1、0前言在钢铁工业的发展过程中，连铸中间包用耐火材料快速发展，为连铸工艺技术的进步提供强有力的支撑。而目前连铸工艺使用的浸入式水口设计方案，一般都以树脂结合的 Al2O3-C 材料为主，为了加强抗侵蚀性，通常其渣线部位选用氧化锆、石墨等材料，由树脂结合成锆碳质材料，部分添加 SiC、Si、Al、B4C等添加剂来提高材料的抗氧化性能，确保满足连铸工艺要求。但随着转炉冶炼节奏加快，小方坯铸机拉速最高达到 5.73 m/min，而后续超高拉速连铸生产会成为一种先进连铸工艺或各钢厂追求的常态。在超高拉速生产条件下，为确保坯壳冷却效果及保护渣迅速溶解，保持一定的润滑性，防止卷渣等因素，要求保护渣碱度必须提
2、高，熔点随之降低。为防止高拉速条件下，结晶器内液面波动过大，下水口浸入深度调整只能在 10 20 mm 范围内，同时实际生产过程中存在中间包底部变形等影响，导致下水口二次渣线不明显，造成几乎接近一道渣线使用，这使得配套浸入式水口的渣线部位（钢水与保护渣交接处）使用条件越来越苛刻。同时传统的 ZrO2-C 材料已经不能满足连铸过程的使用要求，一般的下水口生产厂家通常采取提高氧化锆的含量来提高渣线材料的抗侵蚀性，但氧化锆的提高，热震性能大幅下降，下水口开裂隐患大大增加，往往下水口刚上线就发生开裂，浇注无法正常进行，达不到连铸生产的长寿命使用要求。若生产厂家在下水口内壁设防开裂层，这样会导致下水口有
3、效壁厚变薄，寿命降低。1研究内容1.1 与现有技术相比，本研究具有以下有益效果（1）在配料中添加氧化锆纤维材料，氧化锆纤维在 ZrO2-C 材料中能有效形成网状结构，对材料的裂纹起到阻止作用，其稳定性优于传统的 ZrO2-C 材料，即使提高氧化锆含量，开裂问题得以缓解，除保证材料成品热震性能外，其自身在 ZrO2-C 中是无污染、高耐侵蚀氧化锆材料，具有非常优异的耐侵蚀性能，与传统 ZrO2-C 材料比热震性能提高，抗侵蚀效果明显。（2）浸入式下水口寿命提升，有效解决了连铸生产过程中更换浸入式下水口次数，提高了铸坯收得率。（3）浸入式下水口寿命提升，减少了岗位员工更换浸入式下水口的劳动强度及更
4、换过程中生产断流事故的发生几率。（4）浸入式下水口寿命提升，耐材侵蚀进一步降低，进入钢水内夹杂物减少，提高了钢水质量。1.2 材料配比要求1.2.1 超高拉速长寿命浸入式下水口耐侵蚀材料配方1（1）按重量份计算包括以下成分：氧化锆颗粒40 份，氧化锆细粉 30 份，氧化锆微粉 5 份，金属粉末添加剂 3 份，结合剂 5 份，氧化锆纤维 2 份。其中，氧化锆颗粒为电熔氧化锆、电熔稳定氧化锆或钙钇复合稳定氧化锆中的一种或多种。氧化锆颗粒的粒度级配为：0.6 mm10 份、0.4 mm35 份，且氧化锆颗粒中 ZrO2 94.0 wt。其中按重量份计算，氧化锆细粉的粒度级配为：0.074 mm10
5、份、0.044 mm20 份、氧化锆微粉 5 份，且氧化锆微粉中 ZrO2 98.5 wt，氧化锆微粉的粒度为 3 m。结合剂为酚醛树脂，结合剂的粒度为 90 wt%。收稿日期：2023-04-17超高拉速长寿命浸入式下水口研究及应用谭杜1 鲍志2 鲍颢文3（1阳春新钢铁有限责任公司，阳江 529600；2江苏奥能耐火材料有限公司，宜兴 214225；3无锡市高得上新材料有限公司，宜兴 214221）摘要为了满足高拉速铸机生产条件下，浸入式下水口能适应生产及降低成本的要求，本文通过对耐火材料进行研究，达到满足高拉速条件下浸入式下水口内壁具备耐冲刷性能和渣线部位耐侵蚀性，以此达到长寿命使用要求。
6、关键词 长寿命；浸入式下水口；耐侵蚀江苏陶瓷学术研究42（2）超高拉速长寿命浸入式下水口耐侵蚀材料 1的制备方法：按比例称取氧化锆颗粒 40 份、氧化锆细粉 30 份、氧化锆微粉 5 份、金属粉末添加剂 3 份、结合剂 5 份和氧化锆纤维 2 份，将上述各原料混合后造粒，再将造粒后的材料复合在水口渣线部位外壁，经等静压压制成生坯，经过 800 1 000 烧制得成品。1.2.2 超高拉速长寿命浸入式下水口耐侵蚀材料配方2（1）按重量份计算包括以下成分：氧化锆颗粒50 份，氧化锆细粉 37 份，氧化锆微粉 10 份，金属粉末添加剂 6 份，结合剂 7 份，氧化锆纤维 3 份。其中，氧化锆颗粒为电
7、熔氧化锆、电熔稳定氧化锆或钙钇复合稳定氧化锆中的一种或多种。氧化锆颗粒的粒度级配为：0.5 mm17 份、0.25 mm45 份，且氧化锆颗粒中ZrO2 94.0 wt。其中按重量份计算，氧化锆细粉的粒度级配为：0.059 mm17 份、0.032 mm27 份、氧化锆微粉 10 份，且氧化锆微粉中 ZrO2 98.5 wt，氧化锆微粉的粒度为 3 m。结合剂为酚醛树脂，结合剂的粒度为 90 wt%。（2）超高拉速长寿命浸入式下水口耐侵蚀材料 2的制备方法：按比例称取氧化锆颗粒 50 份、氧化锆细粉 37 份、氧化锆微粉 10 份、金属粉末添加剂 6 份、结合剂 7 份和氧化锆纤维 3 份，将
8、上述各原料混合后造粒，再将造粒后的该材料复合在水口渣线部位外壁，经等静压压制成生坯，经过 800 1 000 烧制得成品。1.2.3 超高拉速长寿命浸入式下水口耐侵蚀材料配方3（1）按重量份计算，包括以下成分：氧化锆颗粒 60 份，氧化锆细粉 45 份，氧化锆微粉 15 份，金属粉末添加剂 8 份，结合剂 10 份，氧化锆纤维 4份。其中，氧化锆颗粒为电熔氧化锆、电熔稳定氧化锆或钙钇复合稳定氧化锆中的一种或多种。氧化锆颗粒的粒度级配为：0.4 mm25 份、0.0125 mm55 份，且氧化锆颗粒中 ZrO2 94.0 wt。其中按重量份计算，氧化锆细粉的粒度级配为：0.044 mm25 份、
9、0.020 mm35 份、氧化锆微粉 15 份，且氧化锆微粉中ZrO2 98.5 wt，氧化锆微粉的粒度为 3 m。结合剂为酚醛树脂，结合剂的粒度为 90 wt%。（2）超高拉速长寿命浸入式下水口耐侵蚀材料 3的制备方法：按比例称取氧化锆颗粒 60 份、氧化锆细粉 45 份、氧化锆微粉 15 份、金属粉末添加剂 8 份、结合剂 10 份和氧化锆纤维 4 份，将上述各原料混合后造粒，再将造粒后的该材料复合在水口渣线部位外壁，经等静压压制成生坯，经过 800 1 000 烧制得成品。2应用及效果配方 1-3 所制备得到的超高拉速长寿命浸入式下水口耐侵蚀材料与传统的 ZrO2-C 材料相比较，耐侵蚀
10、材料性能测试结果见表 1。从表 1 结果可知，在配料中添加氧化锆纤维材料，氧化锆纤维能在 ZrO2-C 材料中能有效形成网状结构，对材料的裂纹起到阻止作用，其稳定性优于传统的ZrO2-C 材料，同时除保证材料成品热震性能外，其自身在 ZrO2-C 中是无污染、高耐侵蚀的氧化锆材料，具名称比重（cm3/g）显气孔率（%）耐压强度（MPa）抗折强度（MPa）使用时间（h）侵蚀速度（mm/h）实施例 13.9516.12916121.2实施例 23.9715.93117141.0实施例 34.0115.63318150.9传统的 ZrO2-C 材料3.7516.431.2267.51.8表 1 耐侵
11、蚀材料性能测试结果（下转第45页）江苏陶瓷学术研究43测来确保陶瓷产品中金属杂质的含量符合要求。化学检测可以评估陶瓷材料的化学稳定性，对于确保陶瓷产品的化学稳定性和安全性至关重要。另外，陶瓷的化学成分也直接关系到其物性，通过化学检测可以准确测定陶瓷材料中的氧化物含量、晶相组成等关键参数，从而评估其品质和性能。在陶瓷产品质量控制中，物性和化学检测还可以帮助制造商识别和解决潜在问题。通过定期监测和测试陶瓷产品的物性和化学性能，可以及时发现质量问题并采取相应措施。例如，如果物性测试表明某一批次的陶瓷产品强度较低，制造商可以追溯原材料的来源和生产过程，并对生产线进行调整和改进，以确保未来产品的一致性和
12、稳定性，这对于生产过程中的质量控制和质量保证至关重要，检测结果还可以用于建立产品的质量档案和追溯体系，方便问题排查和质量追溯。陶瓷物性和化学检测在市场竞争中也具有重要意义，其可以作为品牌价值和竞争优势的体现，为企业赢得消费者的信任和认可。通过确保陶瓷产品的质量和性能达到或超越标准要求，制造商可以提升产品的市场竞争力，并建立良好的品牌声誉。3结论总之，陶瓷检测是产品质量控制的关键手段，通过物性和化学检测可以确保产品符合特定要求和标准，促使企业在生产过程中解决潜在问题，不断地改进、完善、提高自己的产品质量，满足市场需求，并确保用户的安全和满意度，提高企业的市场竞争力。因此，物性和化学检测在陶瓷产品
13、质量控制中具有重要的意义。参 考 文 献1 盛泽元.一种新型有机硅梯度阻尼材料的研究和制备D.上海:上海工程技术大学,2021.2 倪文晶.氧化锆纤维及膜的成形方法研究 D.上海:东华大学,2013.（上接第43页）通讯作者：谭杜，男，2010 年湖南工业大学钢铁冶金专业毕业，本科学历，冶金技术工程师。有非常优异的耐侵蚀性能，与传统 ZrO2-C 材料比热震性能提高，抗侵蚀效果明显。3结论（1）通过添加氧化锆纤维材料，能有效提高浸入式下水口的耐侵蚀能力及抗热震性，降低外径侵蚀率，从而提高浸入式下水口使用寿命，最长可达到 14 h。（2）相比传统的 ZrO2-C 材料，添加氧化锆纤维材料，能有效
14、形成网状结构，对材料的裂纹起到阻止作用，能杜绝浇注过程浸入式下水口开裂、刺穿问题。（3）氧化锆纤维材料加入比重的增加，其中耐压、抗压强度、使用时间均得到提高，显气孔率、侵蚀速度明显下降。参 考 文 献1Shung Sheng Kao,Hsin Chin Kua,Oliver Wiens,Wolfgang Moner,Markus Reifferscheid,Nobert Vogl,Gernot Hackl,Gerald Nitzl,潘秀兰.高速连铸用新型浸入式水口 J.世界钢铁,2014(1):34-412 徐其言,周俐,帅勇,孔辉结晶器保护渣与 Zr C质浸入式水口的反应机制研究 C.2010 年全国冶金物理化学学术会议专辑(上册),2010:499-5023 郭丽华,徐庆斌.不锈钢连铸中浸入式水口渣线的化学蚀损 J.国外耐火材料,2003,28(3):44-47江苏陶瓷学术研究45
