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耐火材料的熔解蚀损简介

发布日期： 2018-03-24 10:01:38 阅读量（592）作者：

当致密耐火材料同熔渣接触时，会导致其固相组分向熔渣中的熔解，如图1所示。图中示出Al2O3-MgO耐火浇注料遇到高温熔渣时，发生Al2O3-MgO之间的膨胀反应并生成Spinel,由此便形成了 Spinel挡墙，将耐火材料本体同熔渣隔开，结果使材料组分向熔渣中的熔解仅限于其表面。随着耐火材料向熔渣中的熔解，结果则导致熔渣与耐火材料接触的局部区域的密度发生变化，进而引起密度对流。显然，氧化物系耐火材料向熔渣中熔解反应的驱动力是溶解成分在熔渣中的浓度梯度，而熔解成分在熔渣中的扩散速度则是耐火材料熔解蚀损的控制环节。

铝-镁质耐火浇注料的熔损简图

图1 铝-镁质耐火浇注料的熔损简图

另外，含碳耐火材料同熔渣相遇时，由于在钢液中原子氧具有强大的反应性，它在氧化性气氛中首先同Fe、Mn、Ti和Cr反应生成低价氧化物，诸如O2--Me2+配合物;而当氧的压力大于133kPa (100mmHg)时，含石墨耐火材料的损毁会骤然加剧。这样一来，含石墨耐火材料的损毁的第一阶段是石墨的氧化。与此同时，石墨氧化会在气孔中形成气体层，阻止熔渣浸透。

随着熔渣沿着耐火材料的气孔以及沿着在石墨和有机结合剂氧化后残碳处形成的大气孔向耐火材料内部浸透(图2)，低黏度熔渣使生成的小晶粒润湿，并与复合耐火材料中的氧化物组分发生反应，沿着氧化物颗粒周边生成液相，由此而使这些颗粒从复合耐火材料基体上脱落下来而流入熔渣中。由于熔融物(液相)中存在O2- -Me2 +配合物，这便导致钢水和熔渣的表面张力降低，使基质中氧化物表面润湿的状况有所改善。在这一过程中，富集有被冲掉的氧化物之类的液相起着重要作用。

耐火材料的熔解蚀损简介
图2在钢水浇铸过程中，在损毁性因素作用下渣线各部分损毁示意图

a—含碳组分氧化阶段;b—沿氧化物组分界面冲蚀阶段;c一基质颗粒冲掉阶段;

Ⅰ一空气;Ⅱ—造渣剂;Ⅲ—渣;Ⅳ—金属;画斜线部分一石墨;黑色部分一耐火材料的氧化物、碳化物组分;灰色部分一粒状氧化物骨料;

[O2-]—金属相的原子氧;MexFy一气态氧化物

由此可见(图2),石墨被气氛中的氧和熔渣中Fen0氧化以及氧化物向熔渣中的熔解连续交替进行便导致含石墨耐火材料的蚀损，其中石墨氧化是这类耐火材料损毁的重要控制环节之一。

武田太郎和野野部和男等人曾经采用转炉渣(w (CaO)=42%、w(SiO2) = 13%、w(Al2O3)=9%、w(TFe)=20%、w(MgO)=8%、CaO/SiO2 =3)对MgO-C砖进行了侵蚀试验研究，并用EDX对试验后的试样工作面进行了成分分析，根据工作面至渣与试样界面各渣成分的变化研究了镁碳砖的蚀损，认为其蚀损是按图3所示的模式进行的，并得出了以下结果(含碳耐火材料溶解蚀损的更详细内容留待后文再讨论)：

镁碳砖蚀损机理简图