钢包用铝镁碳砖的损毁机理
发布日期： 2019-08-02 10:41:04 阅读量（416） 作者：钢包铝镁碳砖损毁主要是钢水熔渣在高温下对耐火材料侵蚀、渗透[1]。铝镁碳砖被熔渣熔损速度与熔渣的化学成分、温度高低、粘度大小等因素有关。熔渣的温度越高、钢水在钢包内的停留时间越长、熔渣的粘度越低和基质材料低熔点物相越多，则包衬越容易被损毁。熔渣的渗透是通过砖体的气孔渗透、液相渗透以及在固相中的扩散实现，使砖体工作层表面的化学组成和晶体结构发生质的变化，变为溶解了很多钢渣成分的变质层，这种结构易产生剥落、加快砖体的损毁进程。钢包耐火材料砖体的组织结构、性能的差异，与损毁速度有很大关系。钢包在使用过程中的运行管理，包括单包盛钢时间、钢包温度温降程度，同样会导致包衬结构剥落，影响钢包使用寿命。
1、耐火材料向钢水熔渣中的溶解
耐火材料工作衬的抗熔渣侵蚀性，主要取决于其结构特征以及化学矿物组成，并与耐火材料晶体的大小密切相关。
耐火材料的溶解蚀损发生在工作层表面，耐火材料本身的成分、高温下生成液相的数量、种类和耐火材料组分特别是基质部分对液相的饱和浓度以及所产生液相的粘度等都影响耐火材料溶解速度，同时温度的上升使耐火材料溶解速度加快。
因耐火材料蚀损的主要方式是溶解，是复杂的物化学反应共同作用的过程，所以讨论组分的扩散则具有重要的指导作用。
耐火材料向熔渣中溶解速度公式：
(1)
式中——耐火材料的溶损量(厚度);A——常数;T——熔渣温度;η——熔渣的粘性;t——反应时间。
熔渣蚀损耐火材料的速度还与其表面积S相关，表面积S与耐火材料的气孔率(PA)关系如下：
(2)
PA——耐火材料的气孔率;
B——与耐火材料结构有关的常数;
S0——是假定耐火材料无气孔时理想的表面积。
从公式(2)可知，耐火材料的气孔率越低其抗熔渣蚀性能越好。所以：
(3)
其中：A-常数;η-熔渣的粘度。由(3)可以看出，耐火材料在熔渣中的溶解速度随熔渣粘度的增加而降低。并且粘度
随温度的上升按指数倍急剧下降，所以熔渣的温度越高，熔损速度就越快。
2、熔渣向耐火材料内部的浸透
多气孔是耐火材料一个重要特性，熔渣的浸透除与气孔的数量密切相关外，气孔的大小和形状也同样对浸透有重要影响，它同时决定了熔渣向耐火材料内部浸透速度。
熔渣在耐火材料气孔内浸透的速度为：
(4)
当边界条件为t=0，L=0;t=t，L=L积分得：
(5)
由(5)可以看出，耐火材料气孔被熔渣渗透L取决于：气孔半径、熔渣的表面张力、熔渣的粘度以及气孔相互结合的特征。
碱性耐火材料熔渣浸透后即被MgO所饱和，因粘度很低，浸透速度很快。一直达到各物相共熔点温度范围熔渣浸透才会停止。
3、剥落的形成
耐火材料在高温熔渣的作用下，熔渣从耐火材料工作层表面渗透到砖体内部的深处，使工作面附近的气孔率明显降低，该部分耐火材料结构致密程度增加，生成很厚的变质层，其结构和各项性能与原质层发生很大的改变，当耐火材料在使用过程中温度剧烈变化时，在变质层与原质层之间结合处会出现平行于工作层方向的龟裂而使砖体产生剥落和损毁。
为减少结构剥落，最有效地方法是减少熔渣渗透深度。主要措施包括：1)降低耐火材料气孔率，减少渗透通道;2)提高耐火材料的抗熔渣渗透性;3)耐火材料与熔渣反应生成的化合物熔化点高，阻止熔渣的渗透进程;4)改善渣的结构，增加熔渣的粘度。
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