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氧化锆质定径水口使用中的损毁机理

发布日期： 2019-09-02 10:46:00 阅读量（486）作者：张红

氧化锆质定径水口的损毁过程是其在高温下与钢渣、钢液相互进行的复杂的理化作用。李学伟等人分别从高温物理作用和高温化学作用来探讨氧化锆质定径水口的损毁机理。

(1)物理损毁

①热冲击损伤。

氧化锆质定径水口在实际浇钢过程中由于浇钢温度较高，升温较快，水口内部受热不均匀，使得定径水口承受剧烈的热冲击。热冲击使定径水口内部产生大的热应力，随着浇钢过程的进行，这种非均态的热应力使水口内部结构存在着潜在缺陷或损伤，甚至产生微细裂纹。热冲击造成的结构损伤降低了水口的强度和耐冲刷性，也为钢液及钢渣向水口内部的渗透和侵蚀提供了途径。特别剧烈的热冲击可直接使定径水口产生宏观裂纹，甚至在开浇瞬间直接炸裂。因此，在水口损毁过程中钢液的热冲击对于定径水口的损伤是最严重的。

②机械冲刷损伤。

钢液对水口的机械冲刷是非常严重的。尽管钢液是一种高粘度液体，但由于钢液比重大、温度高、流速快，对水口产生严重的热冲刷。高的温度在水口壁的横断面产生很大的温度梯度，使接触钢液的水口壁的强度大大降低。通过估算，钢液经过水口的速度为3-5m/s，而且往往带有旋转的涡流。这些因素都加重了钢液对水口的侵蚀。

(2) 化学损毁

①氧化锆脱溶。

氧化锆定径水口的主要化学成分是ZrO2，少量稳定剂(CaO，MgO，Y2O3等)和微量杂质。纯的氧化锆在900~1200℃存在单斜晶相和四方晶相的转变即马氏体相变，这种相变容易引起体积变化，因而无法生产出纯的氧化锆制品。目前使用的定径水口大多采用CaO、MgO作为稳定剂，稳定化的氧化锆在使用过程中，钢水及钢水中的夹杂物(比如MnO2，SiO2，MgO，Al2O3等)易与稳定剂(CaO、MgO)发生反应，形成多元低熔点氧化物熔体随钢水流走，氧化锆因稳定剂的脱溶而失稳分解，变成单斜相的小颗粒随钢水流走。

②钢液及钢渣的渗透与侵蚀。

钢水侵蚀氧化锆质定径水口生成低熔点氧化物，反应生成的液相通过气孔逐渐向水口内部渗透。气孔率越高，渗透的液相量越多，氧化锆因稳定剂脱溶而产生不稳定状态导致分解过程加剧，较小的圆形单斜晶系的氧化锆颗粒进入熔融体。稳定剂脱溶和多元液相的渗透破坏了水口表面氧化锆的陶瓷结合，使其相互间的结合强度降低，当结合强度不足以抵抗钢水的冲刷时易被钢水冲走，从而造成水口在使用过程中的扩径现象。

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