耐火磚在使用過程中的損毀,不但是渣蝕(連續(xù)型),而且還有斷裂和剝片(非連續(xù)型)的因素。在使用過程中,要經(jīng)受高溫、溫度急變、氣氛變化以及被粉塵、煙氣、金屬熔液和溶渣侵蝕,其損毀機理十分復(fù)雜,很難作出正確地判斷。經(jīng)過對耐火磚的使用結(jié)果進行綜合分析,可以將耐火磚的損毀機理進行分類
(1)連續(xù)發(fā)生的蝕損
1)在表面的熔解、氣化:
A、在熔融相、氣相中的擴散
B、熔融相、氣相與磚的界面反應(yīng)
2)從耐火磚內(nèi)部的熔解、氣化:
A、熔融物、氣相成分的浸透
B、熔解、氣化成分向外部排出
(2)不連續(xù)發(fā)生的蝕損。
1)發(fā)生龜裂:
A、由與浸透物的反應(yīng)生成低密度相
B、伴隨體積變化的相轉(zhuǎn)移
C、由再加熱引起的局部收縮和熱應(yīng)力集中氣泡的局部集中性
D、結(jié)構(gòu)上的機械應(yīng)力和熱應(yīng)力的集中
E、構(gòu)成相的熱應(yīng)力和彈性模量的各向異性
F、與氣相反應(yīng)引起的析出沉積
G、機械的沖擊
2)局部的高熔解度、高蒸汽壓力或低粘性相的存在或生成
(3)由磨損造成的損耗
耐火磚在使用中的損毀方式則可以歸納為三種基本形態(tài),見下圖。

1、由于結(jié)構(gòu)體的機械應(yīng)力、熱應(yīng)力導(dǎo)致耐火工作襯產(chǎn)生不規(guī)則的裂紋(熱的、機械的剝落或者掉片)而破壞。
2、由于熔渣的浸潤和熱面(工作表面)上的溫度波動而使耐火磚的結(jié)構(gòu)變化,因此形成特有的變質(zhì)層,在原質(zhì)層和變質(zhì)層的交界面上產(chǎn)生同加熱面平行的裂紋(結(jié)構(gòu)剝落)而損毀。
3、由于同金屬熔液、熔渣和煙塵反應(yīng)而溶流和磨損,主要是由于產(chǎn)生液相而使工作表面層熔蝕(熔損)。
耐火磚在使用過程中,實際上在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的。所以,耐火磚的研究和開發(fā)的方向就是在耐火磚內(nèi)(和附近)建立動力學(xué)屏障,以抵抗最終不可逆的結(jié)構(gòu)和組成變化所引起的變質(zhì)。
從相平衡狀態(tài)或熱力學(xué)來看,與熔渣接觸的耐火磚不發(fā)生反應(yīng)的成分是不存在的。因此,使耐火磚表面形成保護層,而且盡可能放慢該保護層的溶解速度以便控制熔渣侵蝕所產(chǎn)生的損毀能在最低限度之內(nèi)。為了降低保護層的溶解(擴散)速度,保護層成分應(yīng)盡量是熔渣和非均勻系異相平衡相接近的高熔點物質(zhì)或高粘度溶液。所謂非均勻系異相平衡,是指一種或兩種以上的成分,變成兩種以上不同的相,并且平衡共存。例如,在某一特定溫度下,將MgO熔解于熔渣中,達到某一數(shù)量,MgO即不再熔解,此時,該熔液與MgO就是處于非均勻系異相平衡關(guān)系。
使用結(jié)果反復(fù)證明,消除方式Ⅰ和Ⅱ的損毀并降低方式Ⅲ的損毀速度始終是我們對耐火磚研究所追求的目標(biāo)。
假定能消除耐火磚不規(guī)則的裂紋所產(chǎn)生的損毀,那么事先評價耐火磚即成為可能。
如早已了解到的那樣,損毀方式Ⅰ和Ⅱ是堿性和高鋁耐火磚共同的缺陷。但是,自從開發(fā)了碳復(fù)合的氧化物耐火磚之后,即可使損毀局限在耐火磚的工作表面層內(nèi),說明在氧化物耐火磚的范疇內(nèi)長期解決不了的問題,在非氧化物復(fù)合的氧化物耐火磚中便可得到解決。
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