235。先后 进行2次试验，定径水口的使用条件及结果见表3。本定径水口安装在中间包的第三 流位置上。第一次试验浇了6炉，第二次试验浇了9炉，拉速为2m/min。 表3定径水口的使用条件及结果 Table 3 The condition and results of used tundish nozzles 试验 中间包温度，℃ 大包浇注时间，中间包浇注时间amin 拉坯长度，m 次数 5min 一半 末期 min 一流 二流 三流 一流 二流三流 第1次 1506 1537 1554 214 213 168 208 97 94 96 第2次1538 1528 1529 322 322 322 322 141 141 141 使用后的定径水口断面见参考文献[3]。第一、二流为对比试验水口，第三流为作者制 作的定径水口，其浸蚀程度明显低于第一、二流的对比水口。经X射线衍射相结构分析和 显微矿相分析，初步认为脱硅锆有少量的ZN存在。这种高熔点、高硬度的物相能够起到 骨架作用，减少了钢液和溶渣的浸蚀这是提高定径水口质景和性能的原因之，·〔6)。 按浸蚀的程度，可以将使用 本水口 对比水口 后的定径水口区别为反应层、浸 透层和原砖层3部分，见图4。 1.反应层 反应层呈淡黑色，渗透层呈白 外形尺寸 2.港透层 色、在渗透层与原砖层之间存在 3.原砖层 明显的呈灰色的分界线。这些不 同颜色的层带的形成可认为是定 径水口受脱氧剂（铝、硅锰铁合 水口使用后 金等)熔渣的作用，与砖内的玻 的横断面图 璃液相着色有关。图4示出了连 浇6炉钢液的水门浸蚀情况。而 连浇9炉钢液的试验水口浸蚀情 内孔直径mm 15.2 16.7 反应层mm 1.8 3.0 况为水口的内径由14.5mm扩大 渗透层mm 8.5 9.8 到15.6mm,蚀损1.1mm,反应 层为2.2mm,渗透层与连烧6 图4使用6炉后的定径水口的浸蚀情况 炉的水口浸蚀程度差不多，为 Fig.4 Corrosion appearance of used tundish nozzles 8.7mm。由于钢液和溶渣的浸 (after used for 6 heats) 蚀，反应层的SiC2、AlO,、F,O3、MnO含量明显增加，而且，逐步向渗透层扩散。 MgO和TO,的变化不大。通过显微镜分析各层的矿相结构，发现三者之间存在明 显的差异。在反应层内，由于受高温钢液的影响，大部分锆英石分解成氧化锆和氧化硅， 加上钢液中Si、Mn、Al和Fe元素的不渐浸人，使离钢液越近的地方，浸入的元素越 多，降低了ZO,含量。反应层液相较多，还出现发亮的金属球体，越靠近钢液的表面

袁章福等 等离 子体制取 在连铸 中间 包的 应用 · · 定径水 口 的使用 将 定 径 水 口 在 河 南 安 阳 钢 铁 公 司 第 二 炼 钢 厂 一 方 坯 连 铸 机 上 进 行 了 对 比试 验 。 方 坯 连 铸 机 一 机 三 流 ， 铸 坯 断 面 为 ， 浇 铸 钢 种 为 。 先后 进 行 次试 验 ， 定 径 水 口 的 使 用 条 件 及 结 果 见 表 。 本 定 径 水 口 安 装 在 中 间 包 的 第三 流 位 置上 。 第一 次试 验 浇 了 炉 ， 第 二 次 试验 浇 了 炉 ， 拉 速 为 表 定径水口 的使用 条件及结果 胭 哭 恤 试验 次数 中间包温 度 ， 亡 大 包 浇 注 时 间 ， 中间包浇注时间皿 拉坯 长度 ， 一半 末期 一流 二流 三流 一 流 二 流 三流 第 次 第 次 使用后 的定 径 水 口 断 面 见 参考 文献【 。 第一 、 二 流 为对 比试 验水 口 ，第三 流 为作 者制 作 的定径 水 口 ，其浸蚀程 度 明显 低于 第一 、 二 流 的对 比 水 口 。 经 射线衍射相结 构分析和 显 微 矿相分 析 ，初 步认为脱硅错有 少 量 的 存在 。 这 种高熔点 、 高硬 度的物 相能够起到 骨 架 作 用 ，减 少 了钢 液 和 溶 渣 的 浸 蚀 ， 这 是 提 高 定 径 水 口 质 晕 和 性 能 的 原 囚 之 一 〔 〕 。 按浸蚀 的程 度 ， 可 以 将使 用 后 的定径水 口 区别 为反应层 、 浸 透 层 和 原砖 层 部 分 ， 见 图 。 反 应 层 呈 淡 黑 色 ， 渗 透 层 呈 白 色 ， 在渗透层 与原砖 层之 间存在 明显 的呈灰色 的分界线 。 这些 不 同颜 色 的层带 的形成 可认 为是 定 径水 口 受脱氧剂 铝 、 硅锰铁合 金等 熔渣 的作用 ， 与砖 内的玻 璃液相 着色有关 。 图 示 出 了 连 浇 炉 钢液 的水 门 浸蚀情况 。 而 连浇 炉钢液 的试验水 口 浸蚀情 况为 水 口 的 内径 由 扩大 到 ， 蚀 损 ， 反 应 层 为 ， 渗 透 层 与 连 烧 炉 的 水 口 浸 蚀 程 度差 不 多 ， 为 。 由 于 钢 液 和 溶 渣 的 浸 本水 口 对 比水 口 反 应层 渗透层 原砖层 一‘、几’﹄、一，人﹄，‘ ︸一产‘杏刁胃，白兄︹砚 ︸一，刁了一洲，布 外形尺 寸 水 口 使用 后 的横 断面 图 贰二 、产，︸ ，洲︵︸ 内孔直径 反 应层 刀 渗透层 刀 图 使用 炉后的定径水 口 的浸蚀情况 蚀 ， 反 应层 的 、 、 、 含量 明显增 加 ， 而且 ， 逐步 向渗透层扩散 。 和 的变 化 不 大 。 通 过 显 微 镜分析各 层 的矿相 结 构 ， 发 现 三 者之 间存在明 显 的差 异 。 在 反 应 层 内 ， 由于 受 高温 钢液 的影 响 ， 大 部 分错英石分解成 氧 化错和 氧 化 硅 ， 加 上 钢 液 中 、 、 和 元 素 的不 断浸 人 ， 使 离 钢 液 越 近 的地 方 ， 浸 人 的元 素越 多 ， 降低 了 含 量 。 反 应 层液 相较多 ， 还 出现发 亮 的 金属 球 体 ， 越 靠近 钢 液 的 表 面

·484· 北京科技大学学报 1993年10月 金属球越多，这些都是从外面渗入的钢液。在渗透层内已经开始分解成氧化锆，形成的以 SO2为主的液相将气孔填充，所以渗透层较致密。 4结论 (1)在150kW的等离f体装置中，直接制取了脱硅锆(Zr02=88.60%~94.21%) 和稳定氧化锆(Zr02>91.54%,Mg0<5.39%). (2)脱硅锆的ZO2含量与温度、时间和配碳量等因素有关，可使SiO降至 0.30%,脱硅率最好达99.07%。 (3)用脱硅锆试制了连续铸钢用的定径水口，经钢厂实际应用，指标较原产品有所提 高，初步估算可使每个定径水口的成本降低20%~25%。 致谢：胡浪、岳志汇同志参加了部分试验。感谢茶皇岛耐火材料！钢研所的朱铁成和安阳钢铁公可 的马智明、张永鑫等同志 参考文献 1铃木敏久.工业L夕夕儿，1991,103：92 2 Cpherson R M,et al.Journal of Meterial Science,1984.19:2696 3袁章福.北京科技人学博士学位论文，1993 4徐鹿鸣、徐慧.硅系铁合金生产技术.北京：中国金属学会，1988,62 5袁章福等.见：第三届中H及亚太地区等离子体化学讨论会论文集.南京：1992 30t转炉新型轴承研制 1.这个项H综介运用改进轴瓦设计和轴瓦濮嵌固体润滑材料两项技术措施，有效地 改善了高温、重载、低速工作条件下人型轴承的使用条件。作为上述两项技术在转炉轴承 上的成用，国内尚属首创。 2.根据实验数据，作为一种新方固体润滑剂，GR一1的摩擦系数和轴承温升两项 主要试验指标优于H本产SL,润剂指标。 3.研制工作允分利用现有设备条件，在心“重偏磨损的托圈耳轴基础上，通过采用 有针对性的综介措施，用较少资金解决重大设备问题、为因地制宜改进旧设备和粉末冶金 技术及产品的扩大应用提供了有益经验、并且从理论上.和实线上卞富了我国固体润滑技术 内容。 4.该项研制成果在301转炉上的应用，在节省检修时间，增加钢产量，减少轴承消 耗及耳轴磨损等方面取得了极著的经济效益，其有推广价值

北 京 科 技 大 学 学 报 年 月 金属球越 多 ， 这些 都是 从 外 面渗人 的钢液 。 在渗透层 内已 经 开 始分解成 氧化错 ， 形 成 的 以 为主 的 液相将 气孔填 充 ， 所 以 渗透层较致 密 。 结 论 在 的 等 离 子体 装 置 中 ， 直 接 制 取 了 脱 硅 错 二 一 和稳 定氧化错 》 ， 。 脱 硅 错 的 含 量 与 温 度 、 时 间 和 配 碳 量 等 因 素 有 关 ， 可 使 降 至 ， 脱硅 率最好达 。 用脱 硅 错试制 了连 续铸钢 用 的 定径 水 ， 经 钢 厂 实际应 用 ， 指 标较 原 产 品 有所提 高 ， 初步估算 可使每 个定 径 水 日 的成本 降低 一 。 致 谢 胡浪 、 岳志 江 同志 参 加 了部分试验 。 感谢秦皇 岛耐 火 材料 厂 钢研所 的 朱铁 成和 安 阳钢铁 公 司 的 马钾 明 、 张永鑫等同志 。 参 考 文 献 铃 木敏 久 工业 卜 口 声 夕沙 ， ， ， ， 袁 章福 北 京科技 大学博士学 位论 文 ， 徐鹿鸣 、 徐慧 ， 硅 系铁 合金 生 产技 术 北 京 中国金 属 学 会 ， ， 袁 章福 等 见 第三届 中 卜及亚 太地 区 等 离 户体 化学 讨论 会论 文集 南京 转炉 新型 轴承研制 这 个项 目综合运 用 改进 轴瓦 设 计 和 轴 瓦镶 嵌 固体润 滑材料 两项 技 术措 施 ， 有效地 改善 了高温 、 贡载 、 低速 一 作条件 下 大 型轴 承的使 用 条件 。 作 为 卜述 两项 技 术在转 炉 轴 承 的应 用 ， 国 内尚属 首创 。 根据 实验 数据 ， 作 为 一 种新 配 方固 体润 滑 剂 ， 一 的摩擦 系 数 和轴 承 温 升 两项 主要试验指标优 日本产 固 润 指标 。 研制 工 作 允分 利用现有设 备条件 ， 在 已 严 重偏 磨损 的托 圈 耳轴基础 卜 ， 通 过 采用 有针 一 对性 的综 合措 施 ， 用 较 少 资金解 决 币大设 备问题 ， 为因 地制宜 改进 旧 设 备和粉末 冶金 技术 及 产 品的 扩 大应 用提 供 了有 益经验 ， 并且 从理论 和 实践 匕乍，’ 我 国 固体润 滑技 术 内容 。 该项 研 制 成 果 在 转 炉 的应 用 ， 在 节 省检修 时 间 ， 增 加钢产 量 ， 减 少轴 承消 耗 及 耳轴 磨损 等方 而取 得 了显 著的经 济 效 益 ， 具有 推 广 价位