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熔渣对钢包工作衬耐火材料的破坏主要表现在这两个方面

发布日期: 2020-06-23 11:53:17    阅读量(143)    作者:

钢包工作衬耐火材料在使用过程中最常接触到的是各种冶金熔渣,熔渣对耐火材料的侵蚀和渗透是材料破坏的两大主要因素。

1、钢包工作衬材料抗渣侵蚀性

高温蚀损过程中,耐火材料逐渐向渣中溶解,基质被大量蚀损掉,耐火材料的显微结构被严重破坏。此过程影响因素很多,如熔渣的化学组成与性质、渣的黏度、温度、耐火材料的组成与杂质、工作气氛等,人们改善耐火材料抗渣性的最主要途径是改变其组成与杂质成分。

富铝尖晶石的八面体中存在大量的阳离子空位,容易吸收渣中的铁与锰的阳离子形成复杂的尖晶体,其可将耐火材料的溶解由直接溶解变为间接溶解,同时由于渣中铁、锰氧化物的降低,氧化硅等含量增大,从而提高渣的黏度,降低了它的侵蚀与渗透能力;CA6本身是耐火材料与渣的反应生成物,其熔点高,少量存在对耐火材料有自修复作用,能够减少熔渣对耐火材料的侵蚀。

耐火材料中的杂质或添加剂对耐火材料的抗侵蚀性也有较大影响,例如B2O3是海水镁砂中最常见的杂质,MgO-B2O3系的液相出现温度为1358℃。很少量的B2O3的存在即可使液相出现的温度从MgO的熔点(约2800℃)下降到1358℃,从而使其抗侵蚀能力大幅度下降。金属铝作为MgO-C砖的抗氧化添加剂被广泛使用,研究表明它对MgO-C砖抗渣侵蚀的影响与渣的碱度有关,添加铝后有利于提高MgO-C砖抗碱性渣的侵蚀能力,但其抗酸性渣的侵蚀能力反而因铝的添加而下降。

2、钢包工作衬材料抗渣渗透性

渣蚀渗透过程中,耐火材料中的气孔、裂纹、晶界等对渣沿耐火材料中的渗透造成重要影响。

熔渣向耐火材料内渗透的主要途径有: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,渣中的离子进入到构成耐火材料的氧化物中,通过晶格扩散进入耐火材料中。在以上三种渗透途径中,后两种形式,特别是通过晶格扩散的渗透是很小的,而通过气孔与裂纹的渗透程度是最大的。

当时间为t时渗透深度L与孔径r的关系式为:

渗透速度与孔径的关系式为:

公式1和2中L表示渣渗透深度;r表示气孔孔径大小;t表示渗透时间;σ表示熔渣的表面张力;θ表示熔渣与耐火材料间的润湿角;η表示渗入耐火材料中的熔渣的黏度;v表示渣的渗入速度。

360彩票 从式1及式2中可以看出,渣渗透的深度与r1/2成正比,而渗透速度与r成正比。可见,随着气孔孔径的增加,渣向耐火材料中的渗透速度与深度都增大,因此,耐火材料的气孔孔径越小,其抗渣的渗透能力越强。除此之外,气孔孔径分布也对渣的渗透性有很大影响,当气孔孔径分布不均匀时,渣的渗透路线呈树枝状,即它先沿大气孔渗入耐火材料中,然后沿着小气孔向四周渗透扩散,这样渣就比较容易渗入到耐火材料内部。相反,如果耐火材料的气孔分布是均匀的,没有孤军深入的渗透条件,渣沿气孔渗透也是均匀的,渗透面积也会比气孔分布不均的小。

360彩票 其中耐火材料的气孔率对渣渗透的影响是显而易见的,在其他条件相同的情况下,耐火材料的显气孔率越高渣的渗透越厉害。

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