VoL23 No.4 包宏等：O'-Sialon/BN和O'-Sialon/ZrO2复合材料抗熔融金属和保护渣役蚀 315· 料的侵蚀.对Z1、Z4和ZO2试样的侵蚀界面的 越来越厚的扩散层.所以，O-Sialon/BN复合材 分形特征进行研究可知：随着试样中ZO2含量 料在钢液中的侵蚀是保护性的. 的增加，侵蚀界面的分形维数略有增加（见图 (2)O'-Sialon/BN复合材料的侵蚀反应机理 10),这是由于随着ZO2的增加，阻碍了保护渣 分为两个时期：①界面化学反应过程控速期；② 中的C0在试样中的迁移，从而降低了与0-Sil 扩散过程控速期.侵蚀界面的分形维数的变化 on的反应速率，这与实验结果相一致. 规律与试样在钢水中的侵蚀机理是相一致的. 综上所述，保护渣对O'-Sialon-ZrO2复合材 (3)保护渣对O-Sialon/ZrO2复合材料的侵蚀 料的侵蚀的主要原因是：渣中C0与O'-Silon发 作用主要是C0与O'-Sialon发生反应的结果. 生反应的结果 (4)O'-Sialon/ZrO2的抗保护渣侵蚀能力随着 6 Z02含量的增加而提高. .Z11.65 ●Z41.226 参考文献 ·Z021.222 1 Gu PZ,Lee W H.Sintering,Properties and Application of Sialon-ZrO:and Sialon-ZrO-BN Fiber Composites.in: High Tech Ceramics.Vincenzini P,ed.Amsterdam:Else- vier Science Publishers,1987.2725 2 2甄强，李文超.水平连铸用分离环的研究现状.耐火 2 3 4 5 6 材料，1998,32(4)：234 In(rir]) 3 Larker R.Reaction Sintering and Properties ofSilicon Oxy- 图10不同Z0,含量试样的侵烛界面的分形维数（侵蚀 nitride Densified by Hot Isostatic Pressing.J Am Ceram 时间40mi血) Soc,1992,75(1)62 4 Fig.10 Fractal dimension of eroded interface for different Hoggard D B,Park H K.O'-Zircomia and Its Refractory Application.Ceramic Bulletin,1990,69 (7):1163 ZrO:contents 5 Cheng Y B,Thompson DP.Densification of Zirconia-con- 3结论 taining Sialon Composites by Sm2O.J Mat Sci,1993,28: 3097 (I)O'-Sialon/BN侵蚀的主要原因是由于钢 6 Sglavo V M,Maschio R D,Soraru G D.Fabrication and 水中的M]与试样晶粒间少量玻璃相中的SiO2 Characterization of Polymer-derived SiN:O-ZrO Nano- 发生化学反应生成M血O-SiO,一A山，O低熔点渣 composite Ceramics.J Mat Sci,1993,28:6437 7 American Chemical Society and American Institute of 相渗人试样的晶粒间隙中，造成一定数量的侵 Physics for NBS.Thermochemical Tables.3rd Edn.1986 蚀通道，逐渐侵入材料的内部深处；同时，钢水 8魏寿昆冶金过程热力学，上海：上海科学技术出版社， 中的[O]会与试样中O'-Sialon反应生成SiO2和 1980.37 Al,O,产物SiO2又会被钢液侵蚀掉；但钢水不易 9德国钢铁工程师协会编.王俭，彭育强，毛裕文译渣 与BN反应，使其在侵蚀层内壁聚集，逐渐形成 图集.北京：冶金工业出版社，1989.169 Anti-Errosion of O'-Sialon/BN and O'-Sialon/ZrO,Composites in Molten Steel and Slag BAO Hong", ZHEN Qang 2,LI Wenchao" 1)Metallurgy School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)City Key Laboratony of Iron and Steel Metallurgy,Shanghai 200072,China ABSTRACT Erosions of O'-Sialon/BN in molten steel and O'-Sialon/ZrO2 in protective slag of continuous casting were investigated.According to experimental results and theoretical analysis,erosion kinetics of the O'-Sialon/BN in molten steel was controlled by two steps:the first one is controlled by a chemical reaction taking place on the interface;the second one is controlled by diffusion through boundary layers.The O'-Sia- lon/ZrO,composites had good erosion resistance to continuous casting protective slag because the solubility of ZrO,in silicate melt is limited and the increment of ZrO:content will prevent O'-Sialon from reacting with dissolved CO and other components in slag. KEY WORDS O'-Sialon/BN;O'-Sialon/ZrO:;erosion resistance;fractal;composite materials、 乞L 23 N 如 . 4 包宏 等 : O ,- is ia o口旧 N 和 O ,- Sial or 此如氏 复合材料抗熔融金 属和保护渣侵蚀 一 3 15 . 料 的侵蚀 . 对 2 1 、 4Z 和 Z到0 2试样 的侵蚀 界面 的 分形 特征进行研究可知 : 随着试样 中 Z旧 2含量 的增 加 , 侵蚀界 面的分形维数 略有增加 (见 图 10 ) , 这是 由于随着 乙0 2 的增加 , 阻碍 了保护渣 中的 C O 在试样 中的迁 移 , 从而降低 了与 0 -1 51 - on 的反应速率 , 这与实验结果 相一致 . 综 上所述 , 保护渣对 O -,S ial o n .乙 0 2复合材 料的侵蚀 的主要原 因是 : 渣 中 Co 与 o -l is lon 发 生反应 的结果 . 丫 1 . 65 1 . 22 6 1 . 22 2 越来越厚 的扩散层 . 所 以 , O -,S ial o创 B N 复合材 料在 钢液 中的侵蚀是保护性 的 . (2 ) O -sI ial o创它 N 复合材料 的侵蚀反应 机理 分为两个 时期 : ①界 面化学反应过程控速期 ;② 扩散过程 控速期 . 侵 蚀界面的分形维数 的变化 规律 与试 样在钢水 中的侵蚀机理是 相一致 的 . (3 )保护渣对 o -l s ial o川乙 0 2复合材料 的侵蚀 作用 主要 是 CO与 o -l Sial on 发生反应 的结果 . ( 4 ) o -l is al o可 21 0 2的抗保护渣侵蚀能力随着 Z州〕 2含量 的增加而提高 . à月2 坷 刁【月) 圈 10 不 同 Z州 D 二 含 , 试样的怪 蚀界面的分形维数 (. 蚀 时间 40 m加 》 F电 . 10 F. c t a l d b . e . ol . of 的 d曰 恤扭由 ce of r d挂介伪川 Z州 D , 加川. . 妇 3 结论 ( 1) o -l is ia 田扩BN 侵蚀 的主要原 因是 由于钢 水 中的【N位」与试样 晶粒 间少量玻璃相 中的 is q 发 生化学反应 生成 N 位O卜5 10 广 A弘认 低熔 点渣 相 渗人试样 的晶粒 间隙 中 , 造 成一定数量 的侵 蚀 通道 , 逐 渐侵人材料 的内部 深处 ; 同时 , 钢水 中的 o[ ]会 与试样 中 O 七is al on 反应生成 iS q 和 A 取认 , 产物 is q 又会被钢液侵蚀掉 ;但钢水不易 与 B N 反应 , 使其在侵蚀层 内壁聚集 , 逐渐形成 今 考 文 徽 1 uG P Z , L忍 e W H . Sin t e ha g , 乃m 讲币 e s an d A p li c at i叱 o f Si a l o n . ZOr Z an d S i iao n . Z旧 2 . B N F ibe r C o m op s iot s . in : H ihg eT c h C e 门” n i e s . 巧cen 耽幼n i P, e d . A m s et 沈aI m : E I肠 · v ie r S c i cen e P” bil s b e sr , 19 87 . 272 5 2 甄强 , 李文超 . 水平连铸用 分离环 的研究现状 . 耐 火 材料 , 19 8 , 32 (4) : 23 4 3 L ar k e r R . eR aC d on s i n et inr g an d 乃or 讲币 es o f is il con o xy - n i州de r 阳” 5 1五de 妙 H ot lso st at i c 朴闰 s s in g . J A m Ce n ” ” S co , 199 2 , 7 5( l ) · 62 4 H o搜四d D B , P山t H K . ’o 一 Z in 刀 m ia 叨d lst 助仓朗加口 A P Pl i c iat o n . C . 川” ” ic B ul 】以in, 19 90 , 6 9 (7 ) : 116 3 5 Ch e n g Y B , 仆 。 m P s on D .P eD sn i石c at l on o f Z i那ion -a con · 俪 n in g S iia on Co m op s l et s 妙 S m 2 0 1 . J Mat S c i , 19 3 , 2 8 : 30 97 6 Sg val o V 城 M 山蛇址o R D , S o n 班” G D . F a b ir 以由o n an d C h. 渔 Ct e ir 到欧 ion of P o l ym e -r d e ir v 目 is 创 2 0 . 2 式入 N an -O 加m po s iet C e n” ” i c s . J M at S e i , 】99 3只8 : 64 37 7 A m en can Ch e m i cal Soc i e yt an d A m ier can n坦it tU etL of P hy is cs for N B .s Tb e n ” “ h . . 1引目 几b les .3 dr E dn . 19 86 8 魏寿昆 . 冶金过程热力学 . 上海:上海科学技术出版社 , 1980 . 3 7 9 德国钥铁工程 师协会编 . 王俭 , 彭育强 , 毛裕文译 . 渣 图集 . 北 京: 冶金工业 出版社 , 19 89 . 169 A n t i 一 E r o s i o n o f o ,一 Si a l o 创B N an d o ,一 Si al o 创 IZ 到O : C o m P o s i et s i n M o let n S t e e l an d S lag BA O oH gn ,) Z H E N aQ gn l孔 IL 环仓n hc ao l) 1)M.目城盯 S c bo LUS T B e ij加肠 B e ij邺 l 0 0() 8 3 , C bi na Z沁iyt K即 L ia 沁 ar ot ny o f lrD n an d S加思 IM et al l . 呜苏 S h朋砂因 2 0 0 72 . C 址na A B S T R A C T E r o s i ons o f o , 一 S ial o 川B N in m o lt e n 6tS e l an d o ,一 S ial o 川Z旧 2 in P r OI 比ict v e 5 1吧 o f e o n t iln uo u s c ast ign 、 v e r e in v e ist g at e d . A c o dr in g ot e 不P e ir m e刘at l er s u lt s an d ht e oer ict al an a 】y s is , eor ia on ik n iet cs of ht e 0 ,一 S i a 】o 创它N in mo lt e n set e l 、 v a s c o “ tr o 】l e d by wt o s et P s: ht e if sr t oen 1 5 e o n t ’o ll e d by a e h em i c al er a e it on 加k 加9 lP ac e on het il lt er 丘c e ; het se c o n d on ie s c o 叮tr o lle d 妙 id 月汕s ion ht or u hg bo nU ds 叮 lay e sr . Th e ’o 一 is -a 1 0 创艺旧 Z c o m P o s iet s ha d g o o d eor is on er is s加口 c e ot c o nt i n u o us c as tin g Pr o te ict ve sl ag be c a 口姆 山e so 】ub Uiyt o f 1Z 0 2 in s ilic 毗 me lt 1 5 1加it e d an d ht e in c er m e n t o f 1Z 0 , e o n et n t iw ll P r e v en t o ,一 S i al on 丘。 m er a c itn g w iht id s so vle d C O an d o ht e r c o m Po n e snt in sl ag . K E Y WO R D S O ,一 S i a】o 钊分N : 0 ,一 S l a lO] 留Z到0 2 : eor s ion er s l s at 叮c e : 丘朗怕 l; e o m P0 s iet m at e ir a l s