Die Erosion der feuerfesten Auskleidung wird üblicherweise als chemische, thermische und mechanische Erosion klassifiziert, die einzeln oder in Kombination auftreten kann, und die Schädigung des feuerfesten Materials kann kontinuierlich (Auflösung und Erosion) oder diskontinuierlich (Risse und Abplatzungen) sein, wobei Abplatzungen zu diskontinuierlichen Abplatzungen führen Lokale Ablösung der feuerfesten Steine und starke Schlackeninfiltration, die in einer Verdichtung der Steine in der Nähe der heißen Fläche gipfelt. . Der Unterschied in den Wärmeausdehnungseigenschaften zwischen den verdichteten und nicht durchdrungenen Bereichen führt zu großen inneren Spannungen, die schließlich zur Bildung von Rissen und Rissen führen. Im Allgemeinen führt ein starker Thermoschock zu thermischen Abplatzungen.
Dieser Artikel konzentriert sich auf die physikalische Erosion von Feuerfestmaterialien für Kupferschmelzöfen, dh „thermische Erosion“ und „mechanische Erosion“. Dies dient dazu, die Arbeitsbedingungen von feuerfesten Materialien in Kupferschmelzöfen zu verstehen und die Lebensdauer der Ofenauskleidung besser und effektiver zu verlängern.
1. Thermische Erosion
2.1.1 Temperatur
Obwohl die Betriebstemperatur von feuerfesten Materialien, die in Kupferschmelzöfen verwendet werden (1600–1700 °C), viel höher ist als die tatsächliche Betriebstemperatur von Kupferschmelzöfen, spielt die Temperatur von Kupferschmelzöfen eine wichtige Rolle für die Kontinuität der Erosion von feuerfesten Materialien. Durch Grenzflächenreaktionen mit Stoffen im Schmelzbad wird die Hochtemperaturfestigkeit der feuerfesten Steine deutlich verringert, und die erhöhte Temperatur führt deutlich zu einer Verringerung der Viskosität der hocherhitzten geschmolzenen Schlacke, einer erhöhten Diffusionsfähigkeit und einer schnelleren Erosion.
1.2 Thermoschock
Temperaturschwankungen, die durch Unterbrechungen und Unregelmäßigkeiten im Ofenbetrieb verursacht werden, können zu Spannungen innerhalb der feuerfesten Steine führen, die, sobald sie ihre Grenzwerte überschreiten, zu Rissen in den feuerfesten Steinen führen können. Grenzflächenreaktionen zwischen der Ofenbeschickung und den feuerfesten Steinen können zu einer Verdichtung des Gefüges führen und die Fähigkeit der feuerfesten Steine zur Spannungsaufnahme beeinträchtigen. Die Thermoschockstabilität feuerfester Materialien steigt mit zunehmender Materialzähigkeit und Wärmeleitfähigkeit und nimmt mit abnehmendem Wärmeausdehnungskoeffizienten und Elastizitätsmodul zu. Ein großes Verhältnis von Bruchmodul zu Elastizitätsmodul verringert die Rissbildung und verbessert die Elastizität des Materials.
2. Mechanische Erosion
2.1 Abrieb
Abrieb entsteht zum einen durch die Bewegung von Materialien im Schmelzofen (einschließlich flüssigem Metall, Schlacke, Ofenbeschickung und Staub, der sich nach der Gasverflüchtigung bildet) und zum anderen durch das Versprühen von Materialien in den Ofen während bestimmter spezieller Prozesse, die allesamt Faktoren sind Dies führt zu einer kontinuierlichen Erosion der feuerfesten Auskleidung des Ofens.
2.2 Kollisionsbeanspruchung
Die durch das Einblasen von Material in den Schmelzofen verursachten Belastungseffekte durch Klopfen, Zusammenstoßen und Schleifen führen zu Rissbildung im Feuerfestmaterial und Verschleiß des Feuerfestmaterials.
2.3 Mechanische Ermüdung
Die Ursachen und Folgen der mechanischen Ermüdung ähneln denen der thermischen Ermüdung, mit dem Unterschied, dass die mechanische Ermüdung einen tieferen Bereich der feuerfesten Steine betrifft als die thermische Ermüdung und dass die mechanische Ermüdung bei Drehrohröfen mit zyklisch wechselnden Lasten tendenziell eine größere Bedeutung hat.