D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2001.04.007 第23卷第4期 北京科技大学学报 VoL23 No.4 2001年8月 Journal of University of Sclence and Technology Beijing Aug.2001 O'-Sialon/BN和O'-Sialon/zrO2复合材料 抗熔融金属和保护渣侵蚀 包宏”甄强，)李文超少 1)北京科技大学冶金学院，北京1000832)上海大学上海市钢铁冶金重点实验室，上海200072 摘要研究了O'-Sialon/BN和O'-Sialon/ZrO,复合材料抗熔融金属和保护渣侵蚀.结果表 明：O'-Sialon/BN复合材料抗钢水侵蚀的动力学分为两段控制：前期为界面化学反应控制，后 期为扩散控制.0'-Sialor/ZrO2复合材料具有良好的抗保护渣侵蚀性能这是由于ZrO,在硅酸 盐熔体中的溶解度较低，随着Zr02的增加，抑制了O'-Sialon与C0,以及渣中其他组元的反应， 从而提高了0-Sialon抗渣的侵蚀性. 关键词O'-Sialon/BN,O'-Sialon/ZrOz,抗侵蚀；分形：复合材料 分类号TB123;TQ175.1 作为连俦新工艺用的两类新型O'-Sialon 入钢液中，分别在5,10,20,30,45,60min时取出. 系耐火材料O'-Sialon/BN水平连铸环材料 在实验中，为了防止钢液氧化，须从炉底通入氮 和O'-Sialon/ZrO2浸人式水口材料都具有良好 气进行保护，并且从上部往坩埚中通入氨气搅 的抗热震性能，比较优良的高温力学性能和抗 动钢液模拟实际冶炼工艺条件 氧化性能.并且，O'-Sialon/BN材料具有一定的 高纯氨气 刚玉管 可加工性能，可以加工成尺寸精密的部件；0'- Sialon/ZrO2材料还具有很好的抗AlO,粘附作 热解氨气 液 用，可以改善浇铸时形成A1O,结瘤发生阻塞的 现象但是，在实际使用条件下，水平连铸环 试样 还要受到钢液的侵蚀作用，浸人式水口还要受 刚玉坩埚 钼丝 到保护渣的侵蚀作用.而对O'-Sialon/BN材料 控温热电偶 的抗熔融钢水侵蚀性能和O'-Sialon/Zr02材料 抗保护渣性能的研究在国内外文献中尚未见报 炉壳 道.因此，本文对O'-Sialon/BN复合材料的抗钢 液侵蚀性能和O'-Sialon/ZrOz材料的抗保护渣 刚玉管 侵蚀性能分别进行了研究 热解氨气 ↑高纯氨气 1实验方法 图1侵蚀实险装置示意图 Fig.1 The apparatus of corrosion test 抗钢液侵蚀实验采用热压烧结合成的BN 采用无压烧结合成的ZO,含量（质量分数） 含量（质量分数）为70%的O'-Sialon/BN试样， 分别为10%（亿1），20%(Z2),30%(Z3),40%(Z4) 制成尺寸为40mm×3mm×4mm的长条形状，表 的0'-Sialon/ZrO,的复合材料和四方结构ZrO, 面磨平、抛光. 材料进行对比.制成尺寸为40mm×10mm×10 实验在PD控温的钼丝炉中进行.实验装 mm的长条形状，表面磨平、抛光.在钼丝炉中， 置示意图如图1所示.实验时，首先将普通碳素 钢/渣两相共存以模拟连铸过程.钢水温度为 钢在1600℃温度下熔化并保温，将全部试样插 1550℃，保护渣与钢水接触的液相层平均温度 收精日期2000-12-1包宏女，45岁，副研究员 约1450℃.在恒定温度下，插入上述5种试样， *国家自然科学基金资助项目QNo59872002;59874000 浸泡40min.保护渣成分为见表1.将侵蚀不同第 23 卷 第 4 期 2.0 1年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r皿 a l of U n vci sr yit o f cs 加 n ec a . d 刃Ce h助城口 血幼妞 g V匕L2 3 N o . 4 A u冬 2加 1 O 七S i a l o n B/ N 和 0 -l S i a l o n Z/ r O Z 复合材料 抗熔融金属和保护渣侵蚀 包 宏 ` , 甄 强 ’ , 2) 李文超 ” 1 月匕京科技大学冶金学院 , 北京 10 0 0 83 2 )上海大学上海市钢铁冶金重点 实验室 , 上海 2 0 0 72 摘 要 研究 了 。 ’一 is iao 川 , N 和 。 ,一 is 目o 四 2 心 2复合材料抗熔融 金属 和保护 渣侵蚀 . 结果 表 明 : 0 ,一 is ia o 川 . N 复合材料抗钢水侵蚀的动力 学分为 两段控制 : 前期为界面化学反应控制 , 后 期为扩散控制 . 0 `一 S ial o 钊 Z 州0 2复合材料具有 良好 的抗保护 渣侵蚀 性能 这是由于 Z旧 , 在硅 酸 盐熔体中的溶解度 较低 , 随着 Z旧 2 的增加 , 抑制了 O 护一 is a l o n 与C O , 以及渣中其他组元的反应 , 从而 提高了 0 `一 is ia on 抗渣 的侵蚀性 . 关健词 ’o 一 is a l o 川旧N , O ,一 is al 。川艺心 2 , 抗侵蚀 ; 分形 ; 复合材料 分类号 BT 1 23 ; T Q 1 7 5 . l 作 为连铸新 工 艺用 的两类新 型 0 `一 S诫。 系耐火 材料一一O `一 is al o 川它N 水平连铸环材料 和 o’ 一 is al o 川乙。 , 浸人式水 口 材料都具有 良好 的抗 热震 性能 , 比较优 良的高温力学性 能和抗 氧化性 能 . 并且 , O 户一 is ia on 旧N 材料具有一定 的 可加工性能 , 可 以加工成尺 寸精 密的部件 ; O `一 is al o 川z 旧 2 材料 还具有很 好 的抗 A loz , 粘 附作 用 , 可以改善浇铸 时形成 A 七q 结瘤发生阻塞的 现象 1 ~6j . 但是 , 在 实际使用条件下 , 水平 连铸 环 还要受到钢液 的侵蚀 作用 , 浸人式水 口 还要受 到保 护渣的侵蚀作用 . 而对 O `一 S诫。刘它N 材 料 的抗熔 融钢水侵蚀性 能和 0 `一 is a 】On ZJ 心 2 材料 抗保护渣性能的研究在 国内外文献 中尚未见报 道 . 因此 , 本 文对 O `一 is al o 列它N 复合材料 的抗钢 液侵蚀性能和 O ,- is ia o可 21 0 2材料 的抗保 护渣 侵蚀性 能分别进行 了研究 . 人钢液 中 , 分别在 5 , 10 加 , 30 , 45 , 60 m in 时取 出 . 在实验 中 , 为了防止钢液氧化 , 须从炉底通人氮 气进行保护 , 并 且从上部往柑坍 中通人 氮气 搅 动钢液模拟实际冶炼工艺 条件 . 高纯氮气 刚玉柑塌 控温热电偶 1 实验方法 抗钢液 侵蚀实验采用热压烧结 合成 的 B N 含量 (质量分数 ) 为 70 % 的 O ` 一 is al o 川它N 试样 , 制成尺寸为 40 ~ x 3 ~ x 4 m m 的长条形状 , 表 面磨平 、 抛 光 . 实验在 PID 控温 的钥丝炉 中进行 . 实验装 置示意 图如 图 1 所示 . 实验时 , 首先将普通碳 素 钢在 1 6 0 ℃ 温度下熔化并保 温 , 将全 部试样插 收 稿日期 2 0伽卜 1-2 1 包宏 女 , 45 岁 , 副 研究员 * 国家 自然科学基金资助项 目伽 。 5 9 8 7 20 02 ; 598 74 0 0 6) 全高纯氮气 圈 1 倪 蚀实脸装t 示. 圈 F细 . 1 T h e . P p二 加. o f c o . 浅. 加 n .te t 采用无压烧结合成 的 Z心 2 含量 (质量分 数) 分别为 10% (z l ) , 2 0% (及) , 3 0% (z 3 ) , 4 0% (别) 的 O ’一 is al o 可21 0 2 的复合材料和 四方结构 Z旧 2 材料进行对 比 . 制成尺 寸为 40 r n刃。 x lo r n 1 O x lo ~ 的长条形状 , 表面磨平 、 抛 光 . 在钥丝炉 中 , 钢 / 渣两相共存 以模拟 连铸 过程 . 钢水 温度 为 1 5 0 ℃ , 保 护渣与钢水接触 的液相层平 均温度 约 1 4 50 ℃ . 在恒定 温度 下 , 插人上述 5 种试样 , 浸泡 40 m in . 保护渣成 分为见表 1 . 将侵蚀 不同 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 04. 007