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郑州科威耐材:熔渣与耐火砖的反应及危害

郑州科威耐材
耐火砖厂家发布,转载请注明 作者:郑州科威耐材 发布日期: 2017-08-23

郑州科威耐材建厂32年来,对耐材的知识已经十分了解了,为什么熔渣一耐火砖的反应有危害呢科威耐材来带领大家一起来了解一下。
熔渣与耐火砖外表面和经迁移与内表面接触后,可发生以下反应:耐火砖向 熔渣中溶解——单纯溶解;形成易溶的化合物——反应溶解;直接形成低熔物;发生使耐火砖还原的反应;发生使耐火砖组分氧化的反应;形成比容差别很大的新产 物等。这些反应都引起耐火砖侵蚀,给耐火砖带来危害。当熔渣流动时,不仅通过对耐火砖的冲刷作用直接对耐火砖进行侵蚀,还通过带走上述反应产物,促进反应 进行,加速对耐火砖的侵蚀。
(1)耐火砖向熔渣中溶解——单纯溶解和反应溶解。
①控制溶解的因素。当熔渣与耐火砖接触时,若两者的某些组分的质量浓度相差较大,由于两者间的化学位相差较大,如耐火砖组分的质量浓度较高,具有较高化学 位,而熔渣中的组分的质量浓度较低,则物质从化学位较高的耐火砖向化学位较低的熔渣传递,使耐火砖中的组分被熔渣溶解,直至该组分在耐火砖和熔渣中的化学 位达到平衡,即溶解达到某一特定温度下的饱和浓度(溶解度)为止。
这种单纯溶解是许多耐火砖与熔渣进行反应的最主要形式。有人甚至认为渣蚀就是耐火砖的溶解过程。当耐火砖与外来物进行化学反应形成易溶化合物时,会加速耐火砖向熔渣中溶解。
②溶蚀的危害。由单纯溶解和反应溶解引起的侵蚀通常称为溶蚀。它不仅直接造成耐火砖一些溶解组分的损失(改变了耐火砖的化学组成),而且破坏了耐火砖的结构。当多相耐火砖中可溶物溶入渣中后,残留相被孤立,耐火砖的致密结构被破坏,加速了渣蚀。由于熔渣的化学组成改变,影响了熔渣的性质井在一定程度上影响了冶炼过程,其中的不溶性残留相还能给产品带来不利影响。
③降低溶蚀速度的措施。降低溶解速度,必须从以下几个方面采取措施:降低溶解度和耐火砖在熔渣中的浓度差值;降低扩散系数和提高扩散层厚度。
为了降低溶解度,除降低温度外,应尽量使熔渣与耐火砖间的化学位相近,如碱性耐火砖抵抗碱性熔渣的侵蚀能力很强,而酸性熔渣以选用酸性耐火砖为宜。
一般认为耐火砖向熔渣中溶解的传质过程处于扩散速度范围内。为了控制耐火砖向熔渣中的扩散,除降低溶解度外,还可通过提高熔渣中溶质的浓度、降低扩散系数以及提高扩散层厚度等方法来实现。如在炼钢炉中,当以镁质耐火砖为炉衬时,以白云石造渣,使渣中的MgO的质量浓度提高,即可使耐火砖的抗渣性得以改善。
(2)耐火砖的结构崩裂。结构崩裂是指耐火砖受到侵蚀,当其物相和结构变化到一定程度时,耐火砖的崩坏现象。渣蚀引起的结构崩裂,一般认为是由于形成变质层和形成比容差别较大的产物引起的。
①变质层的形成。变质层的形成,是由于熔渣的渗入所致。在渗入过程中,由于材料内温度梯度和熔渣黏度的影响,熔渣侵入到一定深度后,就不再继续渗透。从耐火 砖热面到其内部一定的深度,就形成了组成与结构有别于原材料的变质层。而且熔渣在渗透时还发生“化学过滤”,沿熔渣的渗透方向,其化学组成和物相组成都可 能不断地发生改变。因此,变质层内随其厚度的变化,其组成与结构也有一定差别。
②结构的崩裂。在变质层的形成过程中,由于形成的产物间和原材料间的比容和热膨胀性等有差别,在变质层与原材料之间或变质层内各层之间,因各种物相摩尔体积变化而产生结构应力,并破坏其间的结合,形成裂纹,甚至产生剥落和崩裂。
耐火砖受侵蚀形成变质层后,当温度波动时,由于各种变质层与未变质层间,或由于变质层内各物相间的热膨胀性差别,更易使此种崩裂激化。当耐火砖的变质层崩裂剥落后,在侵蚀介质作用下还可形成新的变质层,产生新的崩裂,如此循环不已,就使耐火砖受到严重损毁。
结构崩裂是渣蚀最常见的损毁形式之一,在一些易产生较厚变质层的耐火砖中,因渣蚀产生结构崩裂,往往是最主要的原因。
③减缓结构崩裂的措施。避免耐火砖产生结构崩裂或减缓其危害,最主要的措施是降低熔渣的渗透性。为此,必须降低耐火砖受熔渣的润湿性,提高材料的致密性,降低材料中的杂质含量,以及减少晶界,尽量减少气孔、基质和晶界通道作用。
(3)渣蚀的其他反应与危害。
①加速熔毁。耐火砖在服役中仅受高温热负荷作用而熔融称为熔毁或熔损。当其与熔渣反应形成易熔物时,这种助熔作用,一方面使耐火砖的晶相骨架结构遭受破坏, 高温强度受到严重损害,加速熔损过程;另一方面,由于液相的迁移,使材料收缩,造成材料及砌体开裂,加速渣蚀和破坏砌体的稳定性。科威耐材提供
②还原或氧化的危害。耐火砖组分被还原或氧化后,若产物在服役的温度下为气体,则因气体的逸出,直接导致耐火砖的部分消耗,导致结构疏松和结合强度降低,渣蚀危害加剧。如当硅质或镁质耐火砖同铁水接触时,铁水中的碳即可将耐火砖中的SiO2和MgO还原成SiO或Si和Mg。在一些用过的残砖中常见金属颗粒,就缘于此。又如熔渣与耐火砖接触时,含碳耐火砖的损毁,首先是从其中的石墨等含碳组分的氧化开始。
为了减缓耐火砖被还原的危害,应尽量将其中易还原的氧化物合成为较稳定的复合化合物,如镁铬砖中的Cr2O3与铁水接触时易被还原,但当与MgO化合为MgO·Cr2O3后,则还原程度降低。
③冲蚀。冲蚀是由于流体冲击耐火砖工作表面,使其中的固体颗粒直接损耗。当流动的熔渣冲击耐火砖表面时,由于流体的冲击、摩擦和挤压以及剪切等动力和静压力 作用,极易产生或助长变形,导致材料表层直接损耗,又可因附渣层变薄或侵蚀面更新而加剧渣蚀。在耐火砖垂直的工作面上,当与熔渣形成的熔融体与熔渣的密度 差别较大时,也可因流体的流动,使不同高度上的侵蚀有所区别。
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