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溫度對耐火材料使用周期的影響有哪些?

發表時間:2023-09-05 訪問量:27939

 溫度使影響耐火磚使用周期的一個重要因素之一,在眾多影響耐火磚使用周期的因素中,這些因素并不是單獨存在的,而常常是以綜合的形式出現。鎂砂耐火材料基本的性能就是要耐高溫,并具有隔熱性。不過,溫度會對所有的損毀造成影響,如雜質多時,在較低的溫度下便會生成液相,產生收縮,并由此而產生裂紋。不定形耐火材料


此外,耐火材料與熔渣接觸時會向熔渣中擴散,擴散速度(dn/dt)可以用下式來表示:


dn/dt=DS(ns-n)/δ (1)


式中,D為擴散系數;S為耐火材料與熔渣接觸的面積;ns和n分別為耐火材料在熔渣中的飽和濃度和在時間為t時的濃度;δ為擴散層的厚度。


擴散系數在不同的溫度下變化較大,有下述關系:


D=Aexp-(Q/RT) (2)


式中,A為常數;Q為擴散活化能;R為氣體常數,T為溫度。


將式2-2代入式2-1得


dn/dt=Bexp(-Q/RT) (3)


式中,B=AS(ns-n)/δ;式2-3說明當耐火材料出現熔損時,隨著溫度上升熔損就以指數倍增加。對于一般的熔解反應速度(υ),決定于擴散速度:


υ=dn/dt=Bexp(-Q/RT) (4)


由于粘度與擴散系數之間有司托克斯-愛因斯坦關系式:


D=KT=6πηγ(5)


式中,K為玻爾茲曼常數;γ為遷移微粒的半徑;η為粘度系數。該關系式是從球形顆粒在均一性介質中的簡單情況下推導出來的,在硅酸鹽和氧化物系統中不一定可用。但是,D與η之間的反比例關系是可以肯定的。式2-3和式2-5說明,反應物的黏度隨著溫度的上升而降低。溶液的粘度降低后,侵入的熔渣數量增加,反應面積即擴大,熔損加快。電熔鎂砂


在實際使用中發現,在玻璃窯中,熔融的溫度上升1℃,耐火材料的侵蝕就增加10%,在LD轉爐中,出鋼溫度提高30℃,耐火材料的損毀就增加一倍。這些情況都說明,溫度對熔損的影響是非常大的。為了解決這個問題,除基本原料之外,耐火材料的組織結構即氣孔率和氣孔徑也是很重要的,但最主要的還是耐火材料與熔渣之間的潤濕角(θ)應在90℃上,因此說明采用不潤濕的材料更為有效。一般來說,炭素材料與熔渣之間潤濕性小,所以利用炭素配合是有效的。溫度對Al2O3-SiC-C系中A、B,C3種磚被侵蝕情況的實例如圖13-2-1所示。該圖表明,這3種磚侵蝕都不大,浸潤也較小,但隨著溫度上升侵蝕增加。因此,當A種磚不理想時,設計了B種磚;B種磚也不能滿足使用條件時,又設計了C種磚。


關于溫度對于耐火材料損毀的影響還可以舉出MgO-C磚的例子。如圖2所表明的那樣,MgO-C系的共存區在高溫下急劇變狹,1700℃已經縮小成一條線了,超過1800℃時,二者就再也不能共存了。

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