復(fù)合耐火材料作為鋼鐵冶煉過(guò)程中使用的重要材質(zhì)或者關(guān)鍵部件而被廣泛使用，但由于它們?cè)谌墼唤饘俳缑媸褂脮r(shí)往往產(chǎn)生局部熔損而左右其使用壽命。

? ? 例如，現(xiàn)代鋼包通常采用鎂碳磚以加強(qiáng)渣線部位而一般壁則采用氧化物系耐火材料分區(qū)筑襯的方案，但往往在兩種材質(zhì)邊界上卻會(huì)發(fā)生局部熔損的問(wèn)題，結(jié)果則導(dǎo)致壽命降低而報(bào)廢。這種局部熔損發(fā)生在不同種類耐火材料的邊界上，而顯著的熔損主要發(fā)生在熔渣一金屬界面上。

? ? 又如，高爐出鐵槽的局部熔損，不僅在熔渣表面，而且在熔渣一鐵水界面上也顯著地發(fā)生二產(chǎn)生局部熔損是因?yàn)樵诰植咳蹞p部位的出鐵槽材料-金屬問(wèn)常常存在薄的液體狀態(tài)的渣膜，渣膜成分上下方向發(fā)生變化，存在著界面張力梯度。由于這種界面張力梯度誘發(fā)渣膜運(yùn)動(dòng)，結(jié)果則有效地促進(jìn)了擴(kuò)展層的物質(zhì)遷移，而且也引起了耐火材料的磨損加大。

　　再如，向井楠宏等人用CaO-Al2O3-SiO2熔渣及CaO-Al2O3-CaF2熔渣研究過(guò)Al2O3-C質(zhì)連鑄用浸入式水口材料的(粉末-金屬)界面局部熔損。他們的研究是采用X射線透射裝置，直接觀察局部熔損進(jìn)行中的水口材料(坩堝)-熔渣-金屬三相邊界附近的情況。結(jié)果查明，局部熔損部位的熔渣-金屬界面，一方面反復(fù)進(jìn)行如圖5—20所示的上下運(yùn)動(dòng)，另一方面則產(chǎn)生了局部熔損。像圖5—20樣的熔渣-金屬界面處于下降期時(shí)，水口材料和金屬問(wèn)浸入了熔渣而形成了渣膜，由水口材料產(chǎn)生氧化物熔解于渣膜中。如果水口材料表面變成了富石墨化，那么和石墨黏附不好的渣膜就會(huì)被綻開而后退，接著則由黏附良好的金屬使水口材料表面被黏著，導(dǎo)致熔渣一金屬界面上升(圖5—20)。在這個(gè)熔渣一金屬界面的上升期間，與金屬直接接觸的石墨便迅速地熔解于金屬中。相反，如果水口材料表面變成了氧化物富化區(qū)，那么同氧化物黏附良好的熔渣會(huì)從上部渣相浸入而再次形成渣膜。由于這一過(guò)程反復(fù)發(fā)生使局部熔損不斷進(jìn)行。顯然．熔渣-金屬界面上下運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的時(shí)間越短，局部熔損速度就越大。

　　在實(shí)際的連鑄工藝中，因?yàn)榻饘僦械奶紳舛鹊?，所以石墨向金屬中的熔解速度快．熔?金屬界面的上升期與下降期相比，是非常短的，因而這個(gè)上升期便成為局部熔損的主要推進(jìn)期。這一結(jié)果為我們?cè)诓馁|(zhì)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)如何控制連鑄水口在熔渣一金屬界面的局部熔損，提高水口使用壽命提供了重要依據(jù)。

? ? 可見，解釋局部熔損機(jī)理即可為確立防止局部熔損提供了良好的寄出。

　　另外，從廣義上來(lái)看．?dāng)U大、深化關(guān)于高溫界面現(xiàn)象的研究對(duì)于確立抑制耐火材料的局部熔損的對(duì)策也是重要的內(nèi)容。

　　現(xiàn)在看來(lái)，可以根據(jù)不同的使用場(chǎng)合，分別采用不同的對(duì)策來(lái)抑制耐火材料局部熔損的速度。

　　1 改良材質(zhì)

? ? 在實(shí)際連鑄中，可根據(jù)Al2O3-C浸入式水口的局部熔損中熔渣一金屬界面的上升期比下降期顯著短這一特征，認(rèn)為抑制局部熔損最好是使熔渣-金屬界面的上升期消失，下降期長(zhǎng)的觀點(diǎn)進(jìn)行水材質(zhì)改良。這方面最有說(shuō)服力的例子是向井楠宏等人將同熔渣黏附性比石墨更好的BN加到Al2O3-C浸入式水口材質(zhì)中，結(jié)果實(shí)現(xiàn)了上升期基本消失，局部熔損部位的水口材質(zhì)表面經(jīng)常被熔渣覆蓋，從而隔斷了水口材質(zhì)中的石墨同金屬的直接接觸，抑制了Al2O3-C浸入式水口的局部熔損。

? ? 2 提高耐火材料中低熔解成分的比例

? ? 早已了解，鎂鉻磚對(duì)低堿度渣具有良好的抗侵蝕性，因而被廣泛用于VOD、RH等鋼水精煉爐中以及作為熔融還原爐應(yīng)用的耐火材料的重要候補(bǔ)材料。在這些場(chǎng)合中，隨著鎂鉻磚中Cr2O3含量的增加局部熔損深度減輕的事實(shí)，通過(guò)提高配料中Cr2O3含量便能降低局部熔損量，提高使用壽命。

　　3 開發(fā)新材質(zhì)

? ? 仍以連鑄用浸入式水口為例，考慮到ZrO2向熔渣中的熔解速度低，而且ZrO2還可變成微粒懸浮于渣膜中，可提高渣膜表觀黏度，抑制渣膜運(yùn)動(dòng)，結(jié)果使下降期的水口材料產(chǎn)生氧化物熔解的速度降低以及使整體的局部熔損被有效地抑制，從而開發(fā)出ZrO2-C浸入式水口代替Al2O3-C浸入式水口，而使局部熔損得到了有效控制。

　　4 進(jìn)行熔渣控制

? ? 吉富丈紀(jì)等人認(rèn)為，對(duì)于像高爐出鐵槽內(nèi)襯在熔渣一鐵水界面發(fā)生的顯著局部熔損，可以從抑制渣膜運(yùn)動(dòng)出發(fā)，采用如下措施來(lái)控制：

　　在渣膜運(yùn)動(dòng)中使碳懸?。寒?dāng)金屬中的碳濃度接近飽和區(qū)域勺濃度時(shí)，隨著碳濃度的提高，局部熔損顯著減少，因而認(rèn)為柚血過(guò)增碳操作來(lái)抑制局部熔損二向熔渣中加入溶解度低而且具有高熔點(diǎn)的氧化物或產(chǎn)生像，那種溶解度低的物相(例如ZrO2)。也就是說(shuō)，通過(guò)對(duì)熔渣進(jìn)行控制可有效地抑制耐火材料的局部熔損。

　　5 改變內(nèi)襯設(shè)計(jì)

? ? 對(duì)于發(fā)生在不同種類耐火材料邊界上的顯著熔損主要是設(shè)立隔離帶。例如，鋼包內(nèi)襯鎂碳磚和高鋁磚之間使用鎂碳磚時(shí)就不發(fā)生局部熔損；也可以通過(guò)改變異種耐火材料接縫的位置來(lái)控制不同種類耐火材料邊界上發(fā)生顯著局部熔損的問(wèn)題。