耐火澆注料與高溫熔體相互作用而損壞的主要原因

耐火澆注料與高溫熔體相互作用而損壞的主要原因可概括為:
機械作用、爐渣化學侵蝕和熱應力作用,通常耐火材料的損壞是三種綜合作用的結果。機械作用主要是指耐火材料被爐料、高溫熔體和高溫氣流沖刷磨損;化學侵蝕是指化學反應造成的損壞。耐火材料在使用過程中會與接觸到的爐渣、熔體、煙氣、粉塵等物質發生物理化學反應,導致其結構受損。其主要過程是液相溶解和滲透,主要表現為滲透、渣蝕和溶蝕。
Cr2O3可以降低熔渣對耐火材料的潤濕性,降低熔渣對耐火材料的腐蝕性,降低其對耐火材料的滲透性。研究了61.5%SiO2-17.8%Al2O3-20.7%MgO渣在鎂耐火材料和鎂含鉻耐火材料的接觸角。發現熔渣在1370℃保溫2小時后,鉻耐火材料上的接觸角較大,說明熔渣的潤濕性較差。
熔渣對耐火材料的侵蝕主要是通過滲透進入耐火材料形成腐蝕層。當溫度發生劇烈變化時,腐蝕層中的礦物膨脹產生結構應力,導致材料內部開裂,導致耐火材料結構剝落。當在耐火材料中添加一定量的Cr2o3時,可以有效降低熔渣在耐火材料中的滲透性。即使是滲透性強的含S和O的煉銅渣也能起到同樣的作用,從而減少結構剝落。
當耐火材料中含有Cr2o3時,它會與渣相互滲透,進入渣后會影響渣的粘度。研究了硅酸鹽渣的粘度與Cr2o3含量的關系,表明Cr2o3不僅在硅酸鹽渣中溶解度低,而且顯著增加了渣的粘度,降低了渣的流動性,從而減少了渣對耐火材料的侵蝕。渣粘度的增加可以減緩其對耐火材料的滲透,在耐火材料中形成滲透層,從而減少耐火材料的結構剝落。因此,鉻耐火材料廣泛應用于有色冶金、鋼鐵冶金、水煤漿氣化爐和玻璃行業。
雖然含鉻耐火材料具有優異的使用性能,但自20世紀80年代末以來,其用量大大減少,主要是因為在使用過程中,Cr2o3中的三價鉻可能被氧化成有毒的六價鉻,對人體和環境造成嚴重危害。人們開始使用一些無鉻耐火材料來代替含鉻耐火材料,但在一些惡劣的服務條件下,含鉻耐火材料由于其優異的性能是不可替代的,如水泥回轉窯的高溫燒成帶、爐外精煉爐的內襯、水煤漿氣化爐等。
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