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降低侵蝕物的侵蝕性,同時利用侵蝕物保護(hù)耐火材料。這是保護(hù)耐火材料比較新的方向,已經(jīng)取得明顯成效。渣是耐火材料使用過程中的主要因素。渣與耐火材料接觸的時間越長,侵蝕越嚴(yán)重。鋼包內(nèi)襯的損毀與渣層厚度有直接關(guān)系。用放渣法使鋼包中渣量減少,可使包襯壽命成倍提高。用各種填料(次石墨、燒結(jié)的多空粘土、蛭石等材料)覆蓋渣曾也可以使渣的侵蝕性減小。在這種場合,渣不是首先與耐火材料內(nèi)襯起反應(yīng),而是與填料材料反應(yīng),填料為中和劑。
渣與耐火材料相互作用的動力學(xué)階段,侵蝕性減小的理論前提是渣中形成硅、鋁、鐵等絡(luò)合物狀,用陽離子減少渣成分中的游離O2-份額。在這種場合形成復(fù)雜的陰離子ALXOY2-、SixOy2-、FexOy2-約束游離氧,減小渣的侵蝕性,發(fā)生渣熔體中和。中和劑的另一作用是對侵蝕物粘度的影響,例如氧化鈣-硅酸鹽渣中,引入CaO的量>30%,或MgO20%,或Cr2O37%,能使渣的粘度提高到1Рa·s。是溶解的耐火材料減少。于是,氧化鈣-硅酸鹽渣溶解粘土質(zhì)耐火材料,原渣的為2.6㎎·㎝-2·s-1,加入20%中和劑,1600°C時為0.2mg.cm-2·s-1。
含碳耐火材料與侵蝕物的相互作用和氧化物耐火材料有本質(zhì)的區(qū)別。例如:焦油鎂白云制品在氧氣轉(zhuǎn)爐中的損毀,耐火材料與侵蝕物相互作用分兩個階段進(jìn)行:首先從爐渣、金屬熔體出來的氧和吹氧直接出來的游離氧滲透到耐火材料中,耐火材料表面層的碳被燒盡,并形成脫碳帶。脫碳帶被渣浸透,渣進(jìn)行侵蝕(溶解)白云石和鎂砂的過程,侵蝕層被鋼液沖刷然而相互作用產(chǎn)物在內(nèi)襯的某些區(qū)域仍以薄層形式存在,阻擋新鮮渣的相互作用。再脫碳帶的邊界上,耐火材料的碳和氧化物及渣的部分氧化物之間同時進(jìn)行還原反應(yīng),形成氣體。這些氣體阻撓渣的氧化物熔體滲入到耐火材料中,并擴散到更高強度的熱層中,金屬和SiO2蒸氣與氧反應(yīng)生成的氧化物,由脫碳層邊界向熱層方向移動形成致密的方鎂石帶。
在這個帶中,出現(xiàn)方鎂石由于形成致密的方鎂石帶,促使在轉(zhuǎn)爐渣中噴吹高高分散的方鎂石。在這種場合,由于發(fā)顆粒長大,相鄰顆粒之間形成小橋結(jié)構(gòu),方鎂石、方鈣石沿氣孔邊界結(jié)晶。這種致密帶結(jié)構(gòu)是氧化物氣相結(jié)晶化特有的。致密帶防止碳化、氧化,促使焦油結(jié)合耐火材料穩(wěn)定性提高??墒莾H是在渣中游離氧有一定含量時,形成致密帶取決于渣成分,例如氧氣轉(zhuǎn)爐渣中游離氧的摩爾分?jǐn)?shù)為0.8時,焦油結(jié)合的材料形成致密的氧化物帶。生MgO+C→Mg+CO反應(yīng),Mg蒸氣沒有留在渣中,而凝結(jié)在內(nèi)襯上,部分原子氧替代吹入分子氧參與氧化鎂。由于內(nèi)襯上凝結(jié)MgO,抗侵蝕性提高,損毀層得到填補。
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