Эрозия огнеупорной футеровки обычно классифицируется как химическая, термическая и механическая эрозия, которые могут возникать по отдельности или в сочетании, а повреждение огнеупора может быть непрерывным (растворение и эрозия) или прерывистым (растрескивание и выкрашивание), при этом выкрашивание приводит к прерывистому разрушению. локальное расслоение огнеупорных кирпичей и сильное проникновение шлака, достигающее высшей точки в уплотнении кирпичей вблизи горячей поверхности. . Разница в свойствах теплового расширения между уплотненной и непроницаемой областями создает большие внутренние напряжения, которые в конечном итоге приводят к образованию трещин и растрескиванию. Как правило, сильный термический удар приводит к термическому выкрашиванию.
Эта статья посвящена физической эрозии огнеупоров для медеплавильных печей, т.е. «термической эрозии» и «механической эрозии». Это необходимо для понимания условий работы огнеупорных материалов в медеплавильных печах, а также для лучшего и более эффективного продления срока службы футеровки печи.
1. Термическая эрозия
2.1.1 Температура
Хотя рабочая температура огнеупоров, используемых в медеплавильных печах (1600-1700°С), намного выше фактической рабочей температуры медеплавильных печей, тем не менее, температура медеплавильных печей играет важную роль в непрерывности эрозии огнеупоров. Благодаря межфазным реакциям с веществами в ванне расплава жаропрочность огнеупорных кирпичей значительно снижается, а повышенная температура явно приводит к снижению вязкости высокотемпературного расплавленного шлака, повышению диффузионной способности и ускорению эрозии.
1.2 Тепловой удар
Колебания температуры, вызванные перебоями и нарушениями в работе печи, могут вызвать напряжения внутри огнеупорного кирпича, которые, превысив свои предельные значения, могут привести к трещинам внутри огнеупорного кирпича. Межфазные реакции между шихтой печи и огнеупорными кирпичами могут привести к уплотнению конструкции и отрицательно сказаться на способности огнеупорных кирпичей поглощать напряжение. Термостойкость огнеупорных материалов увеличивается с увеличением ударной вязкости и теплопроводности материала, а также увеличивается с уменьшением коэффициента теплового расширения и модуля упругости. Большое отношение модуля разрыва к модулю упругости уменьшит образование трещин и улучшит эластичность материала.
2. Механическая эрозия
2.1 Истирание
Истирание вызывается, во-первых, движением материалов в плавильной печи (включая жидкий металл, шлак, шихту и пыль, образующуюся после улетучивания газа), а во-вторых, распылением материалов в печи во время определенных специальных процессов, все из которых являются факторами что приводит к постоянной эрозии огнеупорной футеровки печи.
2.2 Напряжение при столкновении
Стрессовые воздействия ударов, столкновений и измельчения, вызванные вдуванием материала в плавильную печь, вызывают образование трещин в огнеупоре и износ огнеупора.
2.3 Механическая усталость
Причины и результаты механической усталости аналогичны термической усталости, с той разницей, что механическая усталость воздействует на более глубокую область в огнеупорных кирпичах, чем термическая усталость, и что механическая усталость, как правило, более важна для вращающихся печей с циклически изменяющимися нагрузками.