钢液对连铸耐火材料的腐蚀性的解析
发布日期： 2016-01-17 00:00:00 阅读量（531） 作者：用后浸入式水口渣线处ZrO2-C材料的脱碳层形貌与Al2O3-C、MgO-C材料相比有明显不同。脱碳层的结构、相组成、脱碳层厚度除了和ZrO2-C材料组成有关外，还与连铸钢液种类、成分密切相关。正常情况下，脱碳层厚度1～3mm，脱碳层结构形态类似图5.完全脱碳区域显微结构特点是形成大量的低熔点相，原ZrO2细粉发生溶解和再结晶，以近等径形态的小颗粒形式分布于低熔点相中，原较大的ZrO2颗粒有明显的稳定剂（CaO）脱溶和裂解现象发生。在部分脱碳区域（较远离表面）可以看到低熔点相的渗入和ZrO2细粉在低熔点相作用下的形态变化和聚集现象，以及脱碳后留下的空隙。
料钢液侵蚀面的显微结构分析可以清楚地看出，脱碳反应是含碳材料钢液工作面蚀损的主要根源。含碳耐火材料接触钢液时的脱碳过程包括两种形式：溶解脱碳和反应脱碳，此直接溶解过程仅发生在耐火材料表面和耐火材料和钢液接触的开始阶段（浇钢的开始阶段）并很快进行，一旦有脱碳层在耐火材料表面形成，材料表面仅残留氧化物，钢流将不再和石墨直接接触。当残留Al2O3被冲蚀进入钢液时，钢液会和新暴露的石墨接触，石墨溶解过程会继续进行，造成材料的蚀损；如果残留的氧化物不被冲蚀到钢液中，由于钢液和氧化物的润湿角>90°，材料内石墨和钢液间无直接接触，石墨向钢液中的溶解行为也将会停止，所形成的脱碳层仅在表面很薄的范围内。很显然，对有一定厚度的（几毫米）脱碳层的形成起主导作用的应是反应脱碳过程。整体塞棒的棒头严重蚀损会导致控流失效，而浸入式水口渣线部位内壁异常蚀损会导致连浇炉次减少，钢流不稳定。棒头材质主要为Al2O3-C或MgO-C材料。若使用过程中棒头表面未能形成致密的氧化物耐火层，则不能对内部石墨起保护作用，脱碳后的表面结构变得疏松，失去结合的氧化物颗粒易被冲蚀到钢液中，导致进一步的脱碳和冲蚀。正确的棒头材料选择和设计是在接触钢液初期就能在棒头表面反应形成致密耐火层，以对表面附近的碳素材料起到一定程度的保护作用。
结论含碳耐火材料与钢液接触面在使用过程中脱碳是造成材料蚀损的首要和直接原因，其强烈程度直接影响连铸用含碳耐火材料的使用效果。连铸用含碳耐火材料在钢液作用下的脱碳过程可分为两种形式―――溶解脱碳和反应脱碳。溶解脱碳仅发生在钢液和耐火材料中石墨直接接触时，该溶解过程相同。反应脱碳过程与含碳耐火材料中氧化物、防氧化剂等的种类和数量，连铸钢液的成分、夹杂物种类和数量，耐火材料周围和内部环境气氛都有关系。表面形成致密MgO层有利于抑制MgO-C材料脱碳和工作面蚀损。对ZrO2-C材料而言，产生反应脱碳的最主要原因是表面层中形成较多的低熔点相。和钢液接触时，ZrO2中的稳定剂CaO易脱溶，和钢液中酸性氧化物夹杂生成低熔点相，而低熔点相渗入ZrO2-C材料中，加速了CaO脱溶、液相量增加、夹杂物吸收等过程，同时还造成液相渗入区的完全脱碳。钢液中夹杂物种类和含量的不同影响液相的组成和性能，进而影响ZrO2-C材料的脱碳过程和脱碳层厚度。含碳耐火材料接触钢液的表面原位反应形成致密耐火氧化物层，能有效抑制材料的脱碳和蚀损。如针对一定的钢种在浸入式水口ZrO2-C渣线内侧复合一薄层Al2O3-C材料，使用时能在表面形成以刚玉为主的致密耐火层，消除了原ZrO2-C材料内衬的异常蚀损现象。
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