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耐火材 料损毁的一般形态

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耐火材 料损毁的一般形态

发布日期:2018-08-01 作者: 点击:

耐火材 料在使用过程中,要经受高温、温度急变、气氛变化以及被粉尘、烟气、金属熔液和溶渣侵蚀,其损毁机理十分复杂,很难作出正确地判断。

  耐火材 料在使用过程中的损毁,不但是渣蚀(连续型),而且还有断裂和剥片(非连续型)的因素。经过对 耐火材料的使用结果进行综合分析,可以将 耐火材料的损毁机理进行分类。

  耐火材 料的损毁机理的分类

  (1)连续发生的蚀损

  1)在表面的熔解、气化:

  在熔融相、气相中的扩散熔融相、气相与砖的界面反应

  2)从砖内部的熔解、气化:熔融物、气相成分的浸透熔解、气化成分向外部排出

  (2)不连续发生的蚀损

  1)发生龟裂:

  由与浸 透物的反应生成低密度相、伴随体 积变化的相转移、由再加 热引起的局部收缩和热应力集中

  气泡的局部集中性、结构上 的机械应力和热应力的集中、构成相 的热应力和弹性模量的各向异性

  与气相 反应引起的析出沉积、机械的冲击。

  2)局部的高熔解度、高蒸汽 压力或低粘性相的存在或生成

  (3)由磨损造成的损耗

  耐火材 料在使用中的损毁方式则可以归纳为三种基本形态。

  1.由于结 构体的机械应力、热应力 导致耐火工作衬产生不规财的裂纹(热的、机械的剥落或者掉片)而破坏。

  2.由于熔 渣的浸润和热面(工作表面)上的温 度波动而使耐火材料的结构变化,因此形 成特有的变质层,在原质 层和变质层的交界面上产生同加热面平行的裂纹(结构剥落)而损毁。

  3.由于同金属熔液、熔渣和 烟尘反应而溶流和磨损,主要是 由于产生液相而使工作表面层熔蚀(熔损)。

  耐火材 料在使用过程中,实际上 在热力学上是不稳定的。所以,耐火材 料的研究和开发的方向就是在耐火材料内(和附近)建立动力学屏障,以抵抗 最终不可逆的结构和组成变化所引起的变质。

  从相平 衡状态或热力学来看,与熔渣 接触的耐火材料不发生反应的成分是不存在的。因此,使耐火 材料表面形成保护层,而且尽 可能放慢该保护层的溶解速度以便控制熔渣侵蚀所产生的损毁能在最低限度之内。为了降 低保护层的溶解(扩散)速度,保护层 成分应尽量是熔渣和非均匀系异相平衡相接近的高熔点物质或高粘度溶液。所谓非 均匀系异相平衡,是指一 种或两种以上的成分,变成两 种以上不同的相,并且平衡共存。例如,在某一特定温度下,将MgO熔解于熔渣中,达到某一数量,MgO即不再熔解,此时,该熔液与MgO就是处 于非均匀系异相平衡关系。

  使用结果反复证明,消除方式Ⅰ和Ⅱ的损毁并降低方式#的损毁 速度始终是我们对耐火材料研究所追求的目标。

  假定能 消除耐火材料不规则的裂纹所产生的损毁,那么事 先评价耐火材料即成为可能。

  如早已了解到的那样,损毁方式Ⅰ和Ⅱ是碱性 和高铝质耐火材料共同的缺陷。但是,自从开 发了碳复合的氧化物耐火材料之后,即可使 损毁局限在耐火材料的工作表面层内,说明在 氧化物耐火材料的范畴内长期解决不了的问题,在非氧 化物复合的氧化物耐火材料中便可得到解决。


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