耐火材料损毁(wear of refractories)

耐火材料在高温使用过程中的损坏。造成耐火材料损毁有机械的、热的与化学的原因。

常见损毁

⑴由于外部机械作用造成的损坏，例如装固体炉料时对炉体装料侧的砸伤；

⑵升温或冷却时因膨胀或收缩造成的损坏，例如新炉衬因烘烤制度不合适，造成开裂剥落；

⑶由于温度变化，耐火材料内发生急剧的、体积效应较大的晶型转变或形成新的化合物，产生较大应力而导致的损坏，例如硅砖在高温使用过程中，因温度降至600℃以下，发生晶型转变造成的开裂剥落；

⑷高温荷重下因蠕变或软化变形造成的破坏，例如热风炉内格子砖的损坏；高温或高温真空下因耐火材料内组元挥发造成结构松弛或薄弱带引起的损坏，如真空熔炼或精炼容器内镁碳或镁铬材料的蚀损；

⑸侵蚀介质(气体、熔体、粉体等)对耐火材料的溶蚀、冲蚀或磨蚀引起的损坏，如炼铜或炼镍闪速炉内耐火材料的蚀损；

⑹侵蚀介质渗入耐火材料内，形成变质层，因温度波动而引起的开裂剥落造成的损坏，如间歇式生产用容器盛钢桶、炼钢转炉用耐火材料的蚀损。

对于不同的高温窑炉和同一高温窑炉的不同部位，耐火材料损毁的原因也往往是不一样的。有时是一种原因起主导作用，有时是几种原因同时起着重要作用，并且很难把这些原因分割开来。

在钢铁、有色金属冶炼与玻璃熔炼的炉窑熔池中，最常遇到的是耐火材料受氧化物熔体(熔渣)或硫化物熔体(锍)的溶蚀、熔损；受熔体(气流、熔体流或粉体流)的冲蚀、磨蚀，以及热剥落与结构剥落。

溶蚀或溶解过程

可看成是由化学反应与扩散两个步骤构成。当过程受化学反应速度控制时，通常称过程处于化学动力学机理控制。当过程受扩散速度控制时，通常称过程处于扩散机理控制。已有的实验研究结果表明，通常耐火材料在熔渣或玻璃熔体中的溶解过程是由扩散机理控制的。

当溶解过程为扩散机理控制时，溶解速度(V)为：V=β(c_s一c)式中β为耐火材料的传质系数，它与熔渣粘度以及熔渣搅动程度有关；c_s为紧邻耐火材料表面的熔渣边界层中耐火材料的饱和浓度；c为熔渣本体中耐火材料的浓度。如果熔渣中耐火材料的浓度已达饱和，则溶解速度为零。因此，往熔渣中加入耐火物，增加熔渣中耐火物的浓度，是可以减轻耐火材料溶蚀的。

熔损是指耐火材料在高温使用时出现大量液相而造成的损坏。

侵蚀介质对耐火材料的侵蚀除溶蚀外，还有冲蚀与磨蚀。

冲蚀是指流体(如气流、熔体流或粉体流)对耐火材料工作面的机械作用而造成的冲刷或磨蚀。冲蚀往往是与溶蚀以及熔损等结合在一起进行的。

磨蚀多指固体物料(粉料或块料)对耐火材料工作面的机械摩擦造成的磨损。例如高炉中固体炉料下降运动中对炉身耐火材料的磨蚀。

在耐火材料损毁中，热剥落与结构剥落由于剥落往往就是几毫米至几十毫米厚，因此造成的损害更为严重。

热剥落是指耐火材料在烘烤或使用中，由于温度的剧烈波动使耐火材料内存在大的温度差与膨胀性差异，从而引起耐火材料的开裂或剥落。

结构剥落是指耐火材料在使用中由于侵蚀介质(如熔渣)的渗入及其相互作用，形成一层或数层与原来耐火材料结构和性质不同的变质层，当温度剧烈波动时，变质层发生崩裂或剥落。

结构剥落常常发生于间歇式生产作业的设备，如炼钢转炉，炼铜或炼镍转炉以及盛钢桶等。结构剥落与熔渣渗入耐火材料内衬深度有关。

防止耐火材料结构剥落的途径有：

(1)耐火材料中加入与熔渣润湿性不好的组元，例如耐火氧化物中加入碳制成含碳耐火材料；

(2)耐火材料中加入能与熔渣形成高熔点或高粘度物的组元；

(3)改变耐火材料气孔孔径与分布，减少熔渣的渗入。