北京科技大学Factsage大报告.docx

CaO-ZrO2-TiO2-BN材料作水口用时对材料成分的要求前言近十年期间，新的冶金技术不断出现，近终形连铸一连轧技术和熔融还原炼铁技术成为当代世界钢铁工业的两大前沿技术，而连铸技术正是在这种大环境下，不断的向更高的技术领域冲击。钢铁工业发展的同时促进了连铸用耐火材料生产与技术的快速发展，使之成为实现我国耐火材料工业结构优化的突破口.要求浸入式水口具有耐侵蚀性、抗热震性、抗氧化性、高强度和防止堵塞，同时要求能保证连铸工序稳定的的特点，是连铸功能耐火材料中最关键的制品之一，其使用寿命决定着连浇的炉数。目前国内外常用的浸入式水口材质是铝碳质和铝碳一错碳质复合材料，尽管有许多优点，但在浇铸某些钢种时易挂渣和A12O3附着而引起水口的堵塞。针对水口材质提高材料的防堵塞功能，是解决水口A12O3堵塞问题的主要方向。近年来，所采用的措施中主要分两类，即加入添加物改进水口材质和改变水口材质。其中日本为了防止附着造成水口堵塞，开发出了添加BN，ZrB2，Si3N4等难堵塞材料的浸入式水口，改善了水口材质的抗A12O3附着性，其抗附着机理大多是是脱氧生成物低熔点化或水口材质低熔点化，但在一定程度上减弱了材质的抗侵蚀性，缩短了水口的寿命，因此应该综合考虑各种因素，调整材料的配比，平衡水口的抗侵蚀性和抗A12O3附着堵塞的关系，争取达到最佳状态。而防止A12O3附着堵塞的最基本方法是降低氧化铝与水口界面的接触频率以及使脱氧生成物或水口界面的组成地熔点化。根据这个抗堵塞机理，近年来开发出了CaO——Zr02——TiO2，ZrO2——CaO——C，CaO——TiO2——C等目前研究较深入且已经投入实际应用的体系。其中CaO——Zr02——TiO2体系材质抗A12O3附着堵塞的性能非常好。CaO——Zr02——TiO2——BN[1]质浸入式水口已经开发应用，但在抗附着性和长寿命方面还必需进一步改进。本文采用计算热力学的方法，用FactSage软件三元系计算CaO——Zr02——TiO2三元系在1823K温度下的三元系相图，得出稳定物质组成的含量区间，为调整材料的配比，平衡水口的抗侵蚀性和抗附着堵塞的关系制造生产该种类材质水口提供借鉴。CaO——Zr02——TiO2三元相图分析CaO——Zr02——TiO2——BN材料欲成功用于水口，前提条件必须是该体系在连铸温度下不熔融，并且保持固态，只是在Al2O3夹杂附着后，材料参加反应，将沉积物转化为液相。体系中BN并不参加反应。用FactSage软件可以计算并画出CaO——Zr02——TiO2三元系在连铸的特定温度下（1823K）下的等温截面图。打开FactSage软件，选择Phase Diagram模块输入三相物质CaO,ZrO2,TiO2设置参数单位，Units里边，把Temperature设置为C,Mass设置为g选择数据库FToxid选择FToxid-SLAGA相设置计算条件：温度1823K,为constant;压力为1atm,为constant。FactSage计算得到三元相图如图1及其简化图2图1：CaO——Zr02——TiO2三元相图1823K下等温截面图图2：CaO——Zr02——TiO2三元相图1823K下等温截面图简图图1是该体系在1823K下等温截面图，观察各区域相组成，可把相图简化成图2。相图右半部分为全固态区域，因此通过限制CaO——Zr02——TiO2——BN中TiO2的加入量，把体系组成控制在相图右半部分，那么在连铸时材料本身是不会达到熔融状态的。结论应用FactSage软件进行计算得出，通过控制CaO——Zr02——TiO2——BN体系中TiO2的加入量，可以讲体系控制在高温固相区，该复合材料可用于浸入式水口