回收耐火材料机理分析
时间：2019-04-27 作者：91再生 来源：91再生网
回收耐火材料高铝质滑板。成型后均用沥青浸渍后，再轻烧处理，获得较高的强度和致密均匀的结构。配料中添加了磷酸盐以降低烧成温度，可使滑板的尺寸保持稳定，并减少废品率和研磨量。
锆质滑板。耐化学侵蚀性好，抗机械冲刷性能好。但是氧化锆价格昂贵，通常将其做成镶嵌环或镶嵌件。
铝碳质滑板：铝碳质滑板是20世纪70年代末期开的产品，以烧结氧化铝和合成莫来石为主要原料，在基质部分添加碳组分和防氧化剂(如金属铝、金属硅、SiC、B4C、Mg-B等)，加入结合剂煤沥青或酚醛树脂混炼成型;在还原气氛下烧成，形成碳结合的耐火材料。这种材质的滑板因其组织致密，气孔微细且含有一定数量的残炭，钢液和渣液难以浸渍，故耐侵蚀性良好，但其缺点正是由于组织致密，耐热冲击性有所下降，不能多次连续使用，另外，在使用过程中，由于碳易被氧化，导致结构疏松，降低了耐侵蚀性。
铝锆碳质滑板是在烧成铝碳质滑板的基础上研制开发的。这种材质滑板采用了低膨胀率的Al2O3-SiO2-ZrO2原料，制成以斜锆石、莫来石、刚玉等为主晶相,以碳结合为特征的耐火材料。引入锆莫来石作骨料，利用锆莫来石中的氧化锆在约1000℃时发生晶型转变，伴有体积收缩的特点，晶粒内产生显微裂纹，大大改善了材料的耐热冲击性能。ZrO2具有优良的抗侵蚀性，其耐侵蚀性较铝碳质滑板明显提高，成为现今大型钢铁企业滑板使用中的主流。
采用镁铝尖晶石原料，制成以镁铝尖晶石为主晶相，以陶瓷和碳复合结合为特征的耐火材料。镁铝尖晶石材料的线膨胀系数和弹性模量均比氧化镁小，抗热冲击能力比氧化镁强。但尖晶石材料与钢中钙发生缓慢的化学反应，生成低熔点物，影响其使用寿命。现在，通过对制造过程中原材料的改进，并对泥料的粒度分布及烧成温度加以改进和控制，镁尖晶石滑板的耐侵蚀性均有很大提高，使用寿命也明显增加。表3为国内某企业生产的方镁石-尖晶石-碳不烧滑板的理化指标。
氧化锆质材料具有良好的耐蚀性(CaO-ZrO2系液相线温度均在2000℃以上)和耐剥落性(比较低的线膨胀系数)。氧化镁部分稳定的氧化锆质滑板，可以在较苛刻的浇注条件下使用，寿命最高可达10次。采用热压成型的氧化锆质滑板具有高温强度高、显气孔率低、气孔径小等特点，在中间包上使用，更具有耐钢和渣的侵蚀性能。
滑板在使用过程中首先产生的是热机械蚀损，滑板在使用前的温度很低，浇注时，滑板内孔突然与高温钢水(1600℃)接触而受到强烈热震(温度变化约在1400℃)，因此在铸孔外部产生了超过滑板强度的张应力，导致形成以铸孔为中心的辐射状的微裂纹。裂纹的出现有利于外来杂质的扩散、集聚和渗透，更加速了化学侵蚀。同时，化学侵蚀反应又促进裂纹的形成与扩展，如此循环，使滑板铸孔逐步扩大、损毁。而且高温钢水的冲刷会损伤与钢摩擦部位的耐火材料，并造成剥落、掉块。
热化学侵蚀是滑板损毁的另一主要原因。滑板用耐火材料在使用过程中接触高温钢水和炉渣，发生一系列化学反应，造成化学侵蚀。依据不同钢种对滑板的化学损毁机理不同，宝钢现生产的钢种可分为三类，即镇静钢、高氧高锰钢、钙处理钢。再依据不同的使用条件，选择相应材质的滑板，这样可提高滑板的使用寿命，降低耐材成本。
Al2O3-C和ZrO2-Al2O3-C质滑板损毁的化学机理：
(1)碳的氧化。石墨和碳的氧化主要有两种途径：一是钢水特别是高氧钢种中的氧气氧化碳素而形成气孔，然后铁渗入气孔并使滑板表面黏附钢液;二是空气中的氧气氧化碳素和钢水，生成低熔物后，低熔物沿气孔继续侵蚀渗透。
(2)莫来石的分解。莫来石在使用后均不同程度地发生了分解，转化为柱状和晶状的刚玉晶体，形成多孔结构，破坏了原有的莫来石与斜倍石组成的致密的共晶结构，使结构疏松，组织恶化，强度和耐蚀性大大下降，加速了滑板的损毁。
(3)(Mn)、(Fe)对滑板的侵蚀。滑板中SiO2与钢和熔渣中的FeO、MnO反应形成低熔点矿物相2FeO·SiO2(1205℃)、MnO·SiO2(1291℃)。
(4)(Ca)对滑板的损毁。Al2O3·SiO2与钢和熔渣中的CaO反应形成低熔点的2CaO·Al2O3·SiO2(1327℃)和12CaO·7Al2O3(1392℃)。
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