镁碳砖作为一种含碳耐火材料,既利用了镁砂的高抗渣侵蚀能力,又利用了石墨的高导热性和低膨胀性,另外,石墨的存在有效弥补了镁砂耐剥落性能差的缺点。关于镁碳砖的侵蚀机制,进行了许多研究,通常认为熔渣对 MgO 的溶解以及砖中碳的氧化是使其寿命缩短的主要原因。
熔渣对MgO-C耐火材料的侵蚀都是通过典型的氧化-渗透-脱离机制发生。然而Mg 蒸气与界面处的氧气反应在热面原位形成了致密的MgO层,有效地抑制熔渣的进一步渗透,该保护层是氧化气氛中MgO-C耐火材料具备优异的抗渣侵蚀性的关键因素。致密MgO层的形成机制涉及两个关键步骤:还原形成Mg蒸气及其氧化和重结晶MgO。
Al2O3-C耐火材料含有5%~30%的碳,具备优异的热机械和热化学性能,是常用的功能性耐火材料。Al2O3-C耐火材料在1550 ℃下与MnO-SiO2-Al2O3 三元渣和 MnO-SiO2二元渣接触后的侵蚀行为,观察了侵蚀反应的瞬态过程随时间和耐火材料成分的变化规律。结果显示,两种熔渣在耐火材料基体中都有明显的渗透,三元渣的渗透深度随着耐火材料中碳含量的增加而增加。侵蚀在很大程度上由界面区域的溶解反应决定,刚玉在耐火材料中溶解,形成针状刚玉晶体,在长时间接触后转变为有凝聚力的网状刚玉晶体。