渣中夹杂物对中间包塞棒耐火材料的侵蚀.pdf

2 0 现 代 冶 金 2 0 0 6年第 4期 渣 中夹杂物对 中间包塞棒耐火材料的侵蚀 澳 大利亚 D o n g s h e n g X I E 摘要 钢 中液态夹杂对中间包塞棒头耐火材料侵蚀有非常重要影响 本文研究 了 O n e S t e e l Wh y a l l a 方坯渣 中夹杂物对 中间包塞棒耐火材料的侵蚀和冲刷 试验采用三种不 同耐火材料塞棒 它们分别是 O 3 一C z r 0 2 一C和 M g O C 试验在氨 气保 护 下进行 在 1 5 7 0 1 6 1 0 C温度 下工作 1 4 h 用不采样测定重量分析法检测渣 中夹杂物 s 一 C a O M n O F e O 对塞棒的侵蚀 情况 通过不采 样测定重 量分析法 得到的数据 并结合 试验后对 试样 的解 剖情况 研究 了炉渣 一耐火材料相互作 用的动力学过程和对耐火材料侵蚀 的机理 试验发现 三种耐火 材料性能差 别较大 主要表 现在抗液 态夹杂物 化学 侵蚀和 内部碳 一氧化 物 反应 程度 夹杂物 中 F e O对 耐火材料 中碳 的氧化起 有害作 用 反应 剧烈 侵蚀 严重 渣 中 M n O 也 同碳 反应 但是程度较轻 当炉渣与耐火材料晶粒发生作用时 侵 蚀变得严重 由于 内部碳 一氧 化 反应 重量损失成为问题的焦点 试验结果 M g O C质塞棒性 能耐夹 杂物侵 蚀最 差 夹 杂物对碳 和方镁 石晶粒 的侵蚀 较为严 重 由于内部碳 的反应其重量损失相当大 z r 0 2 一C质 塞棒耐夹杂 物化学侵蚀 能力较强 但是 当 夹杂物 中 M n O达到 3 3 时 由于 内部碳的反应重量损失较大 O 3 一C质塞棒在抗夹杂物侵蚀能 力和内部碳反应方面性能表 现最好 现场试 验和观察结果相 吻合 关键词 中间包塞棒 耐火 材料 侵蚀 液态夹 杂 连铸 1 引言 在连铸中间包操作过程 中 由于固体夹 杂物沉积造成水 口堵塞的现象已被大家所熟 知并成为广泛关注的课题 相反 由于液态 夹杂物相互作用 对 中间包塞棒耐火材料或 浸入式水 口 S E N 侵蚀的文献鲜有报道 在 O n e S t e e l Wh y a 1 a 钢厂方坯铸机 中 中 间包塞棒 头侵蚀发生在设备更新 升级过渡 过程中 在这个转 变时期 由于新安装钢包 冶金炉开发 了二次精炼技术 特别是用残余 铝控制 自由氧的技术 工程师用钙处理控制 夹杂物组成以稳定铸机操作 这个阶段由于 二次精炼处理作用 夹杂物组分对塞棒头性 能的影响变得越来越明显 在某些情况下 可以在 中间包看到 M g o C质塞棒侵蚀较为 严重 结果导致连浇长度缩短或者不可预测 其它耐火材料塞棒试验效果较好 为了开发 并了解塞棒头侵蚀受钢中夹杂物组成影响的 机理 在试 验室测试 了整个过 程 试验 在氩 气保 护 下进 行 在 1 5 7 0 1 6 1 0 C 温度下工作 1 4 h 用不采样测定重量 分 析法检 测渣 中夹杂 物 S i O 2 一A I 2 0 3 一C a O Mn O F e O 对 三种 不 同耐 火材 料塞 棒 A I 2 O 一 C Z r O 2 一C和 Mg 0一c的侵蚀情况 同时 研究了耐火材料性能 夹杂物化学组分影响 和耐火 材料侵 蚀 的机 理 2 试验 夹杂物组成与二次精炼操作 中应用的不 同处理方法有关 目前研究的夹杂物组成如 表 1 所示 这些成分为 O n e S t e e l 生 产的低碳 钢 硅 镇静 钢 中的夹杂 物组成 采用 S E M E D S 方法分析 文中简要说 明了钢包处理操 维普资讯 2 0 0 6年第 4期 2 1 作变化对夹杂物组成的影响 炉渣 1 和炉渣 A为钢水经过重钙处理后 的渣样 夹杂物相 中 M n O含量相对较低 由于炉渣 l 是先经过 钙处理的试样 炉渣 A为先脱 氧 然后再进 行钙处理 钢 中残余铝使炉渣 1的自由氧含 量较低 因此与炉渣 A相 比 炉渣 1中的夹杂 物相 2 O 3 含量较高 炉渣 B为轻钙处理 的 渣样 与 炉渣 1和炉 渣 A相 比 炉 渣 B中 C a O 含量较低 M n O含量较 高 炉渣 c为钢水未 经过钙处理的普通夹杂物组成试样 表 1 含有夹杂物炉渣的化学组成 w t 夹杂 钢包处理r e 2 O3 C a O S i O 2 A I 2 Mn O T i O 2 炉渣 1 高 J 重 C a 3 3 6 4 3 2 6 1 4 3 8 3 8 3 6 0 6 3 炉渣 A低 1 重 c a 一4 2 7 1 2 6 2 7 2 9 6 8 O 6 3 0 7 1 炉渣 B 轻 C a 一2 4 5 l 3 4 8 4 3 3 1 2 6 6 3 0 9 0 炉渣 C 无 Ca 一0 0 5 3 7 7l 2 8 5 3 3 3 1 7 0 5 4 为了与 表 1给 出 的 夹杂 物 组 成 相 匹 配 在试验室准备合成渣 首先经过称重 混合 然后在 空气 中经过 马弗炉加 热到 1 6 0 0 C熔 化 对 三 种不 同耐 火材 料 的塞 棒 A 1 2 O 3 一C Z r O 2 一C和 M g o C进行 了测试 根据厂商 提供 的数据 塞棒的化学成分如表 2所示 表 2 塞棒头的化学组成 w t 耐火材料 C I O 3 S i o 2 A I 2 O 3 Mn O C a O Z r 0 2 为了研究耐火材料 一炉渣相互作用的动 力学过程 应用不采样测定重量分析技术 关 于此技术的详细内容以前 曾在其它文章中描 述 试验装置 如图 1所示 将一 圆柱形耐火 材料试样悬挂于一平衡装置 中 上面显示 为 表观重量 在同炉渣接触反应过程 中其值 传输给计算机 不采样测定重量分析数据与 润湿 渗透 溶解 和先前讨 论 的界面反应有 关 稍后给出的加热时期 先前炉渣 一耐火材 料接触 不采样测定重量分析数据也能为含 碳耐火材料固有性能提供有用的信息 例如 由于内部碳 一氧化反应导致的重量损失 石墨盖 试样 铝坩埚 浇侮氧化铝 图 1 试 验装 置 示意 图 从塞棒头钻孔制成带有核心的圆柱形耐 火材料 试样 P 2 0 高度 3 5 4 0 ra m 重 3 0 热宅偶 氧化铝管 3 8 g 在试样顶部中心钻一小孔 里面放置一 个小 的氧化铝 管 舛 并 与试样 同轴粘结 维普资讯 2 2 2 0 0 6年第 4 期 试验头天晚上将试样在空气保养和干燥后 为了进一步干燥 将试样在热空气干燥炉 中 保温 1 1 0 放置 在 M o坩 埚 中 奶0 5 0 ra m 放置大约 1 0 0 g 炉渣 渣池深度大约为 1 0 ra m 坩埚可 以在垂 直方 向移动 直线运动 液压缸控制精度为 0 1 m m 为了 防止耐 火材 料 中碳 的氧 化 试 验 全 部采用氩气保护 为了进一步消除可能由于 炉子泄漏或者由不采样测定产生的微量氧化 气体 在 Mo坩埚 上 放置 一个 带 有 中心孔 舛 0 m m 的石 墨盖 试验步骤如下 将坩埚和耐火材料试样 放置 在 炉 子 热 区 试 样 位 置 距 炉 渣 表 面 1 7 ra m 将氩气 以 1 5 L m i n的流 速从 顶部平 衡箱中通人 然后从炉子底部流出 图 1 以 4 0 0 h的加 热速率 将 炉子从 室 温加 热 到 1 5 7 0 在 石 墨 盖上 方 图 1 小 于 1 0 m m处 用 B 型热电偶测量温度 在试验温度内 耐 火材 料 试 样 和 熔 融 炉 渣 相 互 接 触 大 约 1 5 ra i n 然后将 坩埚 以 0 1 m m的 增量缓慢 提 高 直到耐火材料和炉渣两者之间相互接触 试验过程中 1 4 h 通过平衡设备测量 表 观 重量 并每秒测量 5次 同时将记录传输 给 P c 机 试 验结束时 将坩 埚缓慢 降低 直 至 耐火材 料 和 炉渣 两 者 之 间停 止 接 触 然 后 返 回到试 验 前位 置 炉 子 1 4 0 0 h的冷 却 速率从 1 5 7 0 降到 1 2 0 0 c I 然后再 ff22 0 0 C h 的冷却速率降至室温后 将耐火材料和坩埚 从炉中移走 将耐火材料和炉渣接触的试样 部分取 出备用 应用校准的X射线荧 光技术 或 S E M检测方法进行化学分析 3 结果 3 1 加 热过 程 中的重量损 失 众所周知 高温下 由于内部碳 一氧化反 应会导致含碳 耐火材料发生重量损失 以前 曾经用热解重量方法研究过这个论点 在 目 前不采样测定重量试验 中 通过所 获得 的数 据很容易证 明此论点有效 用空 Mo坩埚 无渣 和 O 一c试样 尺寸 I 2 0 2 m m 重 2 2 7 g 做空 白试验 结 果如 图2所示 加热过程初始阶段重量损失 速度较 慢 从 室 温 到 1 4 0 0 C时 重 量 损 失 速 率为 0 3 g m 2 m i n 当温度超过 1 4 0 0 C时 由于 内部开始发生碳 一氧化反应 重量损失速率 增加到 5 g m 2 m i n 在 1 5 7 0 时 重量损 失速 率逐渐减少 大约 2 h后 图 2 减缓速率可以 忽略不计 1 8 1 e0 o 1 1 2 00 赠 6 0 o e 0 o 4 O 0 2 o o O 图 2 加热过程 中A I 2 0 3 一c质耐火材料重 量损 失 1 5 7 0 时 观 察 的 空 白 试 验 时 间刻度用 实际 时间 在所有试验 中 凡是与炉渣发生接触的 耐火材料 在加热过程中都发生重量损失 图 3 给出了 0 3 一c质耐火材料所有试验的 结果 用试样单位表面积累积的重量损失表 示 在图 3 b 中 给 出了不同耐火材料同炉 渣 c接触后加热过程 中的重量损失 同炉渣 B接触的试验结果与炉渣 c类似 重量损失程 度取决于耐火材料类型 在 不 同温 度范 围 内 每种 耐 火材 料行 为不 尽 相 同 当温度低于 1 4 0 0 时 A l 2 0 3 一c和 Z r O 2 一 c质耐火材料的重量损失低 于 M g O c质 耐火材料 在较高温度下 所有耐火材料重 量损失均增加 Mg o c和 Z r 0 2 一C质耐火材 料的重量损失速率高 于 2 o 3 一c质耐火材 料的重量损失速率 图 3 b 北 m舶柏 维普资讯 2 0 0 6年第 4期 2 3 辑 蛹 Il圄 l 棚 1I曙 I 温度 温 度 图 3 加 热过 程 中在 塞 棒 头每 表 面积 下 积 累的重量损 失 与 炉 渣接 触 前 a A l 2 o 3 一c质塞棒所有试验结果 b 不 同耐 火材料 和 炉渣 C试验 的对 比 在试验温度范 围内 当试样与炉渣接 触 时间保 持 1 0 1 5 ra i n时 根据不采 样测定 重 量分析数据将得到 的重量 损失速率列 于表 3 从表 中可 以看到 2 1 0 2 1 一C质耐火材料 的 重量损失速率最快 紧随其后的 M g o c质 耐火材 料 与 之对 照 A 1 2 0 一C质 耐 火 材 料 的重量损失速率是其它两种耐火材料重量损 失速 率 的三分 之一 3 2 F e O作 用 通过 A l 2 O 3 一C质耐 火 材料 同两 种炉 渣 炉渣 1 4 3 C A O一1 4 S I O 2 3 8 A 1 2 0 3 3 4 F e O w t 和 炉 渣 A 4 3 C A O 一2 6 S I O 2 3 0 A I 2 0 3 0 6 F e O 的相互作 用 研究 了炉渣 中 F e O 含 量对 耐火材 料 的影响 表 3 耐火材料在试验温度 下同炉 渣接触前 的重量损失观测速率 m 2 r a i n 试验使用的炉渣 1与前面其它所有试验 使用 的炉渣略有不同 在 1 5 7 0 时 将 A 1 2 0 3 一 c质试样 3 0 4 9 ra m 与炉渣 1接触 4 h 在没 有 石 墨 盖 的 p t一1 0 R h坩 埚 钾 0 3 5 ra m 中放 人 1 4 炉渣 图 4给 出了与炉渣 1 接触试 验 中测 定 的不 采 样重 量 分 析数 据 以 及 试验后 的 试验 同 时给 出 了热表 面 的典 型 S E M 图像 背散射 电子镜像 试验前后的炉 渣 组 成列于表 4 表 4 A 12 0 3 一C质耐火材料 同炉渣 1 试验前后 的炉渣组成 w t S l a g I F e 2 O 3 C a O S i O 2 A l 2 0 3 M n 3 o 0 2 B e f o r e 3 3 6 4 3 2 2 l 4 3 7 3 8 3 3 0 O1 0 6 3 A l t e r 0 4 5 4 2 7 0 l 4 7 0 3 9 4 5 0 O l 0 6l 将不采样重量分析数据绘图 如图 4 a 所示 从图中可 以看出 表观重量是随接触 时间变化的函数 表观重量 的变化基于下式 求得 A W W Wo 1 这 里 w 是表 观重 量 W0 是 与炉 渣 接 触前 自 由悬 挂 试 样 的 重 量 包 括 连 接 轴 和 钼 钱 A W值为负或正分别表 示重量 损失 或 增 加 与 接 触 前试 样 重 量 相 比 表 观重 量 的 变化 与 炉 渣 一耐 火 材 料 的 相 互 作 用 密 切 相 关 如果炉渣与耐火材料发生浸湿和渗透 会 维普资讯 维普资讯 2 0 0 6年第 4期 2 5 Mn O s l a C s Mn 1 C O g 3 与 炉 渣 1相 比 炉 渣 A 中 M n O 含 量 较 低 0 6 与耐火材料发生 的反应较为缓 和 反应初期是将碳从表面去除 由于炉渣的浸 蚀 导致 耐 火材 料 重量 稳 定增 加 图 5 a 大 约 1 5 h后 气泡逸出似乎变得比较困难 可能 是 由于表 面渣 层 的存 在 图 5 c 减 缓 了 反 应 这种观点可根据气泡爆裂发生频率较低 现象 解释 试验后 试 样 净 重变 化 和 炉渣 组 成 变 化 均较小 总的来说 与炉渣 1 相比 在 1 6 1 0 c 时 A 1 2 O 一C质耐火 材料 与炉渣 A接触后 其侵蚀程度最小 证明 F e O对碳 的反应起 了 决定性的作用 同时也说 明塞棒耐火材料 的 侵蚀 以碳为 主 4 2 吾 三 4 接 触 时 间 h r I 图6 a 不采样测定重量 分析曲线 b 试验后 的试样 C A 1 2 O 3 一C质 耐 火 材料 同炉渣 B在 1 5 7 0 下试验 2 h 后 热面 的 S E M 图像 3 3 A 1 2 O 3一C与 炉渣 B和 炉渣 C的试 验 A 1 2 O 3 一C质耐 火材料 与炉渣 B 2 5 C a O一 3 5 S I O 2 3 3 A 1 2 O 3 6 6 M n O 和 炉 渣 C 3 8 S I O 2 2 9 A 1 2 O 3 3 3 Mn O 在 1 5 7 0 条 件 下 试 验 2 h 结果 分别如图 6和图 7所示 两组试验 的不采样重量分析数据曲线表明 试验前期 炉渣 一耐 火材 料反 应 图形 相 似 大约 3 m i n后 气泡形成速率明显减少 试验后期 耐火材料 同炉渣 c 图 7 a 的反应更多 表面形成一 个薄 的渣层 试样重量损失和炉渣组成变化 较小 A 1 2 O 一C质 耐火 材料 与炉 渣 C反 应 程 度 与炉 渣 B相 比 仅 仅 在周 边 的 反应 程 度 大 一 图7 a 不采样测定重量分析 曲线 b 试验后 的试样 c 0 3 一C质 耐 火 材料 同炉渣 c在 1 5 7 0 c 下试验 2 h 后 热 面的 S E M 图像 为了检 查不采 样测定 重量 分析测 量 的重 现性 在炉渣 B试验过程 中 图 6 a 降低 坩埚位置使炉渣与耐火材料分离 然后再使 它们重新接触 当将坩埚提到原始位置时 天 平读数返回到以前的数值 正如图 6 a 所记 录的数据 在其它试验 中 见图 1 0 也做 了 类似 的检查 结 果 证 实不 采 样 浸 4 定 重 量 分 析 曲线测 量具 有重现 性 维普资讯 2 6 2 0 0 6年第 4期 3 4 Z r 一C与 炉渣 B和 炉渣 C的试验 Z r O 2 一C质 耐火 材 料与 炉 渣 B和炉 渣 C 在 1 5 7 0 条件下试验 2 h 试验结果分别如图 8和图 9所示 根据不采样测定重量分析数 据 图 8 a 和图 9 a 可 以知道发生反应明 显 由于炉渣 c含有较高 Mn O 与耐火材料 的反 应更 多一 些 在 试 样 表 面 生成 一 个 薄 的 渣层 图 9 c 耐 火材料与炉渣 B的反应 在 3 0 m i n后 图 8 a 变 得 相 当缓 慢 由于 在 其 表面 图 8 c 形 成 一个 渣层 反 应 几乎 处 于停止状 态 两组试验 炉渣组分变 化非常 小 耐火材料与炉渣 c反应后 其炉渣组分 略有增加 但是耐火材料侵蚀没有明显增加 总的来说 Z r O 2 一C质耐火材料表面没有 受 到炉渣严重侵蚀 接触时问 I l r 图 8 a 不采 样 测 定 重 量 分 析 曲线 b 试验后 的试 样 c Z r O 2一C质 耐 火 材料 同 炉 渣 B在 1 5 7 0 下试 验 2 h 后 热面 的 S E M 图像 然而 在两 组试 验过程 中 由于试样 重量 损失有一潜在趋势 Z r O 2 一C质耐火材料性 能受 到质疑 v n 图 8 a 所 示 在 炉渣 B与 Z r O 2 一C质 耐 火 材 料 的 试 验 中 大 约 3 0 m i n 后 当反应几乎处于停止状态时 仍可观察到 耐火材料重量发生连续损失 在炉渣与耐火 材料停止接触后 从 图 8 a 和 9 a 两组试验 中 观察 自由悬挂重变化 耐火材料重量仍 以类似速率继续降低 由于内部碳 氧化反应 导致的重量损失 可能对塞棒在中间包操作 中带来不利影响 O 2 6 8 1 O 接 触 时问 l l r 图 9 a 不采 样 测 定 重 量 分 析 曲 线 b 试验 后 的试 样 C Z r O 2 一C质 耐 火 材料 同炉渣 c在 1 5 7 0 F试验 2 h 后 热面 的 S F M 图像 0 1 l r 3 5 M 一c与炉渣 B 和炉渣 c 的 诲验 r i g 一C质耐火材料与炉渣 B和炉渣 c 在 1 5 7 0 C 条件下试验 2 h 试验结果分别如图 1 O 和图l l 所示 正如图r l 所示 毒试验过 程中 由于反应程度增加 表明 Mg o c质耐 火材料受炉 渣 c侵蚀 程度较重 S E M 热面 图 l l c 检测结果显示 不仅存在由于 M n O 同碳反应的产物 金属液滴 金属 M n还有 一 些 S i 而且还有炉渣对方镁石的侵蚀 类 似的侵蚀也发生在炉渣 B与 M g o c质耐火 材料的试验中 图 1 0 但是 由于其中 M n O含 量较低 侵蚀程度相对较轻 同炉渣 B的反应 在后期 图 1 0 a 处于衰减状态 主要原因是 在表面 图 1 0 b 和 1 0 e 形成堆积物 维普资讯 2 0 0 6年 第 4期 2 7 接触时间 h r I I j 图 1 0 a 不采 样 测 定重量 分析 曲线 b 试 验后 的试 样 C M g o C质 耐 火 材料 同炉渣 B在 1 5 7 0 下试 验 2 h 后 热 面的 S E M 图像 观察 与炉 渣 C 图 1 2 反 应 的耐火材 料试 样 其 热 面 区域 S E M 影 像 说 明 方 镁 石 晶粒 与炉 渣 中的 A 1 2 0 3 反 应形 成 M g o A l 2 o 3 尖 晶 石相 该反应可能 由于体积膨胀导致耐火材 4 2 口 0 一 2 一 日 4 6 8 图 l l a 不采样 测 定 重量 分析 曲线 b 试验 后 的试样 C Mg o C质 耐 火 材料 同炉渣 C在 1 5 7 0 下试 验 2 h 后 热 面的 S E M 图像 料 出现裂 纹 方镁 石 晶 粒 发生 反 应后 使 碳 基 体暴露并发生氧化 然后炉渣进一步侵蚀新 暴 露 出来 的方镁 石 晶粒 正 如试 验 中观察 到 的结果 两种反应相互交叠导致侵蚀逐加剧 图1 2 在 1 5 7 0 C条件下同炉渣 C试验 2 h后 M g O C表面热面的 S E M E D S元 素图 显微图说明 Mg O A 1 2 0 3 尖晶石相形成是 由进入耐火材料的炉 渣 中 A 1 2 0 3 与邻 近的 Mg O晶粒相 结合 维普资讯 2 8 2 0 0 6年第 4 期 在试验过程中 耐火材料试样明显发生 重量损失现象 没有对附着的炉渣和堆积物 进行修正 与炉渣 B试验后净重损失大约 2 g 与炉渣 c试验后净重损失大约 4 g 试验 后 表 5 炉渣组成发生变化 由于碳 的反应 导致渣中 Mn O含量大量减少 而耐火材料的 损失导致渣 中 Mg o含量大幅增加 表 5 b t s o C质耐火材料 同炉渣 B和 炉渣 c试验后的炉渣组成 w t 两组试验 获得 的不 采样测定数据说 明 表 观 重量存 在逐 渐减 少 的潜在趋 势 与 Z r O 2 一C质 耐火材料试 验观察 到的现象类 似 详细内容在后面讨论 4讨 论 当熔融钢水高速流过中间包塞棒和 S E N 人口处狭小缝隙时 钢 中液态夹杂物 和塞棒 极有可能 甚至是不可避免地发生物理接触 基于目前的研究和现场试验结果 塞棒耐火 材料 的侵蚀很有可能受液态夹杂物化学作用 影响 并且 由于内部碳的氧化恶化塞棒头耐 火材料的工作条件 塞棒耐火材料和液态钢 之间的反应也可能导致 塞棒的侵蚀 但是这 种情况对于 目前研究属于外部因素 液态夹杂对塞棒耐火材料的侵蚀机理主 要是由于碳的氧化和对耐火材料晶粒的化学 侵蚀 夹杂中的 对碳的氧化有不利影响 正如图 4所示 耐火材料受到严重侵蚀 与 之对 比 炉渣 中 M n O对碳 的氧化速率较低 对耐火材 料的侵蚀 相对 较轻 F e O和 M n O 对碳 的氧化程度差别主要是其对应的化学反 应热 力学驱 动力 方 程式 2 和 3 不 同导致 的结 果 由于 M n O是弱氧化剂 与碳发生反应对 塞棒的侵蚀有限 不存在大量炉渣对耐火材 料晶粒 例如在 M g o c质耐火材料中的试 验 的侵蚀 其原因可能是受反应动力学条件 制 约 正如 图 l 3所示 去 除耐火材 料表 面碳 矩 阵后 在所有试验中较易发生此现象 暴露 的氧化物 晶粒如果没有受到炉渣侵蚀 和剥 离 它能阻止后面的碳发生 反应 碳进一步 发生反应的可能性有 1 由于反应剧烈导致 搅拌充分 僻如 碳 同 F e O反应 2 炉渣对 晶粒充分浸润 提高炉渣到达碳 一晶粒界面 分数 3 通过气窝内输送气体发生反应 例 如 以 C O 2为 中介 在碳表 面发生反 应 c c 0 2 2 C O 在炉渣 表面同净余 物反应 相当 于方程式 3 发 生 的反应 C O M n O c o 2 M n 尽管不能绝对排除后两种情况发 生反应的可能 但是 目前试验研究结果表明 2 和 3 的 作 用 似 乎 影 响 不 大 甚 至 在 富 M n O的夹杂物炉渣中情况也是如此 炉渣 c 图 7和 图 9 耐火 田 l 3 在妒渣 一耐火材料热面 发 生反 应的 示意 图 然而如果炉渣侵 及到暴 露的氧 化物 晶 粒 情形则大为不同 随后即刻发生反应将其 从表面去除 因此为了使反应继续进行 必须 有新的碳矩砗暴露外部 这个观点可由 M g o c质耐火材料与炉渣 c的试验中 图 1 1 得 到证明 当耐火材料 中的碳发生反应和晶粒 受到侵及同时发生或交替发生时 通过 炉渣 发生的化学侵蚀最为严重 维普资讯 2 0 0 6年第 4期 2 9 高温下 由于内部碳 一氧化反应导致重量 损 失 已成 为 共 识 而 且 关 于 耐火 材 料 氧 化 物 和石墨两者之间的反应已被广泛研究 众所 周知 Mg o c反应能够产生气态 Mg 和 c O 从 而 引起 耐 火材 料重 量损失 A 1 2 0 3 和碳 反 应 可能形成 碳 化 铝 也 可 能 形 成一 些 稳 定 的碳 氧化铝 引起 的重 量 损 失 相 对 较 少 以前 没 有研究 c同 Z r O 的反应 其耐火材料发生重 量损 失较 大 的原 因可 能 是 由于形 成 碳 化 锆 也 可能是 耐火 材料 中包 含 的 S 发生反应 由于内部碳反应发生在氧化物晶粒和碳 矩阵两者之间的界面 可能导致耐火材料性 能急 剧恶化 例 如 强度 损失会 不 可避免 地对 塞棒