方镁石-尖晶石质耐火材料的抗渣性能研究
发布日期： 2020-04-14 10:04:42 阅读量（346） 作者：张红耐火材料与渣的侵蚀反应是一个物理和化学反应的过程。一般包括有渗透、溶解和熔体冲刷等物理化学过程。化学反应造成的损毁是系统试图达到平衡时，侵蚀液相不断溶解耐火材料直至达到饱和状态，获得热力学平衡。对于熔渣而言，渣的扩散速度、浓度、反应温度、黏度、使用气氛等都对其侵蚀速率有影响。化学侵蚀主要是熔渣和制品体反应，伴随新相的生成和制品体组织结构的物理变化。
（RH浸渍管）
在RH精炼中，熔渣以碱性渣为主，包含CaO、FeO、MnO、MgO、A12O3、SiO2、Fe2O3等氧化物，熔渣还可能含有少量其它类型的化合物甚至金属，如氟化物(CaF2)等。方镁石-铝镁尖晶石材料的主晶相为MgO，能较好程度地抵抗熔渣的化学侵蚀，熔渣对该材料造成损毁的主要方式为渗透和结构剥落。
熔渣对耐火材料的渗透是指在试验温度，熔渣与基质部分发生化学反应，在温度梯度、液相黏度等的作用下，向材料的内部温度较低的部分渗透，从而改变材料内部的结构和化学组成。
渣可以以三种途径向耐火材料内渗透。
(1)通过开口气孔与裂纹向耐火材料内部渗透。
(2)通过晶界向耐火材料内部渗透。
(3)渣中的离子进入构成耐火材料的氧化物中，通过晶格扩散进入耐火材料中。
Korgul采用动态抗渣法对刚玉尖晶石质耐火材料的抗CMAS渣性能进行了测试，发现在侵蚀的初始阶段，熔渣中的游离的氧化钙能与耐火材料中富余的Al2O3反应并融入熔渣中，熔渣中的钙含量和铝含量迅速升高并析出铝钙化合物，铝钙化合物能与耐火材料中的Al2O3继续反应生成CA6。同时由于耐火材料中的尖晶石能吸收熔渣中的Fe离子和Mn离子，熔渣中Si含量升高，熔渣粘度增大，渗透减缓。
Sasaki等发现含有富镁尖晶石的方镁石-尖晶石制品比传统的镁铬制品在抗渣方面更具优势，并且具有较好的抗热震性能，故方镁石-尖晶石质耐火材料已逐步用于炉外精炼。Goto等采用静态坩埚法对方镁石-尖晶石制品的抗CAS渣性能进行了测试，并分析其机理。在1400℃~1500℃的高温下，基质中的MgO向熔渣中溶解并与熔渣中的Al2O3反应生成MA，由于熔渣中Al2O3含量减少，熔渣主要为CMS和C3MS2组成。通过在方镁石-尖晶石质耐火材料中添加Fe2O3和TiO2细粉，能够有效的提高MgO和MA之间的结合程度，明显的提高抗侵蚀能力。
顾华志等对钢包用铝镁质耐火材料进行了静态抗渣试验，温度为1600℃，保温时间为3h，检测熔渣的化学组成、熔点和粘度。结果表明：熔渣的熔点和粘度与熔渣中的Al含量和碱度成正比。熔渣与耐火材料发生了反应，反应的产物为CA2、CA6和MA，三相连续交替分布，加剧了熔渣与耐火材料的润湿。
冯秀梅等对方镁石-尖晶石质耐火材料进行了抗渣试验，采用的方法为静态坩埚法，选取的试验样本C含量不同分别为10%、15%、20%和25%，抗渣试验的温度不同分别为1450℃、1500℃、1550℃和1600℃。试验结果显示，含碳量为25%的方镁石-尖晶石质耐火材料性能最好，主要是因为尖晶石吸收三氧化二铁后形成了高温相取代了连续低温相，抑制了熔渣侵蚀。
马军强等研究了富铝尖晶石在镁质耐火材料抗抗渣过程中所发挥的作用，选取了钢渣与抗钙处理钢渣分别进行了抗渣试验。结果表明，富铝尖晶石含量越高，镁质耐火材料的抗渣熔蚀性能越差，而抗钢渣渗透性越强;方镁石-尖晶石质耐火材料的抗渣性能要远优于镁锆质耐火材料。
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