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高堿玻璃具有較低的黏度,硼硅酸鹽玻璃的表面張力小,所以,它們的侵蝕作用就劇烈。提高熔制溫度會降低熔融玻璃液的黏度和表面張力,從而也加速了侵蝕作用。含硼酸、磷酸、氟、鋁、鋇化合物的玻璃液,對隔熱磚有劇烈的侵蝕作用,強烈的玻璃液對流和不穩(wěn)定的液面會把保護層沖刷掉,加速蝕損。對性價比高的高鋁聚輕磚耐火材料本身來說,蝕損程度主要與它的化學(xué)組成、礦物組成和結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān)。一般耐火材料的結(jié)構(gòu)都是由一個或多個晶相、玻璃相和氣相組成的。氣孔,特別是開口氣孔,是侵蝕劑滲入高鋁聚輕磚耐火材料內(nèi)部的通道,并使侵蝕面增加。相對于晶相來說,玻璃相是薄弱環(huán)節(jié),其化學(xué)穩(wěn)定性差,要提高耐火材料的抗侵蝕,必須使其高溫的穩(wěn)定晶相增多,玻璃相含量減少,且軟化溫度和黏度要大,氣孔率盡可能低。
抗鋼液侵蝕性越高越好,尤其是棒頭材料。這是因為棒頭區(qū)域承受高湍流鋼水的持續(xù)沖刷侵蝕,蝕損較快會導(dǎo)致控流不好或失控終澆。現(xiàn)多采用大同隔熱耐火磚或鋯碳復(fù)合料(適用于大多數(shù)碳素鋼)及鎂碳料。性價比高的高鋁聚輕磚廠家高溫強度指標(biāo)要求不高,因為塞棒壁相對較厚,有足夠強度,故而幾乎所有廠家均把生產(chǎn)過程中的廢品、廢料、車削料、集塵回收料經(jīng)過破碎、分篩、烘烤(或燒成除碳)回加進塞棒本體料,可以引入50%(w)左右。由于塞棒使用中需要垂直固定,且進行高頻往復(fù)沖動,對強度也有最低要求,一般而論,本體材料燒后常溫抗折強度不得低于4MPa。
熔融玻璃與性價比高的耐火保溫磚的反應(yīng)造成的侵蝕,這種侵蝕以與玻璃液接觸的池壁磚為代表。玻璃中最重要的是鈉鈣硅玻璃。一般的瓶罐玻璃和平板玻璃都屬于這一類。這種玻璃中以SO?為主要成分,含量在70%左右,Na?O含量15%左右,CaO含量在10%左右,還有少量的Al?O?和MgO。為了改善玻璃的性能,以鈉鈣硅玻璃為基礎(chǔ)可以引入氧化物。這些玻璃雖然種類較多,但都可以簡化為SO?含量、堿金屬氧化物含量和堿土金屬氧化物含量(CaO+MgO+BaO)來考慮。只要上述三種氧化物含量基本相同,則對耐火材料的化學(xué)侵蝕也基本相同。但是硼硅玻璃對高鋁聚輕磚廠家耐火材料的化學(xué)侵蝕與鈉鈣硅玻璃不同。尤其是低堿或無堿硼硅玻璃,其酸性氧化物含量高,熔化溫度也高。因此要使用特殊的耐火材料。
連鑄用功能性價比高的高鋁聚輕磚耐火材料指整體塞棒、(鋼包)長水口和浸入式水口,稱為連鑄三大件,也有人把鋼包滑板、中間包滑板、中間包上水口包含在內(nèi),均為含碳耐火材料,通稱為碳結(jié)合耐火材料。其實,中間包滑板控流結(jié)構(gòu)已越來越少見,有被塞棒取代的趨勢。主要討論連鑄用功能大同耐火保溫磚的生產(chǎn)制造用原料技術(shù)。對材質(zhì)的性能要求,連鑄要求其功能耐火材料具有良好的抗熱震性、抗合成渣侵蝕、抗鋼液侵蝕以及適宜的高溫強度。這些特性要求又因三大件的使用部位及鋼種、冶煉條件的不同而存在差異。為了更好地發(fā)揮連鑄功能耐火材料在連鑄工業(yè)的作用,今后還需在原料多樣化、復(fù)合化及新型防氧化劑等方面做進一步的工作。
玻璃和配合料的揮發(fā)物在池爐的上部空間和蓄熱室中部都存在,對這些部位的耐火保溫磚進行化學(xué)侵蝕。揮發(fā)物的成分主要是高鋁聚輕磚堿金屬氧化物的化合物和硼的化合物,還有氟化物、氯化物和硫的化合物。這些揮發(fā)物除以氣相狀態(tài)與耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)外,在溫度低時還會凝結(jié)成液相與耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。其中鈉的化合物在1400℃。時就會冷凝。這些冷凝液體通過浸潤、擴散向大同高鋁聚輕磚耐火材料氣孔內(nèi)滲透。尤其是當(dāng)上部結(jié)構(gòu)砌體有龜裂和未充滿泥漿的砌縫時,會給耐火材料造成很大的破壞。隨著池爐技術(shù)的進步,蓄熱室的高度不斷增加,格子體自重對于下層格子磚及爐條碹的壓力很大,當(dāng)化學(xué)侵蝕將其損壞后,在損壞部位由于應(yīng)力集中而破壞,結(jié)果會導(dǎo)致整個格子體的倒塌。