結(jié)構(gòu)崩裂是指耐火材料受到侵蝕,當(dāng)其物相和結(jié)構(gòu)變化到一定程度時(shí),耐火材料的崩壞現(xiàn)象。渣蝕引起的結(jié)構(gòu)崩裂,一般認(rèn)為是由于形成變質(zhì)層和形成比容差別較大的產(chǎn)物引起的。
①變質(zhì)層的形成。變質(zhì)層的形成,是由于熔渣的滲入所致。在滲入過程中,由于材料內(nèi)溫度梯度和熔渣黏度的影響,熔渣侵入到一定深度后,就不再繼續(xù)滲透。從耐火材料熱面到其內(nèi)部一定的深度,就形成了組成與結(jié)構(gòu)有別于原材料的變質(zhì)層。而且熔渣在滲透時(shí)還發(fā)生“化學(xué)過濾”,沿熔渣的滲透方向,其化學(xué)組成和物相組成都可能不斷地發(fā)生改變。因此,變質(zhì)層內(nèi)隨其厚度的變化,其組成與結(jié)構(gòu)也有一定差別。
②結(jié)構(gòu)的崩裂。在變質(zhì)層的形成過程中,由于形成的產(chǎn)物間和原材料間的比容和熱膨脹性等有差別,在變質(zhì)層與原材料之間或變質(zhì)層內(nèi)各層之間,因各種物相摩爾體積變化而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)應(yīng)力,并破壞其間的結(jié)合,形成裂紋,甚至產(chǎn)生剝落和崩裂。
如含MgO的堿性耐火材料同含Fe2O3的熔渣接觸時(shí),生成MgO ? Fe2O3,即發(fā)生反應(yīng)MgO+Fe2O3一MgO·Fe2O3。此種反應(yīng)伴生2.1%的線膨脹,因而使耐火材料產(chǎn)生結(jié)構(gòu)崩裂。再如高鋁磚受堿蒸氣的侵蝕,也是由于莫來石或剛玉和SiO2等受氧化鈉侵蝕形成霞石(Na2O,A12O3·2SiO2),產(chǎn)生體積膨脹,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)崩裂。耐火材料中的氣孔內(nèi)在還原性氣氛下發(fā)生碳素沉積,使耐火材料的結(jié)構(gòu)破壞,也可認(rèn)為是一種結(jié)構(gòu)崩裂。
耐火材料受侵蝕形成變質(zhì)層后,當(dāng)溫度波動(dòng)時(shí),由于各種變質(zhì)層與未變質(zhì)層間,或由于變質(zhì)層內(nèi)各物相間的熱膨脹性差別,更易使此種崩裂激化。
當(dāng)耐火材料的變質(zhì)層崩裂剝落后,在侵蝕介質(zhì)作用下還可形成新的變質(zhì)層,產(chǎn)生新的崩裂,如此循環(huán)不已,就使耐火材料受到嚴(yán)重?fù)p毀。
結(jié)構(gòu)崩裂是渣蝕最常見的損毀形式之一,在一些易產(chǎn)生較厚變質(zhì)層的耐火材料中,因渣蝕產(chǎn)生結(jié)構(gòu)崩裂,往往是最主要的原因。
③減緩結(jié)構(gòu)崩裂的措施。避免耐火材料產(chǎn)生結(jié)構(gòu)崩裂或減緩其危害,最主要的措施是降低熔渣的滲透性。為此,必須降低耐火材料受熔渣的潤濕性,提高材料的致密性,降低材料中的雜質(zhì)含量,以及減少晶界,盡量減少氣孔、基質(zhì)和晶界通道作用。
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