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铜冶炼炉用耐火材料的热和机械侵蚀简述

2023-05-23

耐火材料工作衬里的侵蚀通常分为化学侵蚀、热侵蚀和机械侵蚀,这些侵蚀可以单独发生,也可以组合发生,耐火材料的损坏可以是连续的(溶解和侵蚀),也可以是不连续的(裂纹和剥落),剥落导致不连续的破坏。耐火砖的局部分离和严重的炉渣渗透,最终导致靠近热面的砖致密化。。致密化区域和未贯穿区域之间的热膨胀特性差异会产生较大的内应力,最终导致裂纹和开裂的形成。一般来说,强烈的热冲击会导致热剥落。

本文主要研究铜冶炼炉用耐火材料的物理侵蚀,即“热侵蚀”和“机械侵蚀”。这是为了了解铜冶炼炉内耐火材料的工作状况,更好更有效地延长炉衬的使用寿命。

1、热侵蚀

2.1.1 温度

虽然铜冶炼炉使用的耐火材料的使用温度(1600-1700℃)远高于铜冶炼炉的实际使用温度,但铜冶炼炉的温度对耐火材料侵蚀的持续性起着重要作用。通过与熔池中物质的界面反应,耐火砖的高温强度显着降低,温度升高明显导致高热熔渣粘度降低,扩散性增加,侵蚀加快。

1.2 热冲击

炉子运行中的中断和不规则引起的温度波动会在耐火砖内产生应力,并且这种应力一旦超过其极限值,就会导致耐火砖内出现裂纹。炉料和耐火砖之间的界面反应会使结构致密化,并对耐火砖吸收应力的能力产生不利影响。耐火材料的热震稳定性随着材料韧性和导热系数的提高而提高,随着热膨胀系数和弹性模量的降低而提高。较大的断裂模量与弹性模量之比将减少裂纹的形成并提高材料的弹性。

2、机械侵蚀

2.1 磨损

磨损首先是由于熔炼炉内物料的运动(包括液态金属、炉渣、炉料以及气体挥发后形成的粉尘)造成的,其次是在某些特殊工艺过程中物料向炉内的喷射造成的,这些都是因素导致炉衬耐火材料持续侵蚀。

2.2 碰撞应力

熔炼炉内吹入物料所产生的敲击、碰撞、研磨等应力作用,使耐火材料产生裂纹,导致耐火材料磨损。

2.3 机械疲劳

机械疲劳的原因和结果与热疲劳相似,不同之处在于机械疲劳比热疲劳影响耐火砖更深的区域,并且对于负载周期性变化的回转窑,机械疲劳往往更重要。