浸入式水口含碳耐火材料在界面處的蝕損機理包括兩部分內容:
1.耐火磚層的脫碳:
碳結合耐火材料中的碳源由結合劑熱處理後的殘碳和石墨組成,含碳耐火材料在鋼水中的脫碳機理的研究較為深入。
1520℃時碳在鋼液中的飽和溶解度可達5.1%,除了碳向鋼液的溶解外,還能與鋼液成分作用被氧化,脫碳速度主要取決於鋼水中碳的濃度和鋼水中氧化性氛圍。
由於結合碳和石墨碳的損失,裸露出氧化鋯顆粒,最終形成具有一定厚度的富氧化鋯層。
2.冶金熔渣的侵蝕:
冶金熔渣對氧化鋯具有很好的潤溼性,造成氧化鋯穩定劑的脫溶,從而造成了氧化鋯骨料的裂解被沖蝕到熔渣中。
ZrO2-C材料受鋼液或保護渣作用後,其與鋼液或保護渣的潤溼性會發生改變,研究發現鋼液和未使用ZrO2-C材料之間的潤溼角應比鋼液與已經被結晶器保護渣潤溼的ZrO2-C材料之間的潤溼角要大。
保護渣和已經被鋼液潤溼的耐火材料之間的潤溼應比保護渣和未使用ZrO2-C材料之間的潤溼要好。
渣液與氧化鋯的相瓦作用主要是渣液與ZrO2顆粒中的雜質和穩定劑CaO的作用,在澆鋼溫度和氣氛下,穩定劑CaO脫溶增加ZrO2顆粒內部低熔點相。
同時亞晶界和低熔點物富集區構成了ZrO2顆粒的易與渣液反應的通道,使渣液能一直滲入到顆粒內部。
滲入的渣液會導致穩定劑CaO更快的脫溶和ZrO2顆粒的裂解,從而被渣液滲入,裂解的ZrO2顆粒在鋼液和渣液的反覆作用下衝蝕到渣液中。
另外鋼液中存在反應Fe+O→[FeO],[FeO]能夠溶於鋼液、保護渣兩相界面中,[FeO]+C→Fe+CO(g),ZrO2→C材料中的石墨能夠還原熔渣中的FeO,在損毀斷上有鐵生成,上述的碳被氧化後形成空位,進一步促進了熔渣的滲入。
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