本文主要探讨氧气转炉熔渣与MgO-CaO质耐火材料的相互作用和导致耐火材料吸渣侵蚀损毁的原因,由河南耐火砖科瑞耐材收集整理。
1.熔渣侵入MgO-CaO质耐火材料的途径:
熔渣侵入耐火材料的途径有:毛细管通道、晶界、砖内杂质形成的液相渠道网和晶格。通过晶格扩散的侵入一般甚为缓慢,可不予考虑。若材料中杂质含量不多,直接结合程度高,杂质形成的液相以孤岛状存在,则熔渣通过液相渠道网的侵入也可暂不考虑。因此,在这里只考虑沿毛细管通道和晶界的渗入。试样变形率随着显气孔率增加而明显增大的现象进一步说明,在熔渣入侵的几种途径中,沿毛细管通道渗入最为主要。正因为如此,降低材料气孔率才成了提高抗渣性的有效手段之一。
熔渣能否沿晶界渗入,取决于固,固和固一液界面张力大小的对比,通常以二面角来衡量。对实验后的试样进行显微镜观察时,可看到含钒、钛转炉渣能渗入到晶粒边界,破坏砖体主晶相的直接结合。这说明,含钒、钛转炉渣和MgO-MgO、CaO-CaO以及MgO-CaO晶粒的二面角是很小的,因此它较转炉一般渣侵蚀性大。
2.熔渣的渗透深度:
对于某一指定的耐火材料,由于结构因素相同,熔渣渗入毛细管的深度(X)可用修改后的比克曼(Bilkermam)推导的关系式来表示。
式中,σ为熔渣的表面张力;η为熔渣黏度:θ为接触角;τ为时间;A为常数。
炼钢渣渗入碱性耐火材料的深度,作者曾进行过分析,并指出,由于炼钢渣的表面张力大致在4×10-3~5×10-3N/cm(400~500dyn/cm),接触角在0°~300之间,σ与cosθ值变化都不大,因此渗透深度主要取决于熔渣的黏度。文献的实验结果也证实了这一点。可惜炼钢渣的黏度数据至今很少见。
对试验后的试样进行显微镜观察时(参照《氧气转炉衬MgO-CaO质耐火材料抗炉渣试验分析》),可看到在同一种试样中不同炉渣的渗透深度是不同的。V-1渣渗透最深。例如,对于白云石,V-l渣渗透贯穿整个埚壁,而V-2与S-2渣的渗透深度则分别为10mm与7mm。对于MD8试样,V-1渗透深度为10mm,而S-2则只有5~6mm。看来,在这几种渣中V-1黏度最小。这可能是由于V-1中含有大量的氧化铁、氧化钒、氧化钛与氧化铝所致。
将渗透深度与变形率大小对照,可以得出,熔渣渗透越深,试样变形率越大。这是因为渗透越深,试样中液相量越多,组织结构破坏越厉害。