随着资源、能源、环境等因素对钢铁工业发展制约的日益增强，钢铁行业产品结构调整步伐加快，对钢的品种、质量性能要求提高，低成本、高效率、高品质钢生产成为未来钢铁发展的重点［1－2］。连铸用系列功能耐火材料是现代钢铁冶金用关键耐火材料，其中，浸入式水口是钢液成为铸坯前所接触的最后一道耐火材料，其使用寿命决定着连铸效率，使用可靠性影响着生产节奏和安全性，材质组成也影响铸坯的品质［3－4］。高品质特殊钢铸坯表面缺陷的主要原因之一是存在Al2O3夹杂［5］。常规的浸入式水口以铝碳材料为主［6］，水口中的主成分Al2 O3在机械冲刷和化学侵蚀的作用下容易进入钢液中，不利于铸坯品质。因此，需要开发出非Al2 O3质的水口材料。

镁碳质耐火材料同样具有耐高温、抗钢液冲刷侵蚀性优异的性能［7－10］，目前被广泛用于塞棒棒头部位。水口材料最为重要的性能是抗热震性，而MgO的热膨胀系数大（13.5×10－6℃－1，20～1 000℃），故镁碳质水口材料的抗热震性与铝碳质水口存在一定的差距。为了提高镁碳质水口材料的抗热震性，通常使用的方法是调整原料中镁砂的粒度和石墨的含量。在前期系列研究已确定的镁砂粒度［10］和碳含量［11－13］的基础上，本课题中拟通过引入不同添加剂来改善镁碳质水口材料的抗热震性能，并研究这些添加剂对镁碳质浸入式水口用材料性能的影响，希望为镁碳质浸入式水口的开发提供一些参考。

1 试验

1.1 试样制备

主要原料有：w（MgO）≥97%的电熔镁砂（粒度为1～0.5、0.5～0.2、≤0.2和≤0.047 mm）和两种牌号的鳞片石墨（LC150－99和LG300－95）。添加剂为：粒度≤0.063 mm（240目）的熔融石英，w（SiO2）＞99.70%；粒度 ≤0.040 mm（350目）的斜锆石，w（ZrO2）＞98.60%；粒度≤0.074 mm（200目）的锆莫来石，w（ZrO2）＝36.54%，w（Al2O3）＝45.75%，w（SiO2）＝16.81%；≤0.044 mm（320目）的 Si粉，w（Si）＞97.50%。结合剂为酚醛树脂粉（牌号2312）、液态酚醛树脂（牌号9202）和工业酒精。

按照表1所示配方配料，在高速混碾机中混练，以120 MPa机压成型为25 mm×25 mm×150 mm长条样。干燥后的试样在氮气气氛炉中于950℃保温3 h热处理，随炉自然冷却后，备用。

MRI检查：以直肠壁各层受侵犯情况评价肿瘤侵犯度，在此期间应用tnm分类法进行评价：T1标准：肿瘤侵犯黏膜下组织，T2标准：肿瘤侵犯固有肌层，T3标准：肿瘤穿透浆膜下层和固有肌层；T4标准：肿瘤侵犯邻近器官或累及腹膜。

 

表1 试验配方

  

原 料 w/%A0 A1 A2 A3 A4电熔镁砂≤0.047 mm 18 12 12 12 12石墨 LC150－99 11 11 11 11 11 LG300－95 11 11 11 11 11 1～0.5 mm 8 8 8 8 8 0.5～0.2 mm 28 28 28 28 28≤0.2 mm 24 24 24 24 24添加剂熔融石英（外加） 0 6 0 0 0斜锆石（外加） 0 0 6 0 0锆莫来石（外加） 0 0 0 6 0 Si粉（外加） 0 0 0 0 6 2312树脂粉（外加） 4 4 4 4 4 9202树脂液（外加） 6 6 6 6 6 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5酒精（外加）

1.2 性能检测

950℃热处理后的试样，按GB/T 2997—2000检测显气孔率和体积密度，分别按GB/T 3001—2000和GB/T 3002—2004检测常温抗折强度和高温抗折强度（1 400℃，埋炭）；在氮气保护条件下，用ZRP－03A型全自动热膨胀测定仪测定试样在室温至1 400℃下的线膨胀率和热膨胀系数；参考 YB/T 376.1—1995检测试样的抗热震性能，测试温度为1 200℃，保温时间10 min，水冷1次后，测其常温抗折强度及强度保持率；参考 GB/T 5988—2004检测试样经1 550℃保温10 h埋炭重烧后的线变化率，并用X’-Pert型X射线衍射仪测定重烧后试样的物相组成。

《导基》的智慧课堂教学根据全国导游资格考试大纲与题型，对课程内容进行合理的智慧构建，采用课件讲解、图片、视频、问题、讨论、头脑风暴、投屏演示、现场练习等多种手段强化教学内容，加深学生们对知识点的归纳、辨析与理解，强化对知识点的记忆与灵活运用，减少测评时出错，提高考证通过率。

9月27日上午，黄河博物馆新馆举行开馆仪式，水利部副部长胡四一出席并致辞。河南省委常委、副省长刘满仓出席仪式，水利部黄河水利委员会主任陈小江出席仪式并致辞。

2 结果与讨论

2.1 物理性能

其中，尖晶石的形成和ZrO2向MgO中的固溶所引起的体积膨胀效应较大。

 

表2 950℃保温3 h热处理后试样的常规物理性能

  

/% 16.9 18.1 17.2 16.7 17.5体积密度/（g·cm－3） 2.52 2.42 2.56 2.53 2.45常温抗折强度/MPa 3.1 2.9 3.8 3.7 3.7高温抗折强度/MPa（1 400℃）A0 A1 A2 A3 A4显气孔率项 目5.8 4.8 5.7 6.3 13.0

热处理后试样热震前的常温抗折强度以及经1 200℃⇌水冷热震1次后的常温抗折强度和强度保持率如图5所示。可以看出，试样A1和A4热震后的强度保持率较高，特别是引入熔融石英的试样A1，其热震后抗折强度甚至超出了热震前的，这可能是熔融石英在1 200℃热震温度下已产生了一定程度的烧结。添加Si粉的试样A4热震后强度保护率也较高的原因可能是，Si粉在1 200℃的热震温度下形成SiC而加强了基质间的结合，从而提高了材料的强度。而试样A2和A3的水冷热震1次后的抗折强度虽然稍高于空白样A0的，但强度保持率较低，说明单斜锆和锆莫来石并不能提高镁碳质材料的抗热震性。

  

图1 添加剂对试样抗热震性的影响（1 200℃⇌水冷热震，1次）

950℃热处理后试样经1 550℃保温10 h埋炭重烧处理后的线变化率见图3。可以看出：无添加剂和加入熔融石英与Si粉的试样，在重烧过程中的体积变化都很小；而分别引入6%（w）斜锆石和锆莫来石的试样，在1 550℃重烧后均产生了较大的体积膨胀，并出现了较为严重的开裂现象（见图4）。从图5所示重烧后试样A2和A3的XRD图谱可以看出，经1 550℃重烧后，试样A2中的斜锆石在MgO存在的情况已全部转变为立方相，该转变在正常情况下应该是体积收缩的过程；然而在MgO富余的情况下，ZrO2全部固溶进入MgO颗粒中了。根据程本军等［17］的研究，ZrO2在1 200℃时可以固溶到MgO颗粒内部，该固溶过程的体积增大，因而导致试样严重开裂；张雪松等［18］的研究表明，加入单斜锆的镁碳砖经1 600℃埋炭保温0.5 h并随炉冷却后，试样表面有肉眼可见的细微裂纹，且这种现象随着单斜锆加入量的增多而更加明显。试样A3中的锆莫来石在1 550℃下已全部分解，反应式为：

  

图2 热处理后试样的热膨胀曲线

950℃热处理后试样在室温至1 400℃下的热膨胀曲线如图2所示。可以看出，当温度超过750℃后，各试样的线膨胀率均开始出现较大的增加。计算表明，各试样的室温至1 000℃的平均热膨胀系数在5.0×10－6 ～6.0×10－6℃－1，相差不大，说明加入不同添加剂对材料的热膨胀系数影响不大。

 

950℃保温3 h热处理后试样的常规物理性能如表2所示。可以看出：加入不同添加剂的试样显气孔率、体积密度和常温抗折强度均相差不大，这是由于各试样在950℃的热处理温度下均未产生烧结。然而，所有试样的显气孔率均较大，这除了与试验过程中所选用的成型工艺及坯料参数有关外，还与所选用的镁砂原料有关：所选用的电熔镁砂表面可能存在弱水化情况，并在热处理后脱水；同时，因镁砂与碳组分的热膨胀系数相差较大，经热处理后两者之间的界面存在较多的间隙。而上述原因也同样导致了镁碳质材料的常温抗折强度较低。各试样在1 400℃下的高温抗折强度均高于常温抗折强度，这主要是由于石墨是强度随温度升高而增大的材料［14－15］。而试样A4的高温强度较其常温强度有大幅度提高的原因是，所添加的Si粉在1 400℃的测试温度下与碳反应形成了SiC，能使试样中的MgO和石墨等“桥接”起来或充填于气孔中［16］，从而增强了基质间的结合力。

在医生培养方面，上文曾提到医院精细化管理系统构建的病种分析“医师模型”对医生或医生团队治疗管理病种的难度、手术级别、平均住院日、并发症发生率、再入院率等进行评价。通过建立全方位的数字分析模型，可以系统地分析患者从门诊、急诊到住院的治疗、检查、用药的过程数据，进而分析医师临床表现。落实到具体的管理促进，基于病种视角的医师执业能力评价，通过医师病种管理得分，引导医师发现技术短板，寻找治疗专长。同时，通过同科室、同职称级别医师的得分比较、不同医生同一病种管理得分比较以及医师自身得分纵向比较等，为职称晋升、医师定期考核、医师分级授权等提供数据支撑。

  

图3 热处理后试样经1 550℃保温10 h埋炭重烧后的线变化率

  

图4 热处理后试样A2和A3经1 550℃保温10 h埋炭重烧后的外观形貌

  

图5 热处理后试样A2和A3经1 550℃保温10 h埋炭重烧后的XRD图谱

2.2 工业试验

根据上述研究结果，向镁碳质水口材料中分别引入适量熔融石英和Si粉制备了多支镁碳质浸入式水口（含有复合无碳内衬），在某钢厂进行了工业试验，试验条件如下：普碳钢，钢液温度（1 540±10）℃，拉速约 2.0 m·s－1。试验结果表明，该浸入式水口能够满足现场浇铸的工况条件，不开裂，无穿孔现象。

3 结论

（1）添加熔融石英或Si粉能够在一定程度上改善镁碳质浸入式水口材料的高温使用性能；而单斜锆的晶型转变以及向MgO中的固溶可能会影响镁碳质材料的高温体积稳定性，锆莫来石的分解以及分解产物与MgO的反应以及固溶等作用，亦会影响镁碳质材料在长时间高温条件下的性能稳定性。

（2）工业试验表明，引入适量的熔融石英和Si粉制备的镁碳质浸入式水口，能够满足现场工况条件下的钢液热冲击，无开裂和穿孔现象。

参考文献

［1］李新创.钢铁工业发展趋势及政策环境分析［N］.世界金属导报，2017－09－05：B08.

［2］张春霞，王海风，张寿荣，等.中国钢铁工业绿色发展工程科技战略及对策［J］.钢铁，2015，50（10）：1－7.

［3］杨文刚，李红霞，刘国齐，等.高效连铸用薄板坯浸入式水口结构设计［J］.耐火材料，2015，49（5）：332－334.

［4］姚金甫，沈钟铭，金从进.钙处理钢对浸入式水口的侵蚀分析［J］.耐火材料，2014，48（5）：377－378.

［5］王新华.高品质冷轧薄板钢中非金属夹杂物控制技术［J］.钢铁，2009，48（9）：1－7.

［6］马世春，韩俊华.低碳Al2O3－C耐火材料研究的新进展［J］.耐火材料，2017，51（3）：235－240.

［7］朱伯铨，李享成，陈平安，等.一维或二维结合相对含碳耐火材料强度和韧性的影响［J］.耐火材料，2017，51（3）：161－171.

［8］程峰，王军凯，李发亮.低碳镁碳耐火材料的研究进展［J］.耐火材料，2015，49（5）：394－400.

［9］胡兴波，孙兆利，范晓坤.低碳镁碳砖用于不锈钢钢包的生产实践［J］.耐火材料，2016，50（3）：228－230.

［10］王长明，何见林，顾华志，等.颗粒级配对低碳镁碳砖性能的影响［J］.钢铁研究，2010，38（1）：4－7.

［11］王堂玺，李享成，平振丰.电磁场环境下碳含量对MgO－C砖抗高碱度渣侵蚀性能的影响［J］.耐火材料，2014，48（6）：424－427.

［12］王力，李光强，刘昱，等.不同碳含量的MgO－C耐火材料与超低碳钢液的相互作用［J］.钢铁研究学报，2017，29（8）：616－625.

［13］刘洋，肖国庆，刘民生，等.碳含量及类型对镁碳耐火材料弹性模量的影响［J］.兵器材料科学与工程，2013，36（1）：110－114.

［14］王维邦.耐火材料工艺学［M］.2版.北京：冶金工业出版社，2005：184.

［15］林彬荫，胡龙.耐火材料原料［M］.北京：冶金工业出版社，2015：401.

［16］陈肇友.化学热力学与耐火材料［M］.北京：冶金工业出版社，2005：501－503.

［17］程本军，杨彬，王金相，等.MgO－ZrO2－C材料的性能和显微结构［J］.耐火材料，2004，38（5）：312－315.

［18］张雪松，俞晓东，朱光永.单斜氧化锆对低碳镁碳砖物理性能的影响［J］.现代冶金，2004，38（5）：40－41.