耐火材料抗滲透性與耐蝕性的關係詳解

 

　　間(t)是拋物線關係。一旦熔渣滲透到耐火材料氣孔內，耐火材料即會向滲透的熔渣中溶解擴散，而且熔渣組成的變化速度由擴散速度控製。假定平均氣孔半徑(r)不變時，耐火材料的成分在熔渣中達到飽和濃度的時間可以用式(2-17)表示。說明滲透到耐火材料氣孔中的熔渣達到飽和的時間是非常之短的,也可以近似地認為:滲透到耐火材料中的熔渣，其組成幾乎不變化(或與滲透時間無關)。

　　但是，由於耐火材料氣孔徑的不均勻性，耐火材料在熔渣滲透過程中溶解反應引起熔渣物理性質變化，以及耐火材料中溫度不均勻等因素實際滲透深度（Lp）比由式(2-22)計算得出的深度(L理)要小，假定熔渣在滲透過程中，其物理化學性質均不變化時，對於毛細管-多孔質耐火材料來說，熔渣的滲透深度Lp為：L2p=rtcosθ/2.8ηb2 (2-23)

　　式中b——氣孔曲折度係數。

　　其理論值等於π/2≈1.57,實際值為b=1.6±0.1。

　　當在耐火材料中添加能夠抑製熔渣滲透的物質時，同一種熔渣對於該耐火材料的滲透深度Lp:

　　L2p=rtσcosθ/2.8ηθ2     (2-24)

　　如果定義R2p=L2p/L2p=σcosθb2/σcosθb2 (2-25)

　　由於潤濕的程度(潤濕性的量σcosθ與耐火材料和熔渣的性質有關，而與熔渣的滲透時間無關，見式(2-25)，因此可以將Rp盡定義為耐火材料抵抗熔渣滲透的係數。由式(2-25)看出，Rp小於1時，添加物可能促進熔渣向耐火材料內部滲透(滲透深度比理論值大）；當Rp=1時，添加物對抑製熔渣滲透不起作用；當大於Rp＞1時，添加物可以抑製熔渣向耐火材料中的滲透。Rp值越大，熔渣向耐火材料中的滲透深度就越小，也就是說，該耐火材料抵抗熔渣滲透的能力越強。

　　由式(2-25)可導出：

　　R?p=σssb2/σss·b2   (2-26)

　　式中σss——未添加抑製熔渣滲透的物質時的界麵張力；

　　σss添加抑製熔渣滲透的物質之後耐火固相的界麵張力。

　　由式(2-23)和式(2-25)得:

　　L2p=L2p/R2p=rtσcosθ/2.8R2pη

　　由式(2-22)和式（2-24)得:

　　L2p=L2理/1.4R2p(2-28)

　　即L’p=L理/1.18Rp(2-29)

　　根據L?紮格(Zager)公式，耐火材料中氣孔半徑r的平均值由下式求出：

　　r2=8K/Ap(2-30)

　　式中K——耐火材料的透氣度，μm2；</p><p>Ap——耐火材料的顯氣孔率，%

　　耐火材料通過氣孔吸收熔渣的量(體積v)為：

　　V=LpSAp(2-31)

　　式中S——耐火材料的截麵積；

　　Ap——耐火材料的顯氣孔率；

　　Lp——溶渣的滲透深度。

　　將式(2-22)和式(2-27)代入式(2-31)得出耐火材料顯氣孔率對熔渣滲透影響的關係式為：

　　V2=A3/2K1/2S2tσcosθ/R2pη   (2-32)

　　由於熔渣滲入耐火材料氣孔中會引起其成分在熔渣中溶解，並導致熔蝕，因而可以認為:熔渣的滲透與耐火材料的溶蝕之間存在一定的關係。餘仲達和井楠宏等（1993年）研究了這種關係。其結果得出，對於鎂質耐火材料來說，兩者之間存在指數關係，因而他們認為:為了有效地抑製鎂質耐火材料的熔蝕，r/R?p應滿足如下關係：

　　（σcosθ/η）r/R2p＜0.08    (2-33)

　　即R?P﹥1.25rσcosθ/η   (2-34)

　　式(2-33)和式(2-34)說明，抗滲透能力強和抗蝕能力強的鎂質耐火材料應具備以下幾點：

　　1.氣孔半徑(r)小（鋼包熔渣不滲入小於5μm的氣孔）；

　　2.耐火材料的抗滲透係數Rp應較大；

　　3.熔渣與耐火材料之間的濕潤性的量σcosθ應較小；

　　4.熔渣黏度（η）應大。

　　其中，在耐火材料中添加能夠增加Rp值的物質對提高該材料的耐蝕性和抗滲透能力為有效，所以，Rp表明了耐火材料的熔損與熔渣滲透之間的定量關係。榮盛耐材為您提供高品質耐火材料。

　　對於特定的耐火材料和熔渣組成而言，該耐火材料向這種熔渣中的溶解特性也就決定了。為了降低耐火材料向熔渣中的溶解速度，根據式(2-27)可有兩種解決辦法。

　　1.熔渣與耐火材料之間的潤濕性的量σcosθ，並提高熔渣的黏度η值；例如，碳化矽質和氧化物-碳複合耐火材料屬於這一類的耐火材料。

　　2.能夠改變耐火材料和熔渣的性質、組成等物質，以增加該耐火材料抵抗溶渣滲透係數Rp值；例如，向鎂質耐火材料添加Cr2O3者ZrO2等耐火材料。

　　還有一種例外的情況，就是在熔渣中使用的耐火材料，由於碳和ZrO2等能被V2O5及V2O3潤濕，因此上述兩種辦法對這種使用條件都無能為力。所以，其解決辦法主要是選用致密鎂質原料，采用特殊顆粒級配以達到生產氣孔徑細化(r)的耐火材料。從而抑製熔渣向耐火材料內部的滲透。