滲碳爐用耐火材料，耐材抗?jié)B透性與耐蝕性的關(guān)系介紹

 

耐火材料滲碳爐的標(biāo)準(zhǔn)。

從滲碳爐的工作環(huán)境來(lái)看，其工作溫度不是很高，滲碳的加熱溫度約為930℃，爐溫變化梯度不高。因此，從溫度要求的角度來(lái)看，一般耐火材料是可選的。但滲碳爐內(nèi)存在還原性滲碳?xì)夥?，要求砌筑耐火材料具有抗?jié)B性能，砌筑襯里耐火材料可選用重質(zhì)高鋁滲碳磚；保溫層可選用輕質(zhì)抗?jié)B碳磚；爐門可選用耐碰撞熱穩(wěn)定性好的抗?jié)B碳磚。為了減少散熱損失，可以在輕質(zhì)抗?jié)B磚和鋼甲之間使用一層250mm厚的耐火纖維。

耐火材料的耐滲透性與耐腐蝕性有關(guān)。

 

間(t)是拋物線關(guān)系。一旦熔渣滲入耐火材料氣孔，耐火材料就會(huì)溶解并擴(kuò)散到滲透的熔渣中，熔渣組成的變化速度由擴(kuò)散速度控制。假設(shè)平均氣孔半徑(r)保持不變耐火材料成分在渣中達(dá)到飽和濃度的時(shí)間可以用式(2-17)表示。這意味著滲透到耐火材料孔隙中的渣達(dá)到飽和的時(shí)間非常短，也可以近似地認(rèn)為滲透到耐火材料中的渣幾乎沒(méi)有變化（或與滲透時(shí)間無(wú)關(guān)）。

然而，由于耐火材料氣孔徑的不均勻性，耐火材料在熔渣滲透過(guò)程中的溶解反應(yīng)導(dǎo)致熔渣物理性質(zhì)的變化，耐火材料中溫度不均勻等因素的實(shí)際滲透深度（LP）小于公式（2-22）計(jì)算的深度（L理）。假設(shè)熔渣在滲透過(guò)程中的物理化學(xué)性質(zhì)不變，對(duì)于毛細(xì)管-多孔耐火材料，熔渣的滲透深度LP為：

L2p=rtωcosj/2.8b2(2-23)

b-氣孔曲折系數(shù)。

理論值等于π/2☆1.57，實(shí)際值為b=1.6±0.1。

在耐火材料中添加能抑制熔渣滲透的物質(zhì)時(shí)，同一熔渣對(duì)耐火材料的滲透深度LP：

L2p=rtのcosj/2.8(2-24)

如果定義R2p=L2p/L2p=羧cosj2/羧cosj2(2-25)

由于潤(rùn)濕程度（保濕量）與耐火材料和渣的性質(zhì)有關(guān)，與渣的滲透時(shí)間無(wú)關(guān)，見(jiàn)式（2-25），RP可定義為耐火材料抗渣滲透系數(shù)。從公式(2-25)可以看出，當(dāng)RP小于1時(shí)，添加劑可能會(huì)促進(jìn)渣滲透到耐火材料中(滲透深度大于理論值)；當(dāng)RP=1時(shí)，添加劑對(duì)抑制渣滲透沒(méi)有影響；當(dāng)大于RP>1時(shí)，添加劑可以抑制渣滲透到耐火材料中。RP值越大，熔渣對(duì)耐火材料的滲透深度越小，即耐火材料對(duì)熔渣滲透的抵抗力越強(qiáng)。

由式(2-25)可導(dǎo)出：

(2-26)

在沒(méi)有添加抑制熔渣滲透的物質(zhì)的情況下，格式中霹靂-界面張力；

在添加了抑制熔渣滲透的物質(zhì)后，耐火固相的界面張力。

由式(2-23)和式(2-25)

L2p=L2p/R2p=rt霹靂/2.8R2p。

由式(2-22)和式(2-24)

L2p=L2理/1.4R2p(2-28)

即L'p=L理/1.18Rp(2-29)

根據(jù)Lager(Zager)公式，下面提出了耐火半徑r的平均值

r2=8K/ap(2-30)

k-耐火材料的透氣性，μm2；

Ap-耐火材料顯氣孔率，%

耐火材料通過(guò)氣孔吸收熔渣量(體積v)為:

V=LpSAp(2-31)

S-耐火材料的截面積；

Ap-耐火材料的顯孔率；

LP-溶渣的滲透深度。

將式(2-22)和式(2-27)代入式(2-31)得出耐火材料顯孔率對(duì)熔渣滲透的影響的關(guān)系式為:

V2=A3/2K1/2S2t霹靂/R2P(2-32)

由于熔渣滲入耐火材料的孔隙會(huì)導(dǎo)致其成分溶解在熔渣中并導(dǎo)致腐蝕，可以認(rèn)為熔渣的滲透與耐火材料的腐蝕有一定的關(guān)系。余仲達(dá)和井楠宏(1993年)研究了這種關(guān)系。結(jié)果表明，鎂耐火材料之間存在指數(shù)關(guān)系，因此他們認(rèn)為R/Rp應(yīng)滿足以下關(guān)系，以有效抑制鎂耐火材料的熔蝕：

08(2-33)

(2-34)即R>1.25

型(2-33)和型(2-34)表明鎂耐火材料具有以下幾點(diǎn)：

1.氣孔半徑(r)小(鋼包熔渣不滲入小于5μm的氣孔)；

2.耐火材料的抗?jié)B系數(shù)RP應(yīng)較大；

3.熔渣與耐火材料之間的濕度應(yīng)較??；

4.熔渣粘度(B)應(yīng)大。

其中，在耐火材料中添加能增加RP值的物質(zhì)對(duì)提高材料的耐腐蝕性和耐滲透性為有效。因此，RP表明了耐火材料的熔損與熔渣滲透之間的定量關(guān)系。

對(duì)于特定的耐火材料和熔渣組成，這種耐火材料的溶解特性決定了這種熔渣。根據(jù)式(2-27)可以有兩種解決方案，以降低耐火材料對(duì)熔渣的溶解速度。

1.熔渣與耐火材料之間的潤(rùn)濕量，提高熔渣的粘度；例如，碳化硅和氧化物碳復(fù)合耐火材料屬于這種耐火材料。

2.可以改變耐火材料和熔渣的性質(zhì)，增加耐火材料抗溶渣滲透系數(shù)的RP值；例如，向鎂耐火材料添加Cr2O3ZrO2等耐火材料。

另一個(gè)例外是熔渣中使用的耐火材料。由于碳和Zro2可以被V2O5和V2O3濕潤(rùn)，上述兩種方法對(duì)這種使用條件無(wú)能為力。因此，其解決方案主要是選擇致密鎂原料，采用特殊的顆粒級(jí)配，實(shí)現(xiàn)氣孔徑細(xì)化r）耐火材料的生產(chǎn)。從而抑制熔渣對(duì)耐火材料的滲透。

抗?jié)B碳磚與一般耐火磚的區(qū)別在于對(duì)氧化鐵含量的要求其嚴(yán)格，一般要求在1%以下，因?yàn)檠趸F還原后體積膨脹，可以促進(jìn)磚下碳素的沉積，導(dǎo)致砌體疏松、剝落、強(qiáng)度下降和早期損傷。

 

滲碳爐用耐火材料

對(duì)抗?jié)B碳磚的重度和強(qiáng)度要求因使用部位而異。重質(zhì)抗?jié)B碳轉(zhuǎn)移用于爐內(nèi)荷載較大或摩擦頻繁的部位，如軌道支撐轉(zhuǎn)移、爐口、拱腳磚等；輕質(zhì)抗?jié)B碳轉(zhuǎn)移用于爐壁、爐頂?shù)炔课弧?/div>