耐火磚雜質的降低及熔渣侵蝕介紹

耐火磚雜質的降低及熔渣侵蝕介紹

耐火磚的雜質中有的是易熔物，有的本身具有很高熔點，但同主成分共存時，卻可產生易熔物。故雜質的存在往往對主成分起強的助熔作用。助熔作用雖有時有助于材料的液相燒結，但對材料抵抗高溫作用卻有嚴重危害。助熔作用愈強，即由于雜質的存在，系統中開始形成液相的溫度愈低，或形成液相量愈多，或隨著溫度升高液相量增長速度愈快，以及所形成的液相粘度愈低和潤濕性愈好，危害愈嚴重。

可見，若Na2O 與SiO2共存，由于開始形成液相的溫度很低，故以SiO2為主成分的耐火材料中，若含有少量Na2O，即可對其高溫性質帶來嚴重危害。若以SiO2，為主成分的耐火材料中分別含有Al2O3和TiO2，雖然SiO2—Al2O3與SiO2—TiO2兩系統的共熔溫度相近，分別為1545℃和1550℃，但在共熔溫度下系統內每1%雜質氧化物生成的液相量卻差別較大，前者約為后者1.9倍。而且，耐火磚隨溫度的升高，此差別更大，如在1600℃下，約為2.3倍。

因此，雜質Al2O3較TiO2對SiO2的熔劑作用強。氧化鋁對硅質耐火材料的高溫性能危害極大。另外，當耐火磚雜質與主成分共存時，若生成的液相粘度較低，且隨溫度升高粘度降低愈快以及潤濕性愈好，則對耐火材料的危害愈嚴重。

據了解目前我國粘土耐火磚的生產一般多采用半干成型法壓制成型，坯料含水低。若燒成窯帶有干燥段，則可不用預先干燥而直接入窯燒成。盡管半干成型壓制的磚坯含水量低，但對于特異型耐火磚和大型及手工塑性成型磚壞，由十水分排出困難，為防止干燥過速而開裂。一般根據磚坯單重的形狀復雜程度采取在空氣中先干燥一周左右，再送入干燥器或直接入窯燒成的方法。粘土耐火磚在燒成過程中，磚坯在高溫和適宜氣氛條件下發生一系列物理—化學變化而燒結。結合粘土的加熱特性直接影響制品燒成制度的確定。

例如粘土耐火磚：

耐火磚在燒成過程中為避免雜質過多的產生大致可分為四個階段：

1.常溫至200℃：此時升溫不宜過快，以防坯體開裂。在隧道窯中燒成時，前4號車位溫度不應超過200℃。

2.200~900℃：本階段升溫應加快速度。以利于坯中有機物和雜質的化學反應進行。在600~900℃期間，應在窯中保持較強氧化氣氛，避免出現“黑心”廢品。

3.900℃至燒成溫度：在高溫階段應溫升平穩，繼續保持氧化氣氛，使坯體受熱均勻，也要防止磚坯開裂。由于在1100℃以上高溫時，燒結收縮非常強烈，收縮率達5%，因此保持溫度梯度平緩，消除內部應力非常重要。由于，粘土制品的止火溫度一般要高于燒結溫度100~150℃,如果所用燒結粘土的燒結溫度范圍較窄，則止火溫度適當低些，在50~100℃左右較適和。粘土耐火磚燒成溫度應保證使結合粘土充分軟化，使其與熟料細粉及粗顆粒表層的反應充分進行，達到粘結熟料顆粒。使制品獲得含適的強度和體積穩定的目的。榮盛耐材認為燒成溫度一般在1250~1350℃。如Al2O3含，則制品的燒成溫度應適當提高大約在1350~1380℃。燒成保溫時間—般為2~10h、以保證制品中的反應進行充分，而且使制品表里質量一致。

4.冷卻階段：根據制品在冷卻段中的晶格變化，在800~1000℃以上高溫階段應快速降溫，在800℃以下，則應減緩冷卻速度，實際上，在生產實際中，實際采用的冷卻速度不會對制品造成冷裂危險。

什么是熔渣侵蝕？
耐火材料是各種高溫設備必備的耐火材料，耐火材料按用途可分為重質材料和輕質保溫材料，專業的耐火材料廠家應具備這兩種耐火材料的生產能力，同時也要了解關于耐火材料的基本性能，下面由耐火材料廠家榮盛耐材為您介紹，耐火材料的抗渣性。

熔渣侵蝕是耐火材料在使用過程中常見的一種損壞形式，如各種煉鋼爐爐襯、盛鋼桶的工作襯、煉鐵高爐從爐身下部到爐缸的爐襯、許多有色冶金爐襯、玻璃窯池的池壁以及水泥回轉窯內襯等的損壞，多是由此種作用引起的。在實際使用中，約有50%損壞是由于熔渣侵蝕而引起的。

耐火制品抗渣性主要與耐火材料的化學礦物組成及組織結構有關，另外也與熔渣的性質及與其相互的條件有關。采用高純耐火原料，改善制品的化學礦物組成，盡量減少低熔物及雜質的含量，使制品中產生液相及與外界開始反應的溫度提高，是提高制品抗渣性能的有效方式。再者是注意耐火材料的選材，盡量選用與渣的化學成分相近的耐火材料，減弱它們界面上的反應強度。如堿性冶金爐內襯應選用堿性耐火材料等；或是盡量改變渣的成分，使其向所用的耐火材料成分靠攏，也是改善耐火材料抗渣性能的方式之一。另外，耐火材料在使用中，還應該注意到所用材料之間化學特性應相近，防止或減輕在高溫條件下的界面損毀反應。

高爐爐底碳磚向鐵水中的溶解即屬于單純溶解作用。硅酸鋁制耐火材料中的粘土制品在熔渣中的溶解過程主要是發生在界面處的反應溶解過程。由于粘土制品在高溫下的液相粘度仍很大，熔渣氧化物不易滲入液相中并在其中擴散，加上玻璃相和均勻分布在玻璃中的莫來石細晶粒的會啊學性質差別不大，從而使他們溶解速度的差別不顯著，使溶解過程主要發生在接觸界面上。堿性耐火材料的熔渣侵蝕過程是典型侵入變質溶解過程，如普通鎂質制品中處于軟化狀態、化學穩定性小的鎂質基質與熔渣相互作用后，使其中的氧化物富集起來，高溫下隨著液相的組成、粘度和數量的變化，可使液相通過氣孔向耐火材料內部較冷部分移動，從而改變了耐火材料的化學礦物組成和組織結構，并在制品表面附近形成化學礦物組成和組織結構不同的變質層段帶，從而加速制品的損壞。

堿性耐火磚的損壞因素

對堿性磚，具體有8種破壞因素，即熟料熔體滲入、揮發性組分的凝聚、還原或還原-氧化反應、過熱、熱震、熱疲勞、擠壓和磨刷。但這8種因素對窯內不同帶磚襯的破壞作用各有不同，現就這8種因素損壞堿性磚的機理分別作一簡述。

1、熟料熔體滲入：熟料熔體主要源自窯料和燃料，滲入相主要是C2S、C4AF。其中滲入變質層中的C2S和C4AF會強烈地溶蝕 鎂鉻磚中的方鎂石和鉻礦石，析出次生的CMS和鎂薔薇輝石(C3MS2)等硅酸鹽礦物，有時甚至還會析出鉀霞石;而熔體則會充填磚襯內氣孔，使該部分磚層致密化和脆化;加之熱應力和機械應力雙重作用，導致磚極易開裂剝落。因C2S、C4AF在550℃以上即開始形成，而預分解窯入窯物料溫度已達800℃～860℃，因此熟料熔體滲入貫穿于整個預分解窯內，即熟料熔體對預分解窯各帶窯襯均有 一定滲入侵蝕作用。

2、揮發性組分的凝聚：預分解窯內，堿性硫酸鹽和氯化物等組分揮發凝聚，反復循環，導致生料中這些組分的富集。由生產實踐，窯尾熱級預熱器中生料的R2O、SO3和CI-含量往往分別比原生料增至5倍、3～5倍和80～100倍。當熱物料進入窯筒體后部1/3部位(800℃～1200℃區段后)，物料中的揮發性組分將會在所有磚面及磚層內凝聚沉積，使該處高度致密化，并侵蝕除方鎂石以外的相鄰組分，導致磚滲入層的熱震穩 定性顯著減弱，形成膨脹性的鉀霞石、白榴石，使磚堿裂損壞，并在熱-機械應力綜合作用下開裂剝落。因預分解窯從窯尾至燒成 帶開始整個無窯皮帶，越靠近高溫帶，窯襯受堿鹽侵蝕的深度越深，窯襯損壞就越嚴重，因此要特別注意對該部位窯襯的選型。榮盛耐材為您提供耐火材料和專業技術支持。

3、還原或還原-氧化反應：當窯內熱工制度不穩時，易產生還原火焰或存在不完全燃燒，使鎂鉻磚內的Fe3+還原或Fe2+，發生體積收縮，而且Fe2+在方鎂石晶體中遷移擴散能力比Fe3+強得 多，這又進一步加劇了體積收縮效應，從而使磚內產生孔洞、結構弱化、強度下降。同時，窯氣中還原與氧化氣氛的交替變化使收縮與膨脹的體積效應反復發生，磚便產生化學疲勞。這一過程主要發生在無窯皮保護的鎂鉻磚帶。

4、過熱：當窯熱負荷過高，使磚面長時間失去窯皮的保護時，熱面層基質在高溫下熔化并向冷面層方向遷移，而使磚襯冷面層致密化，熱面層則疏松多孔(一般易發生于燒成帶的正火點區域)，從而不耐磨刷、沖擊、震動和熱疲勞，易于損壞。

5、熱震：榮盛耐材認為當窯運轉不正?；蚋G皮不穩定時，堿性磚易受熱震而損壞。窯皮的突然垮落，致使磚面溫度瞬間驟增(甚至高達上千度)，而使磚內產生很大的熱應力。此外，窯的頻繁開停使磚內頻繁產生交變熱應力。當熱應力一旦超出磚襯的結構強度時，磚就突然開裂，并沿其結構弱化處不斷加大加深，后使磚碎裂。窯皮掉落時帶走處于熱面層的碎磚片，使磚不斷損壞。熱震現象極易發生在靠近窯尾方向的過渡帶區域。

6、熱疲勞：窯運轉中，當磚襯沒入料層下，其表面溫度降低，而當磚襯暴露于火焰中，則其表面溫度升高。窯每轉一周，磚襯表面溫度升降幅度可達150 ℃～230℃，影響深度15mm～20mm。如預分解窯轉速為3r/min，這種周期性溫度升降每月達130000次之多。這種溫度升降多次重復導 致堿性磚的表面層發生熱疲勞，加速了磚的剝落損壞。

7、擠壓：回轉窯運轉時，窯襯受到壓力、拉力、扭力和剪切等機械應力的綜合作用。其中，窯的轉動、窯筒體的橢圓度和窯皮垮落，使磚受到動力學負荷;磚和窯皮的重量及磚自身的熱膨脹，使磚承受靜力學負荷。此外，襯磚與窯筒體之間、磚襯與磚襯之間的相對運動，以及擋料圈和窯體上的焊縫等，均會使磚襯承受各種機械應力作用。當所有這些應力之和超過了磚的結構強度時，磚就開裂損壞。該現象發生于預分解窯整個窯襯內。

8、磨損：預分解窯窯口卸料區沒有窯皮保護，而熟料和大塊窯皮又較硬，會對該部位的磚襯，產生較嚴重的沖擊和磨蝕損壞。