1、ASC铁沟浇注料因具有优良的应用效果而被广泛使用，为增强浇注料抵抗铁水及铁渣冲刷侵蚀的能力，ASC浇注料必须引入碳，碳素与熔渣不润湿，它的加入可有效阻止熔渣侵入坯体，增强抗侵蚀性，提高抗剥落性能。但是引入的碳素很容易被氧化，氧化后形成孔洞，不但失去原有抵抗渣铁侵蚀的作用，反而形成渣侵入的通道，加速熔渣的渗透。因此，抗收稿日期：2022-03-10基金项目：河北省钢铁联合研究基金（E2017209094）；河北省自然科学基金项目（E2017209164）作者简介：王伟强（1976），男，工程师，主要从事耐火材料研究工作.ZrB2-SiC复合粉加入量对ASC浇注料性能的影响王伟强1，李德民1，2，
2、杨强1，王义龙1，杨松1，涂军波2（1.河北国亮新材料股份有限公司 河北省钢铁冶炼用耐火材料技术创新中心 河北省企业技术中心，河北 唐山063000；2.华北理工大学 河北省无机非金属材料重点实验室，河北 唐山063000）摘要：以刚玉为骨料，以氧化铝微粉、碳化硅细粉、硅微粉、70纯铝酸钙水泥、碳素及ZrB2-SiC抗氧化复合粉等做基质，制得高炉出铁沟用耐火浇注料；以ZrB2-SiC复合粉作为抗氧化剂，测试其对中温1 000 及高温1 500 烧后试样抗折、耐压强度、线变化率和坯体抗氧化性的影响，复合粉加入量分别为0、0.5%、1%、1.5%及2%，按照相同加入量等量减少刚玉粉。结果表明：随Z
3、rB2-SiC复合粉的增加，试样高温处理后的线变化率逐渐加大，体积密度呈现先升后降的趋势，高温抗折强度先增大后减小，抗氧化性则逐步变好；当ZrB2-SiC复合粉加入1%时，高温抗折强度呈现最佳值，试样可以得到最好的综合指标。关键词：氧化铝-碳化硅-碳浇注料；ZrB2-SiC复合粉；抗氧化性；高温抗折强度中图分类号：TQ175.73+2文献标识码：A文章编号：1001-6988（2023）01-0069-04Effect of ZrB2-SiC Composite Powder on Properties of ASC CastableWANG Weiqiang1,LI Demin1,2,YAN
4、G Qiang1,WANG Yilong1,YANG Song1,TU Junbo2（1.Hebei Enterprise Technology Center,Hebei Refractory Technology Innovation Center,Hebei GuoliangNew Material Co.Ltd.,Tangshan 063000,China;2.Hebei Inorganic Non-Metallic Materials Main Lab,North China University of Technology,Tangshan 063000,China）Abstract
5、:Taking corundum was used as aggregate,alumina powder,silicon carbide powder,siliconpowder,70 pure calcium aluminate cement,carbon and ZrB2-SiC anti-oxidation composite powder as ma-trix to prepare refractory castable for blast furnace iron ditch.ZrB2-SiC composite powder was used as an-tioxidant to
6、 test its influence on bending strength,compressive strength,linear change rate and green bodyoxidation resistance of samples sintered at medium temperature 1 000 and high temperature 1 500.The addition amount of composite powder is 0,0.5%,1%,1.5%and 2%respectively.The corundum pow-der was equal red
7、uced according to the same addition amount.The results show that with the increase ofZrB2-SiC composite powder,the linear change rate of the sample after high temperature treatment graduallyincreases,the bulk density first increases and then decreases,the high temperature flexural strength firstincr
8、eases and then decreases,and the oxidation resistance gradually becomes better.When ZrB2-SiC com-posite powder is added with 1%,the high temperature flexural strength presents the best value,and thesample can get the best comprehensive index.Key words:alumina silicon carbide carbon castable;ZrB2-SiC
9、 composite powder;oxidation resistance;high temperature flexural strength工 业 炉Industrial Furnace第45卷第1期2023年1月Vol.45 No.1Jan.202369氧化剂的添加是必不可少的，常用的抗氧化剂有金属硅、金属铝、碳化硼等，各类抗氧化剂在浇注料中的应用机理在很多文章中都有相关报道。本文主要介绍一种新的抗氧化剂ZrB2-SiC复合粉，此复合粉在镁炭材料中有报道，但在铁沟料中的应用没有文章提到，为此，研究复合粉加入量对Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响是本文的重点1-9。1试验1.1原
10、料试验原料有棕刚玉，白刚玉，碳化硅，氧化铝微粉，硅微粉，碳素，70水泥，ZrB2-SiC复合粉及六偏磷酸钠，其主要原料化学组成见表1。1.2试样制备棕刚玉作骨料，白刚玉、纯铝酸盐水泥、碳化硅、氧化铝微粉等作基质，逐渐改变ZrB2-SiC复合粉的引入量，分别按质量分数0、0.5%、1%、1.5%、2%的量外加，编号为1#、2#、3#、4#、5#，差值用白刚玉粉补足，保证总量相等，具体试样配比见表2。按照配比进行配料，然后将配制好的物料干混保证成分均化，再加水湿混2 min以上，加水量需要按照满足施工性能为准，一般控制流动值120130mm为宜，制得尺寸为40 mm40 mm160 mm的标准试样
11、，室温养护一天再脱模，脱模后在恒温烘箱中干燥一天，然后按照试验要求进行中温、高温烧成，进行相关指标检测。1.3性能检测采用振动法模拟测量浇注料的施工流动性能，按照GB/T 5072-2008、GB/T 2997-2000规定检测试样的体积密度及气孔率，按照YB/T 5201-1993规定检测试样的强度指标，按照GB/T 3002-1982规定检测试样的高温抗折强度，按照GB/T 3001-2007规定测量试样线变化率，最后采用扫描电镜观察试样断口微观结构。2试验结果分析与讨论2.1复合粉加入量对试样显气孔率及体积密度的影响试样经中温、高温处理后，随ZrB2-SiC复合粉的加入量不同，试样显气孔
12、率及体积密度的变化规律如图1所示。由图可见，随着ZrB2-SiC复合粉的增加，试样经常温处理后的显气孔率逐渐增大，体积密度则逐渐减小。分析原因：随着ZrB2-SiC复合粉的增加，相同加水量流动性变差，为保证施工性能，引入的水量会适当增加，水量的增多导致试样内部残留的气孔增多，同时试样体积密度降低。试样编号1#2#3#4#5#棕刚玉6060606060碳化硅1515151515刚玉粉1211.51110.510氧化铝微粉55555硅微粉+Si粉44444Secar7122222碳素22222ZrB2-SiC复合粉（外加）00.511.52加水量4.34.54.75.15.5原材料生产厂商成分中位
13、径/mAl2O3SiO2Fe2O3R2OSiC棕刚玉瑞泰95.280.410.140.08白刚玉粉 河南特耐99.270.030.150.18硅微粉思本3.70.4995.890.130.52Al2O3微粉杰众2.599.550.030.050.04碳化硅东祥97.5纯铝酸盐水泥凯诺斯4.871.61.3表1主要原料化学组成（w%)表2配方主要原料组成（w%)（b）体积密度图1不同复合粉加入量试样的体积密度和显气孔率变化图（a）显气孔率110 24 h1 000 3 h1 500 3 h显气孔率/%161412108642000.51.01.52.0复合粉加入量/%9.38.97.69.78.
14、310.611.414.77.46.89.17.39.7110 24 h1 000 3 h1 500 3 h体积密度/gcm-3复合粉加入量/%3.203.153.103.053.002.952.902.852.802.753.163.022.583.133.173.033.103.083.083.013.053.022.9200.51.01.52.02.993.117.0材料与施工：ZrB2-SiC 复合粉加入量对 ASC 浇注料性能的影响8.270工 业 炉第 45 卷第 1 期2023 年 1 月试样经中温及高温处理后，试样显气孔率先降后增，体积密度先增后减。分析原因：在加热过程中，碳素
15、会逐步被氧化留下气孔，导致试样显气孔率升高，但加入ZrB2-SiC复合粉后，其反应活性高，更容易与空气中的氧气发生反应，有效防止碳素氧化，减少因碳素氧化而形成的气孔，从而使得制品的致密度变好。但随ZrB2-SiC复合粉进一步增加，为保证施工流动性能，不得不适当提高加水量，过多的水分使材料烘干后残留的气孔增多，并逐步发挥主导作用，因此复合粉进一步增加会导致气孔增多，致密度下降。2.2复合粉加入量对试样耐压强度的影响随ZrB2-SiC复合粉加入量的变化，试样经常温（110）、中温（1 000）及高温（1 500）处理后，其不同温度下的耐压强度变化规律如图2所示。由图可知：随着ZrB2-SiC复合粉
16、加入量的增加，常温处理后试样的耐压强度逐步下降，分析主要与加水量有关；中温及高温处理后试样的耐压强度先增后降，ZrB2-SiC复合粉引入为1.0%时最佳。分析原因：在中高温作用下，ZrB2-SiC复合粉会与氧气反应生成ZrO2、SiO2和B2O3，氧化硼会与引入的硅微粉共同形成抗氧化覆盖层，均匀分布在材料的表面，抑制碳素进一步的氧化，从而有效阻止因碳素氧化而导致的结构疏松，使材料致密度提高，对中高温强度的增大有积极作用，但随复合粉的加入量增加，水量的增多导致孔隙率提高，使得中高温强度又会降低。2.3复合粉加入量对试样线变化率的影响试样的中温及高温线变化率变化如图3所示。可以发现：试样经过中高温处理后，随ZrB2-SiC复合粉加入量的增大，试样的膨胀率呈现逐步上涨的趋势。分析原因：在有碳素存在的情况下，首先会生成CO，而CO会与ZrB2发生反应ZrB2+COZrO2+B2O3，ZrO2呈四方晶相，在温度变化过程中，会向单斜相形式转变，伴随着体积膨胀；同时随ZrB2-SiC复合粉的增加，抗氧化作用越来越好，使没有被氧化而保留下来的碳素增多，保留下来的碳素也会与硅发生反应生成SiC，这是产生
