鄭州科威耐材：熔渣與耐火磚的反應及危害

鄭州科威耐材建廠32年來，對耐材的知識已經十分了解了，為什么熔渣一耐火磚的反應有危害呢科威耐材來帶領大家一起來了解一下。
熔渣與耐火磚外表面和經遷移與內表面接觸后，可發生以下反應：耐火磚向 熔渣中溶解——單純溶解；形成易溶的化合物——反應溶解；直接形成低熔物；發生使耐火磚還原的反應；發生使耐火磚組分氧化的反應；形成比容差別很大的新產 物等。這些反應都引起耐火磚侵蝕，給耐火磚帶來危害。當熔渣流動時，不僅通過對耐火磚的沖刷作用直接對耐火磚進行侵蝕，還通過帶走上述反應產物，促進反應 進行，加速對耐火磚的侵蝕。
(1)耐火磚向熔渣中溶解——單純溶解和反應溶解。
①控制溶解的因素。當熔渣與耐火磚接觸時，若兩者的某些組分的質量濃度相差較大，由于兩者間的化學位相差較大，如耐火磚組分的質量濃度較高，具有較高化學 位，而熔渣中的組分的質量濃度較低，則物質從化學位較高的耐火磚向化學位較低的熔渣傳遞，使耐火磚中的組分被熔渣溶解，直至該組分在耐火磚和熔渣中的化學 位達到平衡，即溶解達到某一特定溫度下的飽和濃度(溶解度)為止。
這種單純溶解是許多耐火磚與熔渣進行反應的最主要形式。有人甚至認為渣蝕就是耐火磚的溶解過程。當耐火磚與外來物進行化學反應形成易溶化合物時，會加速耐火磚向熔渣中溶解。
②溶蝕的危害。由單純溶解和反應溶解引起的侵蝕通常稱為溶蝕。它不僅直接造成耐火磚一些溶解組分的損失(改變了耐火磚的化學組成)，而且破壞了耐火磚的結構。當多相耐火磚中可溶物溶入渣中后，殘留相被孤立，耐火磚的致密結構被破壞，加速了渣蝕。由于熔渣的化學組成改變，影響了熔渣的性質井在一定程度上影響了冶煉過程，其中的不溶性殘留相還能給產品帶來不利影響。
③降低溶蝕速度的措施。降低溶解速度，必須從以下幾個方面采取措施：降低溶解度和耐火磚在熔渣中的濃度差值；降低擴散系數和提高擴散層厚度。
為了降低溶解度，除降低溫度外，應盡量使熔渣與耐火磚間的化學位相近，如堿性耐火磚抵抗堿性熔渣的侵蝕能力很強，而酸性熔渣以選用酸性耐火磚為宜。
一般認為耐火磚向熔渣中溶解的傳質過程處于擴散速度范圍內。為了控制耐火磚向熔渣中的擴散，除降低溶解度外，還可通過提高熔渣中溶質的濃度、降低擴散系數以及提高擴散層厚度等方法來實現。如在煉鋼爐中，當以鎂質耐火磚為爐襯時，以白云石造渣，使渣中的MgO的質量濃度提高，即可使耐火磚的抗渣性得以改善。
(2)耐火磚的結構崩裂。結構崩裂是指耐火磚受到侵蝕，當其物相和結構變化到一定程度時，耐火磚的崩壞現象。渣蝕引起的結構崩裂，一般認為是由于形成變質層和形成比容差別較大的產物引起的。
①變質層的形成。變質層的形成，是由于熔渣的滲入所致。在滲入過程中，由于材料內溫度梯度和熔渣黏度的影響，熔渣侵入到一定深度后，就不再繼續滲透。從耐火 磚熱面到其內部一定的深度，就形成了組成與結構有別于原材料的變質層。而且熔渣在滲透時還發生“化學過濾”，沿熔渣的滲透方向，其化學組成和物相組成都可 能不斷地發生改變。因此，變質層內隨其厚度的變化，其組成與結構也有一定差別。
②結構的崩裂。在變質層的形成過程中，由于形成的產物間和原材料間的比容和熱膨脹性等有差別，在變質層與原材料之間或變質層內各層之間，因各種物相摩爾體積變化而產生結構應力，并破壞其間的結合，形成裂紋，甚至產生剝落和崩裂。
耐火磚受侵蝕形成變質層后，當溫度波動時，由于各種變質層與未變質層間，或由于變質層內各物相間的熱膨脹性差別，更易使此種崩裂激化。當耐火磚的變質層崩裂剝落后，在侵蝕介質作用下還可形成新的變質層，產生新的崩裂，如此循環不已，就使耐火磚受到嚴重損毀。
結構崩裂是渣蝕最常見的損毀形式之一，在一些易產生較厚變質層的耐火磚中，因渣蝕產生結構崩裂，往往是最主要的原因。
③減緩結構崩裂的措施。避免耐火磚產生結構崩裂或減緩其危害，最主要的措施是降低熔渣的滲透性。為此，必須降低耐火磚受熔渣的潤濕性，提高材料的致密性，降低材料中的雜質含量，以及減少晶界，盡量減少氣孔、基質和晶界通道作用。
(3)渣蝕的其他反應與危害。
①加速熔毀。耐火磚在服役中僅受高溫熱負荷作用而熔融稱為熔毀或熔損。當其與熔渣反應形成易熔物時，這種助熔作用，一方面使耐火磚的晶相骨架結構遭受破壞， 高溫強度受到嚴重損害，加速熔損過程；另一方面，由于液相的遷移，使材料收縮，造成材料及砌體開裂，加速渣蝕和破壞砌體的穩定性。科威耐材提供
②還原或氧化的危害。耐火磚組分被還原或氧化后，若產物在服役的溫度下為氣體，則因氣體的逸出，直接導致耐火磚的部分消耗，導致結構疏松和結合強度降低，渣蝕危害加劇。如當硅質或鎂質耐火磚同鐵水接觸時，鐵水中的碳即可將耐火磚中的SiO2和MgO還原成SiO或Si和Mg。在一些用過的殘磚中常見金屬顆粒，就緣于此。又如熔渣與耐火磚接觸時，含碳耐火磚的損毀，首先是從其中的石墨等含碳組分的氧化開始。
為了減緩耐火磚被還原的危害，應盡量將其中易還原的氧化物合成為較穩定的復合化合物，如鎂鉻磚中的Cr2O3與鐵水接觸時易被還原，但當與MgO化合為MgO·Cr2O3后，則還原程度降低。
③沖蝕。沖蝕是由于流體沖擊耐火磚工作表面，使其中的固體顆粒直接損耗。當流動的熔渣沖擊耐火磚表面時，由于流體的沖擊、摩擦和擠壓以及剪切等動力和靜壓力 作用，極易產生或助長變形，導致材料表層直接損耗，又可因附渣層變薄或侵蝕面更新而加劇渣蝕。在耐火磚垂直的工作面上，當與熔渣形成的熔融體與熔渣的密度 差別較大時，也可因流體的流動，使不同高度上的侵蝕有所區別。
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