瑞沃媒体

共创碳中和方案

瑞沃讲堂之耐火材料的常见损毁原因

作者：

发布时间：

2022-03-12

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，所以它受到损毁的可能性非常多，我们很难判断到底是什么原因造成的。

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。

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。

不连续发生的蚀损

1.发生龟裂：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。

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则的裂纹(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。

损毁方式1和2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。